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水環(huán)式真空泵性能改造在供熱機(jī)組中的應(yīng)用
發(fā)表日期：2018-04-11 點(diǎn)擊次數(shù): 1019
在設(shè)計(jì)點(diǎn)工作時(shí)真空泵的壓力應(yīng)比冷凝器背壓約低0.7kPa以保持空氣正常流動(dòng)。4.9kPa（公司汽輪機(jī)額定背壓）對應(yīng)的飽和溫度約為32.5，考慮到真空泵正常運(yùn)行所需4.2的過冷度此時(shí)真空泵密封水應(yīng)低于28.3才能正常工作。真空泵密封水取自閉式水補(bǔ)水夏季閉式水溫度最高可達(dá)35丈，因此在實(shí)際運(yùn)行中真空泵密封水很難保證有4.2的過冷度。隨著密封水溫接近飽和其抽氣能力也不斷下降直至飽和汽化而喪失工作能力。
真空泵的工作壓力與冷凝器的壓力是個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程不管循環(huán)水溫度的高低真空泵的抽吸壓力必須低于冷凝器的壓力才能把冷凝器內(nèi)的不凝結(jié)氣體抽走。因此真空泵密封水溫必須低于排汽壓力對應(yīng)的飽和溫度。
2009年7月17日，公司3號機(jī)出現(xiàn)真空下降的情兄就是因?yàn)闆]及時(shí)挪汽水分離器換水導(dǎo)致真空泵內(nèi)密封水汽化。7月30日在2機(jī)A真空泵進(jìn)行了試驗(yàn)A泵加入16的冷水后分離器溫度為16.2啟動(dòng)A泵后溫度很快升至24.5，隨著溫度升高，真空下降在30水溫時(shí)真空提高約1kPa真空泵電流約上升0.85A.工作水溫每降1真空提高約0.19kPa.由這次試驗(yàn)出在夏季工兄，保證真空泵密封水較氐的溫度是保證機(jī)組真空的重要手段。
3改造方法基于以上分析要解決真空泵的汽蝕問題有兩個(gè)辦法卜是降低水溫，二是降低凝汽器真空。
根據(jù)公司的實(shí)際情況，對真空泵工作液的冷卻水或工作液進(jìn)行改造，達(dá)到既能提高真空，又能解決真空泵的汽蝕問題。
3.1真空泵冷卻水改造2009年3月利用6號機(jī)大修機(jī)會對6號機(jī)6A真空泵冷卻水進(jìn)行了改造真空泵工作液冷卻水原設(shè)計(jì)為閉式水壓力為0.4~0.6MPa閉式水由開式循環(huán)水冷卻水溫高于初始循環(huán)水5左石，利用6號機(jī)連續(xù)供熱的特點(diǎn)，將除鹽水補(bǔ)水經(jīng)過真空泵冷卻器后補(bǔ)入除鹽水補(bǔ)水箱，此方法既不用增加設(shè)備投入又可以提高除鹽水補(bǔ)水溫度。
3.2真空泵工作液輸送系統(tǒng)改造5B真空泵工作液進(jìn)行了改造如所示由除鹽水補(bǔ)水箱直接引出一根補(bǔ)水管經(jīng)冷卻器至真空泵，補(bǔ)水應(yīng)加裝流量計(jì)手動(dòng)控制閥門，在汽水分離器處也需加裝手動(dòng)控制閥門真空泵啟動(dòng)時(shí)沖洗管路，化驗(yàn)水質(zhì)合格后同時(shí)開啟真空泵充水。
真空泵汽水分離器至給泵密封水回水一次門，關(guān)二次門開放地溝門對泵進(jìn)行沖洗調(diào)整水量為7.5t/h左石化驗(yàn)水質(zhì)合格后關(guān)放地溝門開啟真空泵汽水分離器至給泵密封水回水二次門，啟動(dòng)真空泵此時(shí)水流量應(yīng)增加至12.8t/h左石時(shí)，再調(diào)整真空泵汽水分離器至給泵密封水回水一次門的開度，并保持真空泵汽水分離器水位在150~200mm之間連續(xù)運(yùn)行，此種運(yùn)行方式要保證除鹽水補(bǔ)水箱水位4500mm以上保證水流穩(wěn)定。
