電廠水環式真空泵汽蝕原因分析及改造

王運軍+余書劍

摘要：廣州某320MW凝汽式汽輪發電廠，每臺機組配備2臺2BEI353-DEY4型水環式真空泵。該泵工作液冷卻水采用電廠公用冷卻系統的閉式水，因閉式水在夏季運行時溫度偏高，冷卻效果差，使真空泵出力下降、真空泵輪氣蝕、葉片發生斷裂。文章對水環式真空泵的原理、運行特性進行了分析，提出了對真空泵工作液冷卻水系統進行改造的方案。

關鍵詞：水環式真空泵；汽蝕原因；發電廠；發電機組；工作液冷卻水系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM623 文章編號：1009-2374（2017）07-0051-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.024

真空泵作為凝汽式汽輪機真空抽汽系統的重要組成部分，它的主要作用是抽出凝汽器中不凝結氣體和在真空形成初期建立真空。水環式真空泵以其啟動時間短、啟動性能好、在設計壓力范圍抽吸能力強、性能穩定效率高等顯著的優點，廣泛應用于大型汽輪機凝器設備上。廣州某320MW凝汽式汽輪機發電廠，每臺機組配備兩臺2BEI353-DEY4型水環式真空泵，機組正常運行時，兩臺水環真空泵裝置一臺運行一臺備用。

1 真空泵原理

葉輪偏心地安裝在具有近似橢圓形內腔的泵體內，當葉輪轉動時，注入泵體內的水在離心力的作用下，被甩到泵壁形成一個水環，水環與葉輪輪轂之間形成一個月牙形空間，水環在兩葉片之間起著活塞作用，葉輪旋轉一周，吸排氣一次。真空泵正常運行時，凝汽器內的空氣及少量蒸汽被抽至真空泵，進入泵體內的氣體在泵內被壓縮至排氣口排出，經排氣管進入氣水分離器，在氣水分離器內進行氣水分離，被分離出來的氣體由分離器上部排氣管，經逆止門排向機房外，而被分離留下的水，經管道進入熱交換器冷卻，經過冷卻后的水進入泵內重新使用。熱交換器的冷卻水由閉式循環冷卻水系統供給，氣水分離器內工作水由閉式水系統的水補充，由補水調節閥和溢流調節閥控制氣水分離器內水位。

2 真空泵汽蝕原因分析

廣州某電廠水環式真空泵工作液冷卻水采用閉式水冷卻，而閉式水又采用海水作為冷卻水，受環境溫度影響較大，且廣州地區夏季時間較長、溫度高。造成水環式真空泵工作液的冷卻效果不好，工作液溫度偏高，嚴重偏離了水環式真空泵的設計水溫。

通過表格數據對比，可以發現冬季與夏季閉式水溫度變化明顯，夏季真空泵工作液水溫明顯偏高。真空泵工作液的溫度是影響水環泵和凝汽器運行的關鍵因素，工作液溫度升高，對應的飽和壓力升高。根據電廠運行試驗表明：當真空泵工作液溫度升高到35℃以上時，真空泵性能開始惡化，會大幅降低水環泵的抽汽能力，空氣在凝汽器中聚集量急劇增大，影響凝汽器的傳熱性能，從而降低機組的運行真空。且真空泵工作液的溫度逐漸接近真空泵內真空度所對應的飽和溫度，會引起真空泵工作液汽化，導致真空泵葉輪及葉片汽蝕并對轉子葉輪產生很大的應力，導致葉片斷裂。僅在2010～2013年的三年內就斷葉片五次，雖然真空泵的部分葉片未斷，但葉輪穿孔，汽蝕現象較為明顯。

多次葉片斷裂不僅僅造成設備和財產的損壞（每次維修費用約18萬/臺），真空泵的返廠維修周期較長，還會造成長期無備用真空泵，給發電機組的安全運行帶來很大安全隱患。因此，找到合理的解決辦法，是保障發電機組安全運行的當務之急。

3 水環真空泵工作液冷卻系統改造

真空泵工作液的溫度是影響水環泵和凝汽器運行的關鍵因素，有效降低真空泵工作液的溫度，有助于提高凝汽器真空，降低真空泵汽蝕。在電廠生產中，配有兩臺螺桿式制冷中央空調，作為集中控制室、各個配電室、綜合繼保室以及其他需要制冷的活動會議室。

每臺螺桿式制冷機有3個壓縮機，在夏季一般開4個壓縮機就可以滿足要求，兩臺螺桿式制冷中央空調運行中仍有部分余量未被利用，因此增加一路至真空泵的冷凍水，在夏季溫度較高時使用冷凍水，利用10℃～12℃的空調冷凍水冷卻真空泵的工作液，閉式水做備用，不僅提高了設備的可靠性，降低了真空泵工作液的溫度，減輕真空泵汽蝕，還能提高中央空調的利用率，達到節能降耗的目的。通過改造前后真空泵運行參數的對比，使用冷凍水后真空泵工作液水溫平均為26℃，遠遠低于對應壓力的飽和溫度，遠離了汽化區域。真空泵工作液冷卻系統自2015年7月改造后運行至今，其運行噪音和震動大幅減小，真空泵運行電流下降4～5A，葉片汽蝕現象大大緩解，達到預期效果。

4 結語

本文通過對廣州某電廠水環式真空泵發生汽蝕的原因分析，對真空泵工作液冷卻系統進行改造，并利用改造前后效果的對比，進一步肯定了改造的成果，為下一步其他機組改造提供有效的數據支撐，也提出了電廠運行中水環式真空泵汽蝕診斷的一般思路和應對措施，供同行參考。

參考文獻

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[2] 張子敬，毛玉河.電站水環式真空泵汽蝕診斷及對策研究[J].汽輪機技術，2013，55（3）.

（責任編輯：黃銀芳）