小汽輪機(jī)油凈化裝置加裝冷卻器改造

劉永生

（天津大唐國(guó)際南港籌備處，天津300204）

小汽輪機(jī)油凈化裝置加裝冷卻器改造

劉永生

（天津大唐國(guó)際南港籌備處，天津300204）

油凈化裝置真空泵工作液由直排地溝改為循環(huán)冷卻利用。通過(guò)加裝管式冷卻器冷卻工作液，使高品質(zhì)水得到循環(huán)利用，從而減少?gòu)U水排放，降低電廠運(yùn)行成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

真空泵；工作液；循環(huán)利用

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

1 引言

我廠一期兩臺(tái)機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)共配置6套TY-Ⅱ型油凈化裝置，其中主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)2套、給水泵汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)4套。自機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，各油凈化裝置運(yùn)行良好。但原設(shè)計(jì)中采用除鹽水作為真空泵的工作水，為了保證真空泵的工作溫度，除鹽水長(zhǎng)期不間斷供給真空泵后排至地溝，每年都浪費(fèi)了大量的除鹽水，無(wú)形中增加了運(yùn)行成本，為此對(duì)給水泵汽輪機(jī)油凈化裝置進(jìn)行了改造，下面對(duì)改造過(guò)程的設(shè)計(jì)、制造和改造前后的效果進(jìn)行分析。

2 水環(huán)式真空泵工作原理

水環(huán)式真空泵（簡(jiǎn)稱水環(huán)泵）是一種粗真空泵，單級(jí)泵所能獲得的極限壓強(qiáng)為2.66～9.31kPa。葉輪偏心安裝在泵體中，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)入水環(huán)泵泵體的水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)與泵腔形狀相似的等厚度的封閉的水環(huán)。葉輪將泵體內(nèi)空間分割成若干個(gè)小腔。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，下部形成負(fù)壓區(qū)，吸入空氣，上部形成高壓區(qū)，排出空氣。在泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，不斷進(jìn)行吸氣、壓縮、排氣的過(guò)程，從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的[1]。

3 改造前真空泵工作水工作流程

如圖1所示，改前閉冷水工作流程為：首先經(jīng)過(guò)油凈化裝

置冷凝器冷卻溫度較高的汽、水及油霧混合物，然后進(jìn)入水環(huán)真空泵，作為工作液使真空泵能正常工作，隨著真空泵抽吸出的裝置內(nèi)氣體直接排至地溝，造成閉冷水浪費(fèi)。

系統(tǒng)真空的建立過(guò)程為：真空泵抽吸冷凝器內(nèi)經(jīng)過(guò)閉冷水冷卻的汽、水、油混合氣體，通過(guò)接至地溝的排空管排出，從而建立起一定的真空度。

4 真空泵工作水系統(tǒng)改造思路

該次改造的主要目的是將真空泵的工作水循環(huán)使用。真空泵啟動(dòng)前注滿工作水，為了保證水質(zhì)，工作水由閉冷水補(bǔ)充，工作水從真空泵排出至冷卻器，冷卻后流回真空泵，冷卻水由工業(yè)水引入。冷卻器最低點(diǎn)高度高于真空泵高度300～500mm。真空泵排水的揚(yáng)程能夠?qū)⑺斔椭晾鋮s器頂部，且不影響工作水的循環(huán)流動(dòng)。

4.1 水環(huán)式真空泵的排氣壓力對(duì)真空泵的影響

真空泵在工作時(shí)，會(huì)不斷將空氣排出泵體，在吸氣口形成工作需求的真空度，因此，排氣壓力也是影響水環(huán)式真空泵運(yùn)行效率的主要因素。

排氣壓力會(huì)對(duì)真空泵吸氣量和軸運(yùn)轉(zhuǎn)功耗帶來(lái)較大影響。真空泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，排氣壓力越大，真空泵的吸氣量越小，相應(yīng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)功耗越大。相反，當(dāng)系統(tǒng)排氣壓力越小時(shí)，真空泵的吸氣量越大，相應(yīng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)功耗就越小。

因此，改造后排氣壓力應(yīng)可長(zhǎng)期維持在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或廠家推薦范圍值內(nèi)，保證真空泵始終處于最優(yōu)工況條件下，有效提高水環(huán)式真空泵整體運(yùn)行機(jī)械效率。

圖1 改造前系統(tǒng)工作流程（局部）

4.2 冷卻面積計(jì)算

循環(huán)水的一個(gè)重要作用是用來(lái)冷卻真空泵工作時(shí)產(chǎn)生的溫度，隨著工作水溫度的提高，真空度會(huì)降低。因此，冷卻面積應(yīng)保證合理的端差。經(jīng)核算冷卻面積為2.1m2能夠滿足工作水的冷卻溫度要求。