3.3改造結(jié)果行了切換試驗(yàn)，將工作水由原來的閉式水切換為除鹽水并由原閉式循環(huán)方式改為開式循環(huán)由于真空泵工作液溫度對真空泵出力有較大影響，當(dāng)工作液溫度較高時(shí)溫度對應(yīng)的壓力較高工作液的蒸發(fā)將會影響真空泵有效工作空間，從而降低真空泵出力。表1為真空泵工作液冷卻器冷卻水切換前后的相關(guān)參數(shù)。
表1真空泵工作液冷卻器冷卻水切換前后相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目除鹽水閉式水負(fù)荷/MW機(jī)組真空/kPa工作液溫度/除鹽水溫度/真空泵電流/A試驗(yàn)證明通過降低工作液溫度可使真空泵出力得到一定程度的提高。
一般情況下，化學(xué)除鹽水溫度比閉式水溫度低2~4丈利用化學(xué)除鹽水作為真空泵工作水可使真空泵工作水溫度降低2~3丈。以夏季工況為例閉式水溫在32.5左石1除鹽水溫在29.5TX接近循環(huán)水溫度）左石。如果將真空泵的工作水切換為除鹽水的話可以提高真空泵壓力0.6~0.8kPa.目前公司供熱量在80t/h左石1加之機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的汽水損耗，除鹽水補(bǔ)水量完全可以滿足每臺真空泵開式循環(huán)工作水量每臺13m3/h冷卻水量的要求。
由于試驗(yàn)改造不改變除鹽補(bǔ)水系統(tǒng)、閉冷水系統(tǒng)等其它系統(tǒng)的運(yùn)行方式。若運(yùn)行方式改變后機(jī)組真空平均提高0.3kPa按5號機(jī)組去年發(fā)電量計(jì)算，年可節(jié)省標(biāo)煤1t.按每噸標(biāo)煤630元計(jì)算年可節(jié)約成本約63萬元。另外機(jī)組補(bǔ)水經(jīng)真空泵加熱后水溫可提高4全年可節(jié)約成本約4萬元。
總之對真空泵工作液的冷卻水或工作液的改造系統(tǒng)比較簡單投資少。真空泵工作液的流動(dòng)冷卻既改善了真空泵轉(zhuǎn)子工作狀況，還提高了補(bǔ)水（除鹽水）的溫度。但前提是機(jī)組必須連續(xù)供熱當(dāng)供熱停止、檢修時(shí)必須對真空泵工作液調(diào)整或切換否則對安全運(yùn)行有一定影響。
4解決真空泵問題的其他方法為解決真空泵汽蝕的情況濡提高真空泵入口壓力為此提出為真空泵增加前置大氣噴射裝置。
4.1前置噴射裝置的工作原理如所示前置噴射裝置為一個(gè)噴嘴和擴(kuò)壓管組合裝置動(dòng)力氣源采用真空泵出口氣流。通過從排氣側(cè)（氣水分離器）引入接近大氣壓力的氣流，通過噴嘴加速形成高速氣流來帶動(dòng)吸入口內(nèi)的氣體一起從吸氣支管進(jìn)入泵內(nèi)。在泵初始運(yùn)行入口壓力高時(shí)噴射器不投入，當(dāng)絕對壓力達(dá)到15kPa左右時(shí)噴射器投入工作。真空泵增加前置噴射裝置改造后，可將泵入口絕對壓力由原先的4~8kPa提升至9~15kPa從而大大減輕泵內(nèi)的汽蝕現(xiàn)象達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的目的同時(shí)還可提高凝汽器在低真空狀態(tài)下的抽氣量，提高系統(tǒng)真空度。
所示的改造方法既提高了機(jī)組的真空又延長了真空泵的使用壽命同時(shí)還降低了真空泵的噪音和振動(dòng)。缺點(diǎn)是改造后由于真空泵入口壓力上升導(dǎo)致真空泵出力增加真空泵電流和電耗勤加。
4.2真空泵工作液冷卻器和真空泵入口加裝制冷設(shè)備另一種可提高凝汽式汽輪機(jī)效率的水環(huán)真空泵的技術(shù)方案是將水環(huán)真空泵的抽氣端經(jīng)氣體吸入管連通汽輪機(jī)的凝汽器，非氣端與汽水分離器連通，水環(huán)真空泵的密封端與工作液供給管連通所述工作液供給管和氣體吸入管處分別設(shè)有工作液換熱器和氣體換熱器進(jìn)行冷卻所述工作液為制冷設(shè)備提供的冷凍水。此辦法可有效的降低凝汽器排入真空泵的氣體溫度，可使吸入的不凝性氣體中的水蒸氣部分凝結(jié)提高凝汽器的真空度并進(jìn)而提高汽輪機(jī)的效率少電耗。通過閉式冷凍水循環(huán)來冷卻水環(huán)真空泵工作液可有效的降低工作液溫度，提高真空度0.5~1kPa，改善真空泵轉(zhuǎn)子的工作狀況有效的防止真空泵汽蝕小真空泵振動(dòng)，曾加真空泵的使用壽命。缺點(diǎn)是投資較大系統(tǒng)相對復(fù)雜。
