水環(huán)真空泵的改進(jìn)及其效率的提高

摘要：分析了包頭第一熱電廠水環(huán)真空泵效率低的原因，論述了解決的方法和具體的改進(jìn)過程，以及提高效率后帶來的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：水環(huán)真空泵效率低改進(jìn)效益

0 引言

抽真空系統(tǒng)在火電機(jī)組中是必不可少的，其主要作用是：

①在機(jī)組啟動(dòng)初期建立凝汽器真空。當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)汽暖機(jī)時(shí)，蒸汽會(huì)進(jìn)入凝汽器，如果凝汽器沒有建立一定的真空，進(jìn)入凝汽器的蒸汽就會(huì)使凝汽器內(nèi)部形成正壓，影響機(jī)組的熱效率。

②在機(jī)組運(yùn)行過程中保持凝汽器真空，確保機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因凝汽器在運(yùn)行過程中其內(nèi)部應(yīng)該是處于真空狀態(tài)，但由于管道及殼體不嚴(yán)密，空氣會(huì)漏入，從而破壞凝汽器真空，對(duì)汽輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不利。同時(shí)，空氣含量大時(shí)，將使凝結(jié)水的含氧量增加而加劇對(duì)設(shè)備腐蝕，也會(huì)增大傳熱熱阻，影響冷卻效果。所以電廠中必須要有抽真空系統(tǒng)，用水環(huán)真空泵來保證凝汽器的真空度。

1 水環(huán)真空泵的工作原理

如上圖：是真空泵軸側(cè)剖面圖，葉輪偏心地裝在接近圓形的泵體內(nèi)，當(dāng)葉輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，因離心力作用，注入泵體內(nèi)的水沿泵殼形成旋流的水環(huán)，因此叫水環(huán)真空泵(又叫液環(huán)真空泵，可以采用其他液體做工作液)。在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中所示的方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)由泵腔形狀決定的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的上部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的下部?jī)?nèi)表面恰好與葉片頂端接觸（實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插進(jìn)深度）。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。假如以葉輪的上部0°為始點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時(shí)小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時(shí)氣體被吸進(jìn)，當(dāng)吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪持續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí)，氣體便被排出泵外。水環(huán)泵是靠泵腔容積的變更來實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩?/p>

2 水環(huán)真空泵運(yùn)行時(shí)存在的問題，以及改進(jìn)的必要性

2.1 存在的問題

包頭一電廠#8機(jī)組的水環(huán)真空泵是由納西姆工業(yè)(中國(guó))有限公司制造，型號(hào)為2BE1303-OMY4，于2005年4月投產(chǎn)。正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)泵一用一備，單轉(zhuǎn)甲真空泵真空度平均值<77%、甲真空泵效率<39%。單轉(zhuǎn)乙泵，真空度可達(dá)到85%，乙真空泵效率46%。可見，甲側(cè)真空泵效率有待提高，轉(zhuǎn)甲真空泵時(shí)，真空度有待提高。

2.2 改造的必要性

在2009年1月—2009年5月，甲水環(huán)真空泵運(yùn)行時(shí)，對(duì)機(jī)組真空度狀況進(jìn)行調(diào)查如下表

由圖可以看出#8機(jī)甲真空泵真空度值均低于正常值85%。并且，#8機(jī)甲真空泵效率39%，一直低于正常值46%。對(duì)真空泵進(jìn)行改進(jìn)從而提高真空泵的效率就能夠提高機(jī)組的真空度，將會(huì)大大提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3 真空泵效率低的原因分析及改進(jìn)措施

3．1 真空泵軸套磨損嚴(yán)重

解體發(fā)現(xiàn)該泵的軸套，抗磨性差，表面出現(xiàn)溝痕，不僅降低密封嚴(yán)密性，還導(dǎo)致了真空嚴(yán)密性差。針對(duì)這一狀況，把原兩側(cè)軸套材料：1Cr18Ni9Ti改為軸套常用的38CrMoAl。使軸套硬度大大加強(qiáng)，軸套表面再經(jīng)過滲氮處理，表面硬度進(jìn)一步提高。保證了它的抗磨性。

3.2 盤根經(jīng)常破損須更換

解體發(fā)現(xiàn)泵的密封用填料彈性差，易磨損軸套，須經(jīng)常更換盤根。我們就將原石棉帶銅絲的盤根改為新型密封填料高水基盤根。從改進(jìn)前的每年對(duì)該設(shè)備進(jìn)行加盤根七次，到更換后每年加盤根一次，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了設(shè)備長(zhǎng)周期的安全穩(wěn)定運(yùn)行。既節(jié)省了材料費(fèi)用，又減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.3 葉輪拉筋開裂

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)真空泵葉輪的拉筋開裂8處。使轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中產(chǎn)生不平衡，引起振動(dòng)及異音。我們根據(jù)葉輪材料的特點(diǎn)經(jīng)研究決定進(jìn)行補(bǔ)焊處理。并把焊口修整到與其它未開裂的焊口外形接近，最后找動(dòng)平衡，使葉輪符合要求。

3．4 水環(huán)泵的滑片不合適

滑片在水環(huán)真空泵上是起密封作用的。如水環(huán)泵的結(jié)構(gòu)圖所示，每臺(tái)水環(huán)泵有四個(gè)滑片，分別安裝在泵的兩側(cè)。水環(huán)泵就是靠滑片的來回運(yùn)動(dòng)，并且隨著葉輪穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，保證其吸、排氣過程連續(xù)不斷地完成的。滑片的材質(zhì)為聚四氟乙烯（PTFE）俗稱塑料王。該泵解體后，發(fā)現(xiàn)真空泵滑片變形嚴(yán)重，部分地方破損。測(cè)量滑片厚度2mm，滑片螺孔直徑23mm，螺桿直徑16mm，配合間隙偏大，密封性能差。這次檢修中，經(jīng)過認(rèn)真測(cè)量后，在保證滑片正常運(yùn)行的前提下，對(duì)原滑片尺寸進(jìn)行加工改進(jìn)。將原滑片螺孔直徑改為20mm，螺桿直徑?jīng)]變。這樣配合間隙減少3mm。滑片厚度改為3 mm，重新組裝后，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行效果良好。下面是滑片的改進(jìn)前后示意圖：

4 改進(jìn)后的效果和經(jīng)濟(jì)效益

真空泵改進(jìn)完成投入運(yùn)行后，我們對(duì)甲水環(huán)真空泵運(yùn)行情況進(jìn)行了跟蹤調(diào)查，該泵經(jīng)過上述改進(jìn)后，真空度由原-77KPa提高到-86KPa。改進(jìn)后真空度高于乙真空泵真空度85%。泵的效率也由以前的39%，提高到46%。自機(jī)組啟動(dòng)后6個(gè)月內(nèi)我們對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)后進(jìn)行了計(jì)算，真空每提高1KPa煤耗降低成本1-2克，故1克/KW·h×24小時(shí)×300元/噸×10-6×125×103=900(元)。改進(jìn)后真空提高9KPa，計(jì)6個(gè)月共節(jié)約煤耗：900元×9KPa×180=145.8萬元，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。而且迄今為止，水環(huán)真空泵只進(jìn)行過簡(jiǎn)單的一次加盤根的工作，大大減少了維護(hù)工作量，節(jié)省了檢修、維護(hù)及材料費(fèi)用，有效的保證了機(jī)組的真空度，提高了機(jī)組的熱效率。