凝汽器水环式真空泵的原理与运行.doc

凝汽器水环式真空泵的原理与运行rinciple and Operation of Water Ring Type VacuumPump for Condenser浙江北仑发电厂章建叶（北仑315800）摘要 简单介绍了大机组凝汽器配套的水环式真空泵的工作原理、特性及参数，同时还介绍了水环式真空泵与前置抽气器组成的联合抽真空装置的运行原理、操作程序和运行状况。关键词 水环式真空泵 结构 工作原理 运行状况 凝汽器抽真空的传统设备主要是采用射汽抽气器和射水抽气器，但这两种设备都存着效率低、噪声大的缺点。随着汽轮机组向高参数、大容量方向发展，使用这种设备就显得很不经济。如果采用水环式真空泵和前置抽气器组成的联合抽真空装置，就可以大大提高效率，降低能量消耗和噪声污染。这种水环式真空泵组在074kPa的吸入压力范围内可以经济运行。与前面两种抽气装置相比，可以节能约在70以上。 北仑发电厂1号机组共设有4套水环式真空泵组，型号为200NVECM302，高压凝汽器和低压凝汽器各两套。机组启动凝汽器需要建立真空时，4套水环式真空泵组同时投入运行。当凝汽器真空建立以后，停运两套水环式真空泵组，高、低压凝汽器各保持1套水环式真空泵组运行即可维持机组的正常运行。1 水环式真空泵的形式 水环式真空泵根据不同的特性要求，有各种不同的结构形式。常见的有：单级单作用水环式真空泵，单级双作用水环式真空泵和水环一前置抽气器真空泵组等。 北仑发电厂1号机采用单级单作用水环式真空泵与前置抽气器组成的联合抽真空装置。所谓单级单作用是指泵中只有1个叶轮，在叶轮旋转1周中吸气、排气各1次。其特点是：泵体截面为圆型，结构简单，制造容量，可获得较高的真空度，运行平稳，噪声小，但径向力不能自动平衡。2 水环式真空泵的结构 北仑发电厂1号机组高压凝汽器和低压凝汽器配套的水环式真空泵均为单级单作用水环泵结构，叶轮两侧同时吸、排气。叶轮偏心地置于由侧盖和泵体组成的腔室中，叶轮叶片是前弯式的。轴的两端分别由装在轴承架内的滚动止推轴承支承。轴的一端用刚性联轴器与电动机连接。轴封装置为填料轴封，在轴与填料接触部位装有轴套，以防止泵轴腐蚀和磨损。3 水环式真空泵的工作原理 水环式真空泵的工作原理可用图1来具体说明。 当径向式叶轮在部分充水的壳体中运转时，由于受离心力的作用，水被甩向四周，如图1（b）所示，形成同心的水环，该水环被6片叶片等分成6个小水室，因此，小水室中的气体不会被扩展或压缩。然而，当叶轮装成如图1（c）所示的偏心位置后，叶片小室13的容积是逐渐扩大的，这就产生了从连接点C开始，经吸入段S的吸气过程；另一方面，叶片小室46的容积则随着叶轮的转动而逐渐缩小，这就构成了气体通过压出段D的排气过程。可见，水环式真空泵的工作可分成吸气、压缩、排气3个过程。水环式真空泵就是靠这种叶片小室容积的变化来吸气和排气的。4 水环式真空泵组的联合工作原理 水环式真空泵在低真空范围内运转时，具有较高效率地抽送大量气体的能力，这是它的突出优点。但因为泵的特性要受到密封水温度的影响，可得到的最大真空度就取决于密封水温度所对应的汽化压力，要进一步提高真空度是不可能的。因此，在需要高度真空的情况下，则要在水环式真空泵的进口管道上串联一级前置抽气器以进一步提高真空。 这种前置抽气器采用大气作工作介质，并不需要蒸汽或压缩空气，如图2。其联合工作原理是：在凝汽器真空建立之前，水环式真空泵通过真空泵组进口隔离阀和前置抽气器旁路阀直接向凝汽器抽真空，这时，前置抽气器的空气进气隔离阀保持关闭，当真空泵组进口隔离阀前真空达到一定真空（如88kPa）时，前置抽气器旁路阀自动联锁关闭，前置抽气器的空气进气隔离阀自动联锁开启，前置抽气器即进入串联工作状态。5 水环式真空泵的特性曲线及参数 水环式真空泵的特性与所输送气体的状态、密封水温度和性质有关，通常只给出规定条件（大气压力1013 kPa，气体温度20，工作水温15）下的特性曲线。当实际条件与规定条件不相符时，泵的特性须进行换算或修正。图3给出了北仑发电厂水环式真空泵的特性曲线。 从图3水环式真空泵的特性曲线可知，北仑发电厂高压凝汽器真空泵的参数为：在正常运行时（即在979 kPa真空下）的流量为2142 m3h，出口压力为1013 kPa，转速为590rmin，功率为75 kW，空气进口温度为21，密封水温度为15；在初抽真空时（即在675 kPa真空下）的流量为1782 m3h（图中未画出干空气流量曲线，只标出了工作点）。低压凝汽器真空泵的参数除正常运行时的流量为255 m3h，与前者不同外，其余参数均相同。6 凝汽器水环式真空泵组的运行操作程序 （1）检查调整凝汽器真空泵组及其管道阀门已处于起动前状态，系统注水已结束。 （2）在集控室CRT画面上按凝汽器真空泵组“START”键。 （3）确认凝汽器真空泵的密封水泵启动后，凝汽器真空泵自动启动。 （4）确认凝汽器真空泵组进口隔离阀自动开启，确认前置抽气器旁路阀自动开启，凝汽器真空泵组即进入初抽真空状态抽真空。 （5）当凝汽器真空（即图2压力开关PS处值）高于88 kPa时，前置抽气器的旁路阀自动关闭，同时前置抽气器的空气进气隔离阀自动开启，前置抽气器即进入串联工作状态。凝汽器真空泵组就进入正常运行状态。 （6）根据需要按上述步骤依次投入其它3套凝汽器真空泵组运行。7 凝汽器水环式真空泵组的运行状况及注意事项 机组冷态启动初抽真空时投入4套凝汽器真空泵组运行，只需25 min即可建立所需要的真空。然后高、低压凝汽器各停运1套真空泵组，真空泵组停运时其前置抽气器空气进入隔离阀和真空泵组进口隔离阀自动关闭，真空泵组即转入正常备用状态。 机组自1991年调试投运以来，凝汽器真空系统及水环式真空泵组运行状况良好，未发现大的问题。只是在冬季大气温度低于10进行真空泵组定期切换时，发生过切换时投入运行的真空泵组的前置抽气器喉部结冰相当严重，导致该前置抽气器工作失常，空气被倒吸入凝汽器而影响凝汽器的真空，后经投运安装在前置抽气器外壳上的两组电加热元件3