羅茨-水環(huán)真空泵組在電廠節(jié)能改造中的應(yīng)用

宋 哲

（華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)寧 272400)

羅茨-水環(huán)真空泵組在電廠節(jié)能改造中的應(yīng)用

宋 哲

（華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)寧 272400)

介紹了羅茨-水環(huán)真空泵組的結(jié)構(gòu)和原理，闡述了真空泵組改造的重要意義，提出對羅茨-水環(huán)真空泵組的改造方案，指出增加羅茨-水環(huán)真空泵的優(yōu)越性，并分析改造后的效果。改造結(jié)果表明：羅茨-水環(huán)真空泵組安裝調(diào)試后，達(dá)到了預(yù)期節(jié)能效果，并可有效防止汽蝕現(xiàn)象。

羅茨水環(huán)泵；真空泵；節(jié)能；改造

0 引言

近年來，隨著環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展理念的提高，建設(shè)“資源節(jié)約型”電廠已成為電力行業(yè)健康發(fā)展的重要目標(biāo)。某電廠在降低供電煤耗、廠用電方面不斷挖掘潛力，于2015年初在機(jī)組檢修期間對真空泵組進(jìn)行改造，達(dá)到了良好的節(jié)能效果。

1 真空泵組改造的原因和意義

該電廠真空泵采用2BW4系列單級水環(huán)泵，該泵是按機(jī)組啟動時快速建立凝汽器真空設(shè)計(jì)的，真空泵容量較大。自機(jī)組投產(chǎn)以來，單級水環(huán)式真空泵在高真空運(yùn)行時，其軸承振動值超標(biāo)，造成軸承和葉輪的使用壽命縮短，曾發(fā)生過軸承損壞和葉輪葉片產(chǎn)生裂紋等故障。針對上述情況，對真空泵進(jìn)行增加前置噴射裝置改造；這雖然增加了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，但是真空前置噴射裝置運(yùn)行時，電流增加較多，不能達(dá)到節(jié)能效果。

由于電廠現(xiàn)役2臺機(jī)組真空嚴(yán)密性較好，正常運(yùn)行時漏入凝汽器的空氣量很少(真空嚴(yán)密性在100 Pa/min以內(nèi))，絕大部分抽出的氣體是水蒸汽，所需功率較小，因此可安裝1套小功率的抽真空裝置，以代替原運(yùn)行真空泵，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和消除原真空泵振動的目的。

2 真空泵組的改造方案

近年來，在真空泵組改造實(shí)踐中出現(xiàn)多種方案，如增加1臺射水抽氣器，采用真空提高裝置，在水環(huán)真空泵上增加大氣噴射器等。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用和性能比較，該電廠決定采用ZJQ系列羅茨-水環(huán)泵組進(jìn)行改造。

2.1 羅茨-水環(huán)真空泵組的主要特點(diǎn)

該電廠采用ZJQ系列氣冷式羅茨真空泵，在羅茨真空泵上增加旁路冷卻系統(tǒng)。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性，該泵能在高壓差下長期、可靠運(yùn)行。在泵的排氣口安裝換熱器，冷卻水取用開式水。冷卻氣體從泵的兩側(cè)進(jìn)入泵腔并冷卻轉(zhuǎn)子及泵腔，但不影響泵的抽氣性能，與水環(huán)真空泵等串聯(lián)成羅茨-水環(huán)真空泵組，達(dá)到更高的真空度，滿足工藝要求。

(1) 節(jié)能效果顯著。與單獨(dú)羅茨泵相比，羅茨-水環(huán)真空泵組可在高壓差下工作，可適當(dāng)減小前級泵功率，從而達(dá)到節(jié)能效果。

(2) 適用范圍寬。因排氣側(cè)可承受高壓力，有效解決了單獨(dú)羅茨真空泵因壓差過大、前級泵真空度差而造成的過載、過熱現(xiàn)象。

(3) 可在更高的入口壓力下工作。理論上，ZJQ系列氣冷式羅茨真空泵可以在入口為大氣壓力的狀況下工作。

(4) 利用羅茨真空泵的排汽作為水環(huán)泵的入口，有效防止水環(huán)泵汽蝕情況的發(fā)生。原來的水環(huán)真空泵在入口加裝大氣噴射器來解決汽蝕問題，但電流有所增加，不能起到節(jié)能目的。

圖1 改造后的真空泵組系統(tǒng)

2.2 羅茨-水環(huán)真空泵組的應(yīng)用

該電廠采用型號為ZJQ2BE600的羅茨水環(huán)泵二級泵組，連接在抽汽母管上，與原2臺真空泵并聯(lián)使用，改造后的真空泵組系統(tǒng)如圖1所示。羅茨泵作為主抽泵，將從凝汽器抽出的不凝結(jié)氣體及部分水蒸汽進(jìn)行壓縮升壓后排進(jìn)冷卻器，再用小功率水環(huán)真空泵抽出冷卻器內(nèi)的氣體排至汽水分離器，羅茨泵進(jìn)口增加1路旁路管道及手動門。旁路手動門打開，水環(huán)真空泵也可以單獨(dú)運(yùn)行。羅茨泵與水環(huán)泵串聯(lián)組成羅茨-水環(huán)真空泵組，達(dá)到了更高真空度，可滿足工藝要求。

