摘要:某电厂原使用射水抽汽系统建立并维持真空，在日常运行中发现因为这套装置抽气量小，凝汽器建立真空时间较长且在正常运行时抽气效率偏低，对整个余热部分热效率有着较大影响。经过研究讨论决定采用锥体两级真空泵替代了原有的射水抽汽系统。改造完成后成功地解决了上述问题并节省了厂房空间布置，降低了抽真空系统的电耗水耗，同时降低了抽真空系统运行噪音，达到了预期的改造目的。
关键词：射水泵；锥体两级真空泵；改造
一、研究意义
现在我国在火力发电机组中普遍使用的抽真空系统有射水或射汽抽真空装置以及真空泵。对于采用喷射式抽真空装置（射水或射蒸汽）的机组，经过长时间运行发现它们有较多的弊端：①凝汽器的排汽压力较高，尤其是在环境温度较高时排汽压力更高。实际上射水抽汽系统由于其本身原理上的局限性，抽汽能力有限，吸走凝汽器空气的能力也就偏低。在环境温度较高时，射水池循环水温度与外界换热效果变差，从而使射水泵工作水温升高，环境温度越高该过程越明显。而工作水温高容易导致射水抽汽器内部产生汽化。汽化过程将极大地影响射水抽汽器的运行效率，进而使凝汽器内部真空因为抽汽装置吸力降低而恶化。②降耗和环境保护的问题。因为凝汽器内部真空受射水抽汽系统工作水温的影响较大，为了保持凝汽器高真空运行射水池需要大量地换水，补充大量的新鲜低温水并排走已经被加热的工作液，而所排放出的热水往往是难以回收的，这种大计量的换水严重地浪费了水资源，另外射水抽气器在正常工作时噪音非常大，不能满足公司环境保护及节能降耗的要求。
综上所叙，电厂决定对射水泵抽真空系统进行改造，由全新的两极椎体真空泵代替射水泵，这种真空泵从机组启动时间、运行能耗、资源节约以及机组安全可靠性等方面均胜于传统射水泵，本文将电厂使用锥体两级真空泵替代射水泵的前后运行状况进行对比，以此论证改造的必要性与实用性。
二、射水泵使用现状
1、电厂射水泵简介：
电厂使用的射水泵又名喷射泵，它由喷嘴、混合室和扩大管等构成，利用流体流动的能量转变来达到输送的目的。在生产中，常用水作为喷射泵的工作介质，通过射水泵将它射入抽气器中来建立真空，使凝汽器中形成负压。
2存在的问题
经过长时间运行发现总结，射水泵在运行过程发现有如下问题：
a.运行效率低。
射水抽气器的作用是通过射水泵往喷射器中注入高流速水形成真空，进而抽出凝汽器中的气体。由于水的流速极快，所以存在极强的管阻，导致射水泵于管道中损耗了大部分能量，所以射水喷射器的效率普遍较低。
b.换水量多。
射水抽气器是通过抽吸射水池中的水来工作，进而建立真空，抽出的气体基本上都是空气与水蒸气的混合物，射水池中的水温随水蒸气增多不断提升。通常情况下射水抽气器抽气效果的好坏直接可以通过射水池水温高低来判定。射水池中应当定时加入冷水并将高温水排出，才可以使得射水池水温持久保持较低状态。特别在夏季循环水温度升高的情况下，如若想提高工作效率就需要置换大量冷却水，造成水资源浪费严重。
c.凝汽器真空高时效率较低。
射水喷射装置虽然于低真空、密度大的环境下具备一定的抽气效果，但在高真空中受到空气稀薄的影响，它的抽真空能力变弱，运行过程极其不稳定。尤其是在流体温度高的时候，其抽汽效率大幅降低，机组真空变差而影响机组整体热经济性。
d.布置空间大、噪音大。
射水喷射装置包括射水池、射水泵、喷射器及其管道, 其布置空间通常从汽机厂房零米延伸到凝汽器顶部, 所占位置大且设备布置较复杂，运行时噪音大，对巡视人员有着人身健康隐患。
e.建立真空时间较长
射水抽汽系统因为其原理特性导致其抽真空的特性曲线延续较长，一般来说其从开始建立真空到真空-90kpa需用时约21分钟左右，这种时间属性与燃气机组的快速启动方式已不协调。
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三、真空泵初步设计
1）锥体双级液环真空泵具体参数：
真空泵的基本规格和容量：
