一种真空泵节能改造技术在1000MW超超临界机组的应用

（徐州华润电力有限公司，徐州 221000）

0 概述

近年来，随着国家对电力行业节能减排要求的不断提高，节能技术改造成为火电机组节能降耗的重要方式，铜山华润电力有限公司2×1000 MW超超临界机组通过罗茨-水环真空泵技术改造，优化了真空系统泵组运行方式，在达到节能降耗目的的同时，也增加了企业的综合收益。

1 设备简介

铜山华润电力有限公司2×1000 MW机组，汽轮机为上海电气集团引进西门子技术制造的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式、双背压、八级回热抽汽汽轮机，汽轮机型号为N1000-26.25/600/600（TC4F）。汽轮机抽真空系统共配置3台50%容量的水环式真空泵，每台真空泵分别抽吸高、低压侧凝汽器，采用两运行一备用方式，型号为AT3004E。机组启动时，三台真空泵可并列运行，能够更快地建立真空，缩短机组启动时间[1]。

2 真空泵组改造的原因

目前铜山华润电力有限公司1000 MW机组真空泵两运一备，每台真空泵单独抽吸1台凝汽器。真空泵工作水为开式水冷却，夏季工况下，循环水温较高，真空泵工作水温在42 ℃左右，真空泵的工作水在40～50 ℃之间会大量汽化，真空泵因大量抽吸自身工质汽化产生的水蒸气，排挤了真空泵原有的抽气量，造成真空泵工作效率严重下降，抽真空能力严重不足，进而影响凝汽器真空。

原设计抽真空设备主要用作汽轮机启动初期的快速建立真空，要求在短时间内达到机组启动要求，但实际正常运行中，存在性能过剩现象。因此，在正常运行中，可考虑通过以小泵替代大泵的方式达到节能目的。另外，由于水环泵效率较低，仅约30%左右，而罗茨真空泵效率可达70%。因此，使用高效真空泵组替代低效真空泵组能够达到节能降耗的目的。

3 真空泵组改造方案

3.1 罗茨-水环真空泵组的改造方案

本次改造是在原抽真空母管上并联安装两台罗茨-水环真空泵组，具体方案如图1所示。在机组启动时，按原来运行方式将原有抽真空设备投入运行，以便快速建立真空。在机组正常运行，真空稳定状况下，罗茨-水环真空泵组投入运行，原抽真空设备退出作为备用。此时系统内的蒸汽和不凝结气体进入罗茨真空泵，经加压后经换热器冷凝进入下级水环真空泵，由于提高了水环真空泵的入口压力，可以保证水环真空泵在高效状态下连续稳定运行[2]。

图1 改造后真空泵组系统

当机组真空系统发生泄漏，罗茨-水环真空泵组在检修或设备故障使其出力不足以维持凝汽器真空时，可将原有抽真空设备快速投入运行，满足抽真空要求。目前，原有的3台真空泵为两运一备方式，改造后机组正常运行时以罗茨-水环真空泵组维持真空为主，可实现两运三备。且通过完善热控逻辑，设备之间设有可靠的联锁控制系统，使得改造后，真空系统耗电量明显降低的同时，设备的可靠性也得到大幅提高。

3.2 罗茨-水环真空泵组逻辑修改

热控方面需要增加罗茨泵、水环泵、电动阀等控制设备；真空、水位、温度等测点；同时，在DCS画面上增加罗茨水环泵操作画面及相关联锁逻辑。

（1）增加原真空泵联锁按钮，罗茨泵停止后且与原水环式真空泵联锁按钮投入，自动联启原真空泵。（2）增加罗茨泵启动和停止逻辑，启动允许条件为“水环泵运行”。自动启动条件为“水环泵运行”与入口蝶阀后“真空值高于或等于-90 kPa”。自动停止条件为“罗茨泵电机故障”或“水环泵停止”或入口蝶阀后“真空值低于-90 kPa”或“罗茨真空泵机组入口蝶阀关信号与水环泵停止”任一条件。（3）增加水环泵启动和停止逻辑，启动允许条件为“汽水分离器液位在80～200 mm之间”。停止允许条件为“罗茨真空泵机组入口蝶阀关信号”与“罗茨泵停止”。自动停止条件为“水环泵电机故障”。（4）增加补水电磁阀动作相关逻辑，汽水分离器高液位230 mm，正常液位130 mm，低液位40 mm，低液位时补水电磁阀开启；达到正常液位补水电磁阀关闭，高液位与低液位会发出报警。

3.3 罗茨-水环真空泵组运行注意事项

罗茨-水环真空泵运行，当出现罗茨泵跳闸，水环泵应联锁跳闸，否则水环泵单独运行，入口压力降低，将导致水环泵振动大现象。

正常检查时，应注意水环真空泵、罗茨真空泵振动正常、无摩擦、无异音、电机电流正常不超限，压力表、水位计、油位计等表计在正常范围内[3]。

4 罗茨-水环真空泵组的应用效果

4.1 节电效益明显

单台机组使用的两台原真空泵运行总电流为320 A，罗茨真空泵改造后，两台罗茨-水环泵组的总运行电流约为110 A左右，表1为原真空泵与罗茨-水环泵组运行参数对比。每小时节约的电量约为117 kW·h，按机组年利用小时数6 000 h计算，单台机组可节约70万kW·h，节电效益明显。如表1所示。

表1 原真空泵与罗茨-水环泵组运行参数对比

4.2 有效防止真空泵汽蚀

原真空泵工作水为开式水冷却，在夏季工况下，开式水温度偏高，真空泵工作水会产生汽化造成真空泵效率严重下降，从而影响凝汽器真空。改造后的罗茨-水环真空泵组具有防止汽蚀功能，罗茨泵的抽吸能力可建立15～20 kPa的压差，而罗茨泵的排气经过换热器冷凝后进入水环泵的入口，大大提高了水环泵的入口压力，有效地解决了真空泵汽蚀问题。

5 结束语

罗茨-水环真空泵组在我司百万机组的成功改造并投入应用，不仅降低了厂用电量，提高了设备运行可靠性、安全性，也为罗茨-水环真空泵组在其他机组的改造提供了实践和参考。