5 項(xiàng)目施工方案

5.1 冷卻器制作方案

自制管式冷卻器，冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，工作水在管外流動(dòng)，殼體制成圓筒形，并作為工作水高位水箱。殼體頂部開孔，上部安裝多孔淋水板以增加冷卻效率，殼體2/3高度處開孔安裝溢流管，底部安裝濾網(wǎng)、放水管、補(bǔ)水管。冷卻水采用單流程布置，加工方便，可以保證冷卻水的出口壓力。

冷卻器殼體用3mm厚304不銹鋼管制作，冷卻水管采用φ15mm×0.5mm厚的不銹鋼管，端部管口氬弧焊接。

5.2 管路安裝方案

為了保證真空泵的效率，選擇合理的管路方案也很重要。需要注意以下幾點(diǎn)：

1）真空系統(tǒng)出口與泵的入口之間距離越短越好；

2）管路拐彎越少越好；

3）進(jìn)口管路應(yīng)高于泵的入口中心線，出口管應(yīng)避免有引起較大阻力的因素，如出口管上爬、直角拐彎等；

4）配接進(jìn)出口管直徑應(yīng)與產(chǎn)品的進(jìn)出口直徑一致，如真空系統(tǒng)較小，進(jìn)出口配接管直徑可以小，但不得小于產(chǎn)品進(jìn)出口直徑的70%，且出口直徑應(yīng)大于或等于入口管直徑；

5）管路的拐彎處應(yīng)圓滑過(guò)渡；

6）水環(huán)式真空泵的進(jìn)水管路要安裝閥門,用來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)水量的多少，進(jìn)水量的多少對(duì)真空度有影響。

5.3 安裝注意事項(xiàng)

1）冷卻器及管路焊接前應(yīng)清理干凈，安裝管路時(shí)，防止掉進(jìn)異物。

2）管路的接頭要加密封墊，不得有漏氣、漏水現(xiàn)象。

6 改造后系統(tǒng)圖

如圖2所示，在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了一臺(tái)管式冷卻器以及相應(yīng)的管道和閥門等附件。

改后真空泵工作水流程為：工作水由真空泵打出

至冷卻器頂部，通過(guò)淋水板，無(wú)壓自流，經(jīng)冷卻水冷卻后經(jīng)底部濾網(wǎng)返回至真空泵工作區(qū)域。工作水通過(guò)底部補(bǔ)水閥補(bǔ)水，多余的工作水經(jīng)溢流閥排至地溝。

真空泵的啟動(dòng)、運(yùn)行過(guò)程：真空泵首次啟動(dòng)前，通過(guò)補(bǔ)水閥向冷卻器殼體內(nèi)補(bǔ)水，補(bǔ)至水位上限后關(guān)閉補(bǔ)水閥。真空泵啟動(dòng)后，在其自身動(dòng)力作用下，工作液形成了一個(gè)閉式循環(huán)，通過(guò)冷卻器得到冷卻，之后進(jìn)入儲(chǔ)水箱，然后再返回真空泵。

圖2 改造后系統(tǒng)工作流程（局部）

7 改造前后技術(shù)性對(duì)比

油凈化裝置改造后，油凈化裝置真空度與未改造前無(wú)變化，濾油效果良好，真空泵電流未增加，表明真空泵排水壓力的提高未對(duì)真空泵造成不利影響。實(shí)測(cè)真空泵工作水出入口溫差小于3℃，夏季最高入口溫度26℃，滿足真空泵設(shè)計(jì)要求。冷卻水溫度小于1℃。啟動(dòng)真空泵注水后不再持續(xù)注水，真空泵排水主要來(lái)自油凈化裝置中油中冷卻的水蒸氣，排水量很小。

8 改造前后經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，改造前油凈化裝置真空泵出口每分鐘排掉8L除鹽水，折合每小時(shí)480L，按6套油凈化裝置年運(yùn)行8000h計(jì)算，則每年浪費(fèi)除鹽水量為：6 ×480×8000=23 040 000L，合23 040m3，即大約23 000t除鹽水；按每噸除鹽水成本15元計(jì)算，則年增加成本23000×15=460000=46萬(wàn)元。

本次油凈化裝置改造費(fèi)用支出情況：材料、人工費(fèi)用總共約3000元，如果改造6套，則共需費(fèi)用1.8萬(wàn)元，大約只需15d即可回收改造成本。

9 結(jié)語(yǔ)

小汽輪機(jī)油凈化裝置是保證給水泵可靠運(yùn)行的重要設(shè)備，一般情況下需要不間斷運(yùn)行，細(xì)節(jié)上的節(jié)能降耗工作也會(huì)取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。將小汽輪機(jī)油凈化裝置真空泵工作水改造為循環(huán)使用后，一方面減少了除鹽水的浪費(fèi)，提高了經(jīng)濟(jì)效益，另一方面消除了長(zhǎng)期流水現(xiàn)象，符合文明生產(chǎn)的要求。此項(xiàng)改造節(jié)能降耗效果顯著，改造成本低，具有推廣價(jià)值。

【1】楊世銘.傳熱學(xué)[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

劉永生（1971～），男，河北唐山人，工程師，從事電力工程研究。