型式：锥体双级液环真空泵，型号：AT706E，级数：2，压缩比：1:5/1:6
用途：其主要的用途就是吸走凝汽器内漏入的空气以及其他没有被冷凝的气体。
真空泵台数：每台机组配两台。
真空泵抽吸到如下真空所需时间：（抽空容积~110m3，两台运行）
设备结构、性能要求：
真空泵型式为锥体双级液环真空泵。工作水的本质就是凝结水，但是冷却水却是来自外部的工业水。在真空泵工作过程中，会依据机组不同负荷的抽气要求抽出凝汽器内的空气及其他的不凝结气体。在真空泵型启动阶段可以使两台真空泵同时进行抽真空工作。
真空泵在日常生产时处于其自身的最佳工况，其抽气性能保持在最佳状态。对应凝汽器运行最低背压，即凝汽器背压为 5.6kPa 时，冷却水温度为28℃。机组最大凝汽工况时，真空泵的抽干空气量为 15.3kg/h ，其中包含了20%的余量，确保当凝汽器泄漏量及真空泵效率衰减时，真空泵抽吸性能（抽干空气量、效率等）也均能达到设计要求。
四、实际运行结果及改进措施
真空泵的抽气压力与凝汽器内真空是一个动态平衡过程，不管真空泵组循环水冷却水温度怎么变化，凝汽器内真空必须小于真空泵的抽气压力，真空泵才能正常从凝汽器中抽出空气及其他气体。而这个过程就必须保证真空泵工作液温度比凝汽器真空所对应的饱和蒸汽温度要低，否则泵的出力将达不到要求，最终甚至可能导致真空泵汽化的后果。
电厂循环冷却水以及真空泵工作液所使用的凝结水均为闭式循环水，其水质较好，但是任何涉及到水水交换的设备均会面临一个换热衰减的问题。换热器在长时间运行后均会产生水垢，导致换热效果变差，进而导致真空泵工作液温度升高。如何解决这个问题我们提出了几个思路：
1）增加真空泵工作液与循环冷却水板式换热器的冷却面积，同时加大循环冷却水的流量（如增设增压泵），进一步提高板式换热器的换热效果；
2）严密监控真空泵工作液及循环水板换进出水的温度，发现换热效果变差马上清洗板换，加强维护工作。
3）改进工作液冷却水源，采用温度更低的水源来冷却工作液，使得工作液的工作温度初参数进一步降低来提高真空泵出力，提高机组效率。
五、系统改造最终完成方案
由于循环水温受外界环境影响较大，真空泵运行效率随季节变化而变化，当水温高时偏离了最佳运行工况，运行一段时间后拆泵检查发现泵还存在汽蚀现象，为了提高泵效率，维持最价运行状况保护设备不受损害，我们又将泵工作液的冷却水源进行了改造，在原有的循环冷却水基础上增加了一路集中供冷的冷冻水，且将原有工作液补充水源由凝结水改为了常温的除盐水。
原增设的循环水增压泵及管路不变，另外增设一路以冷冻水为水源的闭式循环冷却水来冷却工作液，这样在夏秋两季循环水温较高的季节可采用冷冻水的方式来冷却工作液，使真空泵在设计参数下正常运转。而当春冬两季循环水温较低且溴化锂机组停运时则可采用原循环水冷却方式冷却工作液，两者均可满足真空泵工作液的换热需求。
最终改造完后机组情况：
将真空泵工作液冷却水源改造为冷冻水供应后其工作液温度有了明显的改善，经过长时间的运行观察，经冷冻水换热后的工作液温度稳定在18~25℃，该温度在真空泵较理想工作范围内。进而也大大提高了机组运行效率，减少了真空建立时间，降低了水耗及噪音，达到了改造预期的各项要求。
参考文献
[1]石福军.关于小型汽轮机应用水环真空泵替代射水抽汽系统的可行性分析[J].黑龙江科技信息,2007(9):48-48.
[2]罗思球.水环真空泵机组在凝汽器抽真空的应用及介绍[J].通用机械,2004(2):28-31.
论文作者:李丹枫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/28
标签：真空泵论文; 凝汽器论文; 真空论文; 工作论文; 水泵论文; 水温论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第21期论文;