摘要:水环式真空泵是一种粗真空泵，具有真空过滤、真空脱气的作用。随着利用核电厂进行发电的设备的普及，国内外对核电厂中各个部件的运行原理及维护保养等研究越来越深入。本文介绍了典型的核电厂水环式真空泵结构、工作原理以及运行维修措施，对各个需要定期检修项目等提出合理化建议。
关键词：水环式真空泵；运行与维护
水环式真空泵被广泛地应用于核电厂的凝汽器抽真空系统中，主要作用是在机组启动时建立真空，在机组正常运行是持续从凝汽器中抽出不可凝气体，维持机组正常运行期间所需的真空度，为机组达到额定出力和保持经济性运行提供支持。在利用水环式真空泵的凝汽器抽真空系统中，主要组成部分为水环式真空泵、汽水分离器、板式热交换器以及相关的管道阀门。凝汽器的背压和凝结水的含氧量一定程度上受水环式真空泵工作能力的影响。
一、水环式真空泵的结构及工作原理
水环式真空泵的工作原理：首先，存在于汽水分离器中的工作液经工作液循环水泵抽出，进入板式热交换器中冷却降温。然后从凝汽设备中抽出的汽-气-水混合物经泵入口处工作液形成的喷淋液喷淋降温，其中一部分水汽得以降温并发生凝结。而没有凝结漏出的那一部分工作液经第一级锥体水环式真空泵进入转子小室，然后与另外一部分的工作液相遇，经混合后进入第一级压缩设备中，从而成功进入第二级排气分配管中，进行重新分配抽出。当排气分配管处于低真空运转时，它的级间逆止阀是呈自然打开状态，这个阶段的汽水分离器可以直接接收汽-气-液混合物的排入。因此，在排气分配管进行低真空运转时，真正起到抽真空作用的只有第一级真空泵。当排气分配管处于高真空运转时，往往从第一级真空泵中排出来的汽-气-液混合物的压力要小于汽水分离器允许排出的最小压力，这个时候级间逆止阀处于自动关闭状态，从第一级汽水分离器中排出来的汽-气-水混合物会通过第二级排气分配管重新分配进入第二级真空泵中，然后经第二次的真空压缩后，汽-气-水混合物可被汽水分离器成功接收。
核电厂中典型的水环式真空泵结构如下图1所示，其中主要组成结构及作用包括以下几个方面：1.工作液循环水泵：主要是实现工作液的循环；2.双级锥体水环式真空泵：实现工作液进入转子小室中，并利用转子小室中气空间容积的变化来实现气体的吸入及排放；3.汽水分离器：对汽-气-液混合物进行汽水分离，并保证整套系统中水量平衡；4.板式热交换器：主要起到冷却工作液的作用。
图1 真空泵结构图
二、水环式真空泵的运行与维护
2.1水环式真空泵的运行
在机组启动初期，由于此时凝汽器真空较低，仅第一级真空泵起作用，能够快速去除凝汽器中的空气，达到快速启动的目的。在机组正常运行工况下，凝汽器真空较高，一、二级真空泵联合工作，保持凝汽器中的高真空。这两种工作方式是通过级间逆止阀的状态来改变的。核电厂凝汽器抽真空系统的水环式真空泵，往往是一台运行一台备用或者两台运行一台备用，就能实现维持凝汽器高真空的目标。
如果一个地区的温度较低，其海水温度也会随着天气的寒冷而逐渐降低。一般情况下，海水的温度降低时，蒸汽冷凝效果变好，凝汽器的背压也会同步降低，凝汽器中的氧气分压力升高，使得凝结水中溶氧量也相对提高，从而导致核电厂二回路设备的腐蚀速率加快。因此，当海水温度降低导致二回路氧含量升高的情况下，可通过增加投运水环式真空泵方法，改善二回路的水质问题。
一般情况下，核电厂运行人员会在凝汽器真空恶化、背压升高的情况下增加投运真空泵。实际上也可以利用在定期切换真空泵的时机，通过分析投运真空泵前后机组功率变化量，并与真空泵系统用电量进行比较，确定真空的经济运行方式 [1]。
2.2水环式真空泵的维护
2.2.1定期检查与保养板式热交换器
核电厂在正常运行过程中，经常会出现板式热交换器发生堵塞的现象。板式热交换器发生堵塞的原因有很多，其中主要包括：1.进水口的加药系统发生损坏；2.冷却水水质恶化；3.外部或内部应力变化导致传热板变形等。因此，必须要定期对板式热交换器进行检查与保养，定期清污，保证水环式真空泵的稳定运行。
2.2.2定期检查与保养级间止回阀
排气分配管中的级间止回阀是水环式真空泵的重要组成结构，它可控制一二级真空泵的工作状态。级间止回阀上的胶垫可起到密封结合面的作用。其中级间止回阀主要为旋启式止回阀，可实现自然打开与闭合的状态。在水环式真空泵的长期运行过程中，级间止回阀的胶垫会出现老化、变形、脱落或阀门旋轴部位卡死等现象，从而引起密封不严，汽-气-液混合物直接通过级间止回阀，直接流向汽水分离器。此时，由于二级真空泵没有发挥压缩功能，使得真空泵的抽气功能减弱。因此，必须要对级间止回阀进行定期的检修与保养，保证真空泵的稳定运行。
2.3实行参数监测机制
水环式真空泵在运行过程中，可以实现对真空泵的运行电流、工作液的温度与流量、冷却水的流量等的监测，以其所得的监测参数作为真空泵运行状态的参考依据。通过对基本参数进行定期地监测，掌握其运行过程中的变化趋势，预测之后可能出现的故障问题，从而起到提前预防，降低水环式真空泵在运行过程中发生故障的概率。
结束语：
在核电厂中，水环式真空泵的主要作用是维持凝汽器的高度真空状态。本文通过讲述水环式真空泵的运行方式切换以及主要的检修保养部位，对保证真空泵的稳定运行起一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]方超.凝汽器汽侧真空泵运行方式的优化[J].电站辅机,2017,9(3).
论文作者:许海涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/18
标签：真空泵论文; 凝汽器论文; 核电厂论文; 真空论文; 热交换器论文; 汽水论文; 止回阀论文; 《电力设备》2019年第8期论文;