真空泵的工作壓力與冷凝器的壓力是個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程不管循環(huán)水溫度的高低真空泵的抽吸壓力必須低于冷凝器的壓力才能把冷凝器內(nèi)的不凝結(jié)氣體抽走。因此真空泵密封水溫必須低于排汽壓力對應(yīng)的飽和溫度。
2009年7月17日，公司3號機(jī)出現(xiàn)真空下降的情兄就是因?yàn)闆]及時(shí)挪汽水分離器換水導(dǎo)致真空泵內(nèi)密封水汽化。7月30日在2機(jī)A真空泵進(jìn)行了試驗(yàn)A泵加入16的冷水后分離器溫度為16.2啟動(dòng)A泵后溫度很快升至24.5，隨著溫度升高，真空下降在30水溫時(shí)真空提高約1kPa真空泵電流約上升0.85A.工作水溫每降1真空提高約0.19kPa.由這次試驗(yàn)出在夏季工兄，保證真空泵密封水較氐的溫度是保證機(jī)組真空的重要手段。
3改造方法基于以上分析要解決真空泵的汽蝕問題有兩個(gè)辦法卜是降低水溫，二是降低凝汽器真空。
根據(jù)公司的實(shí)際情況，對真空泵工作液的冷卻水或工作液進(jìn)行改造，達(dá)到既能提高真空，又能解決真空泵的汽蝕問題。
3.1真空泵冷卻水改造2009年3月利用6號機(jī)大修機(jī)會對6號機(jī)6A真空泵冷卻水進(jìn)行了改造真空泵工作液冷卻水原設(shè)計(jì)為閉式水壓力為0.4~0.6MPa閉式水由開式循環(huán)水冷卻水溫高于初始循環(huán)水5左石，利用6號機(jī)連續(xù)供熱的特點(diǎn)，將除鹽水補(bǔ)水經(jīng)過真空泵冷卻器后補(bǔ)入除鹽水補(bǔ)水箱，此方法既不用增加設(shè)備投入又可以提高除鹽水補(bǔ)水溫度。
3.2真空泵工作液輸送系統(tǒng)改造5B真空泵工作液進(jìn)行了改造如所示由除鹽水補(bǔ)水箱直接引出一根補(bǔ)水管經(jīng)冷卻器至真空泵，補(bǔ)水應(yīng)加裝流量計(jì)手動(dòng)控制閥門，在汽水分離器處也需加裝手動(dòng)控制閥門真空泵啟動(dòng)時(shí)沖洗管路，化驗(yàn)水質(zhì)合格后同時(shí)開啟真空泵充水。
真空泵汽水分離器至給泵密封水回水一次門，關(guān)二次門開放地溝門對泵進(jìn)行沖洗調(diào)整水量為7.5t/h左石化驗(yàn)水質(zhì)合格后關(guān)放地溝門開啟真空泵汽水分離器至給泵密封水回水二次門，啟動(dòng)真空泵此時(shí)水流量應(yīng)增加至12.8t/h左石時(shí)，再調(diào)整真空泵汽水分離器至給泵密封水回水一次門的開度，并保持真空泵汽水分離器水位在150~200mm之間連續(xù)運(yùn)行，此種運(yùn)行方式要保證除鹽水補(bǔ)水箱水位4500mm以上保證水流穩(wěn)定。
3.3改造結(jié)果行了切換試驗(yàn)，將工作水由原來的閉式水切換為除鹽水并由原閉式循環(huán)方式改為開式循環(huán)由于真空泵工作液溫度對真空泵出力有較大影響，當(dāng)工作液溫度較高時(shí)溫度對應(yīng)的壓力較高工作液的蒸發(fā)將會影響真空泵有效工作空間，從而降低真空泵出力。表1為真空泵工作液冷卻器冷卻水切換前后的相關(guān)參數(shù)。
表1真空泵工作液冷卻器冷卻水切換前后相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目除鹽水閉式水負(fù)荷/MW機(jī)組真空/kPa工作液溫度/除鹽水溫度/真空泵電流/A試驗(yàn)證明通過降低工作液溫度可使真空泵出力得到一定程度的提高。
