真空泵性能下降原因分析及改造方案探索

姜海生

摘要：凝汽器真空的高低直接影響機組的經濟性。以600MW機組為例，每提高1kpa真空能降低2.5g/kwh供電煤耗，節能降耗效果明顯。某廠多次發生因凝汽器真空泵性能下降造成機組真空降低異常，引起真空泵性能下降的主要原因是真空泵工作液溫度升高，真空泵汽蝕所致。針對此狀況，筆者認真分析，提出兩種整改方案，分析優劣，希望能給有相似運行方式的真空泵系統予以幫助。

關鍵詞：真空泵;海水;暖通水;工業水

前言

凝汽器抽真空系統是將凝汽器空氣區內非凝結氣體抽出，保證汽輪機在良好的真空狀態下運行。該廠凝汽器汽側抽真空系統設置三套50%容量的水環式真空泵，并聯布置，正常運行時，二套真空泵運行，分別對高、低壓凝汽器抽真空，另外一套作為備用，三臺真空泵之間設置聯絡門，運行方式靈活。在機組啟動時，三臺真空泵可一起投入運行，能更快地建立起所需要的真空度，從而縮短機組啟動時間。機組投運至今，多次發生因凝汽器真空泵性能下降造成機組真空降低異常，本文將從真空泵原理、真空系統流程、真空系統異常及分析、真空系統整改建議四方面入手分析。

1.水環式真空泵??

水環式真空泵作為一種性能優越的新型凝汽器抽真空設備，它具有使用安全、操作簡單、運行經濟、工作可靠、動靜部分接觸面積小、無需油潤滑、運行噪音小、結構緊湊等特點。

它的主要部件是葉輪和殼體。葉輪由葉片和輪毅構成，葉片有徑向平板式，也有向前（向葉輪旋轉方向）彎式。殼體由若干零件組成，不同型式的水環泵，殼體的具體結構可能不同，卻有著共同的特點，那就是在殼體內部形成一個圓柱體空間，葉輪偏心地裝在這個空間內，同時在殼體的適當位置上開設吸氣口和排氣口。吸氣口和排氣口開設在葉輪側面殼體的氣體分配器上，軸向吸氣和排氣。

2.水環式真空泵系統流程

水環式真空泵泵組是由水環式真空泵低速電動機、汽水分離器、工作水冷卻器、氣動控制系統、高低水位調節器、泵組內部有關連接管道、閥門及電氣控制設備等組成。

3.真空系統異常及分析

3.1 真空泵性能分析

該廠采用佛山水泵廠生產的改進型2BW4 353-0EK4 水環式真空泵，工作轉速590r/min，冷卻液供液量4-13m?/h，配置額定功率160KW電機，額定電流328A。

通過該泵特性曲線，我們可以得出以下結論：隨著吸入真空度的增加，真空泵的軸功率增加。所謂的吸入真空度是指泵入口處絕對壓力。根據真空度概念，其大小等于大氣壓Pa與測點處壓力P之和（1mbar=100pa）。 在絕對壓力相同的情況下，隨著工作液溫度升高，真空泵的抽空氣能力逐漸下降。在工作液溫度相同的情況下，隨著真空泵入口壓力的增加，真空泵的抽氣量能隨著增加。在真空泵抽氣量一定的工況下，隨著工作液溫度升高，真空泵入口的吸入壓力升高，即真空泵入口負壓下降，如果凝汽器對應負壓低于真空泵入口負壓，則會造成真空泵汽蝕，真空泵出力下降，凝汽器真空會因空氣的聚集下降。隨著真空泵汽蝕，工作液溫度會進一步增加，凝汽器真空會因此急劇下降，形成惡性循環。

