小汽轮机油净化装置加装冷却器改造

刘永生

（天津大唐国际南港筹备处，天津300204）

小汽轮机油净化装置加装冷却器改造

刘永生

（天津大唐国际南港筹备处，天津300204）

油净化装置真空泵工作液由直排地沟改为循环冷却利用。通过加装管式冷却器冷却工作液，使高品质水得到循环利用，从而减少废水排放，降低电厂运行成本，提高企业经济效益。

真空泵；工作液；循环利用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.147

1 引言

我厂一期两台机组润滑油系统共配置6套TY-Ⅱ型油净化装置，其中主机润滑油系统2套、给水泵汽轮机润滑油系统4套。自机组投产以来，各油净化装置运行良好。但原设计中采用除盐水作为真空泵的工作水，为了保证真空泵的工作温度，除盐水长期不间断供给真空泵后排至地沟，每年都浪费了大量的除盐水，无形中增加了运行成本，为此对给水泵汽轮机油净化装置进行了改造，下面对改造过程的设计、制造和改造前后的效果进行分析。

2 水环式真空泵工作原理

水环式真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，单级泵所能获得的极限压强为2.66～9.31kPa。叶轮偏心安装在泵体中，叶轮旋转时，进入水环泵泵体的水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个与泵腔形状相似的等厚度的封闭的水环。叶轮将泵体内空间分割成若干个小腔。叶轮旋转时，下部形成负压区，吸入空气，上部形成高压区，排出空气。在泵的连续运转过程中，不断进行吸气、压缩、排气的过程，从而达到连续抽气的目的[1]。

3 改造前真空泵工作水工作流程

如图1所示，改前闭冷水工作流程为：首先经过油净化装

置冷凝器冷却温度较高的汽、水及油雾混合物，然后进入水环真空泵，作为工作液使真空泵能正常工作，随着真空泵抽吸出的装置内气体直接排至地沟，造成闭冷水浪费。

系统真空的建立过程为：真空泵抽吸冷凝器内经过闭冷水冷却的汽、水、油混合气体，通过接至地沟的排空管排出，从而建立起一定的真空度。

4 真空泵工作水系统改造思路

该次改造的主要目的是将真空泵的工作水循环使用。真空泵启动前注满工作水，为了保证水质，工作水由闭冷水补充，工作水从真空泵排出至冷却器，冷却后流回真空泵，冷却水由工业水引入。冷却器最低点高度高于真空泵高度300～500mm。真空泵排水的扬程能够将水输送至冷却器顶部，且不影响工作水的循环流动。

4.1 水环式真空泵的排气压力对真空泵的影响

真空泵在工作时，会不断将空气排出泵体，在吸气口形成工作需求的真空度，因此，排气压力也是影响水环式真空泵运行效率的主要因素。

排气压力会对真空泵吸气量和轴运转功耗带来较大影响。真空泵系统运行时，排气压力越大，真空泵的吸气量越小，相应轴运转功耗越大。相反，当系统排气压力越小时，真空泵的吸气量越大，相应轴运转功耗就越小。

因此，改造后排气压力应可长期维持在国家标准或厂家推荐范围值内，保证真空泵始终处于最优工况条件下，有效提高水环式真空泵整体运行机械效率。

图1 改造前系统工作流程（局部）

4.2 冷却面积计算

循环水的一个重要作用是用来冷却真空泵工作时产生的温度，随着工作水温度的提高，真空度会降低。因此，冷却面积应保证合理的端差。经核算冷却面积为2.1m2能够满足工作水的冷却温度要求。

5 项目施工方案

5.1 冷却器制作方案

自制管式冷却器，冷却水在管内流动，工作水在管外流动，壳体制成圆筒形，并作为工作水高位水箱。壳体顶部开孔，上部安装多孔淋水板以增加冷却效率，壳体2/3高度处开孔安装溢流管，底部安装滤网、放水管、补水管。冷却水采用单流程布置，加工方便，可以保证冷却水的出口压力。