機(jī)組啟動時，利用原來的真空泵快速建立機(jī)組真空，真空建立后切換為羅茨-水環(huán)真空泵組，維持機(jī)組真空。

2.3 熱工邏輯需要修改的內(nèi)容

熱控專業(yè)需增加的內(nèi)容：羅茨泵、水環(huán)泵和電動門控制設(shè)備；測量部分增加真空、水溫測點(diǎn)和液位開關(guān)測點(diǎn)；在CRT畫面上增加羅茨水環(huán)泵系統(tǒng)的操作畫面；增加羅茨水環(huán)泵組的聯(lián)鎖邏輯系統(tǒng)。

(1) 增加1個羅茨水環(huán)泵組聯(lián)鎖開關(guān)，在羅茨水環(huán)泵組運(yùn)行、原真空泵處于備用狀態(tài)時，投入此聯(lián)鎖開關(guān)；羅茨泵和水環(huán)泵任一泵跳閘時，或凝汽器真空值小于88 kPa時，聯(lián)鎖啟動A真空泵，5 s后A真空泵運(yùn)行正常，B真空泵不聯(lián)啟，否則啟動B真空泵。

(2) 羅茨泵啟動的條件是水環(huán)泵運(yùn)行，且羅茨水環(huán)泵組入口真空值大于85 kPa。啟動水環(huán)泵運(yùn)行，羅茨泵入口真空達(dá)到-85 kPa，啟動羅茨泵運(yùn)行，羅茨水環(huán)泵入口真空大于凝汽器真空時，手動打開入口電動門。利用水環(huán)泵建立羅茨水環(huán)泵入口真空，達(dá)到羅茨泵啟動條件后再啟動。

(3) 羅茨水環(huán)泵組運(yùn)行時，水環(huán)泵跳閘聯(lián)鎖跳閘羅茨泵。

(4) 水環(huán)泵停止時，聯(lián)鎖關(guān)閉羅茨水環(huán)泵組入口電動門。

(5) 羅茨水環(huán)泵組分離器水位低至110 mm時，低水位報(bào)警；當(dāng)分離器水位高至160 mm時，高水位報(bào)警。

2.4 羅茨水環(huán)泵組運(yùn)行中需要注意的問題

(1) 羅茨泵和水環(huán)泵內(nèi)部轉(zhuǎn)子間隙較小，環(huán)境溫度高或冷卻水溫高時容易出現(xiàn)磨擦振動現(xiàn)象，因此應(yīng)對冷卻水系統(tǒng)加強(qiáng)監(jiān)視。

(2) 泵組運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)羅茨泵單獨(dú)跳閘，會導(dǎo)致水環(huán)泵入口壓力降低，水環(huán)泵振動增大的情況。

(3) 現(xiàn)場檢查時，注意核對就地壓力表、水位計(jì)指示在正常范圍，并與遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)進(jìn)行核對。

3 羅茨-水環(huán)真空泵組的應(yīng)用效果

3.1 節(jié)能效果明顯

羅茨泵功率為18.5 kW，水環(huán)泵功率為18.5 kW，原設(shè)計(jì)真空泵為160 kW，表1為原真空泵與羅茨-水環(huán)真空泵組運(yùn)行參數(shù)比較。按該廠2014年機(jī)組年利用5 574 h計(jì)算，單機(jī)1年可節(jié)約廠用電59萬kWh，比投入防汽蝕系統(tǒng)節(jié)約65萬kWh。

表1 原真空泵與羅茨-水環(huán)真空泵組參數(shù)比較

3.2 防止汽蝕效果

該廠原單級水環(huán)式真空泵自投產(chǎn)以來，在高真空時泵的軸承振動值超標(biāo)，曾發(fā)生過軸承損壞和葉輪葉片產(chǎn)生裂紋等故障。針對這一情況，對真空泵進(jìn)行了增加前置噴射裝置的改造；這雖然增加了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，但是當(dāng)真空前置噴射裝置運(yùn)行時，電流增加較多，不能達(dá)到節(jié)能的效果。羅茨-水環(huán)真空泵組本身設(shè)計(jì)有防止汽蝕保護(hù)功能：羅茨泵的抽吸能力大概能建立10 kPa的壓差，羅茨泵的排汽經(jīng)冷卻后作為水環(huán)泵的入口氣體，提高了水環(huán)泵的入口壓力，有效解決了汽蝕問題。

4 結(jié)論

近年來，隨著300 MW火力發(fā)電機(jī)組在國內(nèi)運(yùn)行的日益完善，降低供電廠用電率，增加設(shè)備運(yùn)行可靠性成為一項(xiàng)重要工作。羅茨-水環(huán)真空泵組經(jīng)安裝調(diào)試后，運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能效果，并有效防止了汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生；但羅茨泵出口冷卻器至水環(huán)泵之間的逆止門在運(yùn)行中會有明顯的異音，電廠人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視。

1 孫 磊，居 強(qiáng)，曲海英.真空泵制冷裝置水位控制及故障分析[J].電力安全技術(shù)，2012，14(10)：10-12.

2015-06-17。

宋 哲(1977-)，男，工程師，主要從事電廠集控運(yùn)行工作，email：bz8851@163.com。