3.2真空泵工作液溫度異常分析

3.2.1 真空泵冷卻器開式水側冷卻水管堵塞

由于該廠蒞臨黃海區域，海水泥沙含量較高，且該水域紫菜較多，易滋生蛤蜊等殼體動物，在循環水泵啟停、電動濾水器失效或者循環水壓力不足，冷卻器開式水側不能形成連續水流時，均會發生海生物滋生、泥沙沉積，冷卻器堵塞異常，在這種情況下，真空泵工作液不能得到冷卻，真空泵性能下降。

3.2.2 真空系統管道腐蝕泄漏

海水具有很強的腐蝕作用，即使使用高抗腐蝕的不銹鋼材料也不能滿足需要，冷卻水管多次因腐蝕，管道壁減薄，形成沙眼發生泄漏。雖然管道泄漏可以帶壓堵漏消除，但是管壁減薄使帶壓堵漏的風險成倍增加，若沙眼處的循環水壓力較低，向內嘬空氣，則會破壞循環水的虹吸作用，造成循環水流動滯緩，真空泵工作液不能得到冷卻而升高，真空泵性能下降。

3.2.3 真空系統喔空氣

在循環水系統運行方式發生改變，如循環水系統注水、循換水泵啟停等情況，若死角處的空氣不能排凈，循環水壓力高時空氣積聚的能量會在循環水壓力降低時釋放，造成循環水流動滯緩，真空泵工作也不能得到冷卻，真空泵性能下降。因此在循環水壓力發生較大波動后，要及時對循環水系統排空氣（循環水系統利用虹吸作用循環，部分區域為負壓，所以空氣易聚集）。

4.真空系統整改建議

針對上述的各種異常，我們有以下幾個思路：

4.1 管線改造及更換管材

對原來高空布置的冷卻水進、回水母管改造，將高空布置的回水管子掩埋地下，增大冷卻器進、回水管之間壓差，減少虹吸阻力，有效防止因管子銹蝕引起的嘬空氣，同時將進口不銹鋼材料改為PVC管材，防止管道腐蝕。該方案改造簡單，造價便宜，但沒有徹底改變真空泵冷卻水利用虹吸排水的缺點。

4.2 改變冷卻水及回水方式

真空泵冷卻水管腐蝕、冷卻器堵塞等原因歸根結底是因海水冷卻，如果將冷卻水更換成淡水就能很好解決這個問題。在電廠整個用水系統，工業水溫度與海水溫度差別不大（均與環境溫度近似），可以很好的替代海水作為冷卻水，同時廠房內0M高空環形布置工業水管，可以將冷卻器的進水接在工業水進水管道，回水通過地下管網接至機組排水槽，通過廢水泵進入工業廢水池，通過簡單處理進入工業水池，形成循環。根據真空泵冷卻器設備規范，每臺機組需要冷卻水量為56m?/h，四臺機總共需要224m?/h的水量。該廠工業水泵滿足流量需求，同時全廠共4臺工業水泵，其中一臺長期運行，可靠性高。但夏季，工業水溫度可能達到30℃以上，較深海海水溫度高，真空泵仍然存在汽化危險。而此時廠房內暖通空調水溫度僅有16℃，4臺暖通空調水泵可以很好滿足夏季工業水（真空泵冷卻水）的冷卻，保證冷卻水溫度在正常范圍。然而空調水不能在冬季作為工業水（真空泵冷卻水）的冷卻水，因為中央空調冬季切換至冬季模式，空調水溫

度能達到40℃，所以冬季直接采用工業水進行冷卻。

此改造方案可以很好解決循環水管道腐蝕以及真空泵冷卻器堵塞以及管道嘬空氣的問題，但是管道布置以及布置方式復雜，且用輔控設備給主控供水，跨專業管理可能存在盲區，且存在冬季和夏季兩種模式，存在倒換問題，同時若空調水冷卻器發生泄漏也將影響機組運行的安全性與可靠性。

5.結束語

綜上述兩種方案分析，第一種方案簡單但不太可靠，第二種方案稍微復雜，可靠性很高。建議電廠在選擇方案時，根據實際情況合理選擇。