一般情況下，化學(xué)除鹽水溫度比閉式水溫度低2~4丈利用化學(xué)除鹽水作為真空泵工作水可使真空泵工作水溫度降低2~3丈。以夏季工況為例閉式水溫在32.5左石1除鹽水溫在29.5TX接近循環(huán)水溫度）左石。如果將真空泵的工作水切換為除鹽水的話可以提高真空泵壓力0.6~0.8kPa.目前公司供熱量在80t/h左石1加之機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的汽水損耗，除鹽水補(bǔ)水量完全可以滿足每臺真空泵開式循環(huán)工作水量每臺13m3/h冷卻水量的要求。
由于試驗(yàn)改造不改變除鹽補(bǔ)水系統(tǒng)、閉冷水系統(tǒng)等其它系統(tǒng)的運(yùn)行方式。若運(yùn)行方式改變后機(jī)組真空平均提高0.3kPa按5號機(jī)組去年發(fā)電量計(jì)算，年可節(jié)省標(biāo)煤1t.按每噸標(biāo)煤630元計(jì)算年可節(jié)約成本約63萬元。另外機(jī)組補(bǔ)水經(jīng)真空泵加熱后水溫可提高4全年可節(jié)約成本約4萬元。
總之對真空泵工作液的冷卻水或工作液的改造系統(tǒng)比較簡單投資少。真空泵工作液的流動(dòng)冷卻既改善了真空泵轉(zhuǎn)子工作狀況，還提高了補(bǔ)水（除鹽水）的溫度。但前提是機(jī)組必須連續(xù)供熱當(dāng)供熱停止、檢修時(shí)必須對真空泵工作液調(diào)整或切換否則對安全運(yùn)行有一定影響。
4解決真空泵問題的其他方法為解決真空泵汽蝕的情況濡提高真空泵入口壓力為此提出為真空泵增加前置大氣噴射裝置。
4.1前置噴射裝置的工作原理如所示前置噴射裝置為一個(gè)噴嘴和擴(kuò)壓管組合裝置動(dòng)力氣源采用真空泵出口氣流。通過從排氣側(cè)（氣水分離器）引入接近大氣壓力的氣流，通過噴嘴加速形成高速氣流來帶動(dòng)吸入口內(nèi)的氣體一起從吸氣支管進(jìn)入泵內(nèi)。在泵初始運(yùn)行入口壓力高時(shí)噴射器不投入，當(dāng)絕對壓力達(dá)到15kPa左右時(shí)噴射器投入工作。真空泵增加前置噴射裝置改造后，可將泵入口絕對壓力由原先的4~8kPa提升至9~15kPa從而大大減輕泵內(nèi)的汽蝕現(xiàn)象達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的目的同時(shí)還可提高凝汽器在低真空狀態(tài)下的抽氣量，提高系統(tǒng)真空度。
所示的改造方法既提高了機(jī)組的真空又延長了真空泵的使用壽命同時(shí)還降低了真空泵的噪音和振動(dòng)。缺點(diǎn)是改造后由于真空泵入口壓力上升導(dǎo)致真空泵出力增加真空泵電流和電耗勤加。
4.2真空泵工作液冷卻器和真空泵入口加裝制冷設(shè)備另一種可提高凝汽式汽輪機(jī)效率的水環(huán)真空泵的技術(shù)方案是將水環(huán)真空泵的抽氣端經(jīng)氣體吸入管連通汽輪機(jī)的凝汽器，非氣端與汽水分離器連通，水環(huán)真空泵的密封端與工作液供給管連通所述工作液供給管和氣體吸入管處分別設(shè)有工作液換熱器和氣體換熱器進(jìn)行冷卻所述工作液為制冷設(shè)備提供的冷凍水。此辦法可有效的降低凝汽器排入真空泵的氣體溫度，可使吸入的不凝性氣體中的水蒸氣部分凝結(jié)提高凝汽器的真空度并進(jìn)而提高汽輪機(jī)的效率少電耗。通過閉式冷凍水循環(huán)來冷卻水環(huán)真空泵工作液可有效的降低工作液溫度，提高真空度0.5~1kPa，改善真空泵轉(zhuǎn)子的工作狀況有效的防止真空泵汽蝕小真空泵振動(dòng)，曾加真空泵的使用壽命。缺點(diǎn)是投資較大系統(tǒng)相對復(fù)雜。