冷却器壳体用3mm厚304不锈钢管制作，冷却水管采用φ15mm×0.5mm厚的不锈钢管，端部管口氩弧焊接。

5.2 管路安装方案

为了保证真空泵的效率，选择合理的管路方案也很重要。需要注意以下几点：

1）真空系统出口与泵的入口之间距离越短越好；

2）管路拐弯越少越好；

3）进口管路应高于泵的入口中心线，出口管应避免有引起较大阻力的因素，如出口管上爬、直角拐弯等；

4）配接进出口管直径应与产品的进出口直径一致，如真空系统较小，进出口配接管直径可以小，但不得小于产品进出口直径的70%，且出口直径应大于或等于入口管直径；

5）管路的拐弯处应圆滑过渡；

6）水环式真空泵的进水管路要安装阀门,用来调节进水量的多少，进水量的多少对真空度有影响。

5.3 安装注意事项

1）冷却器及管路焊接前应清理干净，安装管路时，防止掉进异物。

2）管路的接头要加密封垫，不得有漏气、漏水现象。

6 改造后系统图

如图2所示，在原系统基础上，增加了一台管式冷却器以及相应的管道和阀门等附件。

改后真空泵工作水流程为：工作水由真空泵打出

至冷却器顶部，通过淋水板，无压自流，经冷却水冷却后经底部滤网返回至真空泵工作区域。工作水通过底部补水阀补水，多余的工作水经溢流阀排至地沟。

真空泵的启动、运行过程：真空泵首次启动前，通过补水阀向冷却器壳体内补水，补至水位上限后关闭补水阀。真空泵启动后，在其自身动力作用下，工作液形成了一个闭式循环，通过冷却器得到冷却，之后进入储水箱，然后再返回真空泵。

图2 改造后系统工作流程（局部）

7 改造前后技术性对比

油净化装置改造后，油净化装置真空度与未改造前无变化，滤油效果良好，真空泵电流未增加，表明真空泵排水压力的提高未对真空泵造成不利影响。实测真空泵工作水出入口温差小于3℃，夏季最高入口温度26℃，满足真空泵设计要求。冷却水温度小于1℃。启动真空泵注水后不再持续注水，真空泵排水主要来自油净化装置中油中冷却的水蒸气，排水量很小。

8 改造前后经济性对比

经过实测，改造前油净化装置真空泵出口每分钟排掉8L除盐水，折合每小时480L，按6套油净化装置年运行8000h计算，则每年浪费除盐水量为：6 ×480×8000=23 040 000L，合23 040m3，即大约23 000t除盐水；按每吨除盐水成本15元计算，则年增加成本23000×15=460000=46万元。

本次油净化装置改造费用支出情况：材料、人工费用总共约3000元，如果改造6套，则共需费用1.8万元，大约只需15d即可回收改造成本。

9 结语

小汽轮机油净化装置是保证给水泵可靠运行的重要设备，一般情况下需要不间断运行，细节上的节能降耗工作也会取得较大的经济效益。将小汽轮机油净化装置真空泵工作水改造为循环使用后，一方面减少了除盐水的浪费，提高了经济效益，另一方面消除了长期流水现象，符合文明生产的要求。此项改造节能降耗效果显著，改造成本低，具有推广价值。

【1】杨世铭.传热学[M].北京:高等教育出版社，2006.

Retrofitting of Cooler for Small Turbine Oil Purifier

LIU Yong-sheng
(Preparatory Office of Tianjin Datang International Port,Tianjin 300204,China)

Working fluid of vacuum pump of oil clearing device was utilized by circulation cooling instead of discharged directly.Working fluid was cooled by additional tubular cooler to achieved the high quality water recycle,decreased the waste water discharging,reduced the plant operation cost and promote the beneficial efficiency in enterprises.

vacuum pump;working fluid;cyclic utilization

TK264.1

A

1007-9467（2016）11-0101-03

2016-10-11

刘永生（1971～），男，河北唐山人，工程师，从事电力工程研究。