水环式真空泵工作水温度过高对机组真空的影响及应对措施_周兰欣

电力建设 Electric Power Construction Vol 31 No 12 Dec 2010 第31卷 第12期 2010年12月 ABSTRACT The capacity of water ring vacuum pumps will be reduced due to the high water temperature under summer working condition In order to solve this problem this paper proposed a method which uses the central air conditioning chilled water to cool vacuum pumps and thus reduce the working water temperature Through analysis and comparison it was showed that this method can significantly improve the operation efficiency of vacuum pumps increase the vacuum capacity of generator units and enhance the benefit of the system in summer working conditions KEYWORDS vacuum pump chilled water working water unit vacuum condenser economy 摘要 针对水环式真空泵在夏季工况常因工作水温度过高导 致抽吸能力严重下降的问题 提出了采用中央空调冷冻水冷 却真空泵以降低工作水温度的措施 通过分析比较 得出该 方法在夏季工况能明显提高真空泵的工作效率 机组的真空 以及机组的经济性 对提高抽气设备的抽吸能力具有一定的 参考意义 关键词 真空泵 冷冻水 工作水 机组真空 凝汽器 经济性 doi 10 3969 j issn 1000 7229 2010 12 025 0引言 水环式真空泵 以下简称 水环泵 是一种性能 优越的抽气设备 具有抽气量大 能量损耗小 汽水工 质损失少 安全可靠 自动化程度高等优点 因而在大 型火力发电机组得到了广泛应用 水环泵的抽吸能 力直接影响凝汽器内空气的聚集程度 而水环泵的抽 吸能力主要受其工作水温度的影响 电厂多采用循 环冷却水冷却水环泵的工作水 但在夏季工况 由于 夏季环境温度普遍较高 循环水入口温度可以达到 33 采用此方法冷却效果极差 1 加上泵功旋转的 耗功以及凝汽器内抽气汽混合物传递的热量 工作水 的温度普遍超高 甚至达到40 导致水环泵的抽吸 能力严重下降 进而空气在凝汽器内积聚 凝汽器的 真空下降 严重影响机组的经济性 1真空泵抽真空系统 真空泵抽真空系统主要由真空泵 气水分离器 热交换器 电动机 附属的设备以及相关的管道和阀 门组成 如图1 2 所示 凝汽器中的气汽混合物经过 真空泵的抽吸 进入气水分离器 分离出来的气体排 入大气 分离出来的水与工作水补充水一同进入热交 换器进行冷却 冷却后的工作水分为2路 一路经喷 嘴喷入水环泵入口 冷却凝汽器来的气汽混合物 提 高真空泵的抽吸能力 一路直接进入真空泵作为工作 水 维持真空泵的水环和水环的温度 2工作水温度过高对凝汽器真空的影响 2 1抽气器与凝汽器的相互作用 在凝汽器内 由于容积很大的蒸汽被冷凝成水 体积骤然变小 如在50 kPa的压力下 干蒸汽与水的 中图分类号 TK 223 5文献标志码 A文章编号 1000 7229 2010 12 098 04 水环式真空泵工作水温度过高对 机组真空的影响及应对措施 周兰欣 林琦 周玉 华北电力大学 河北省保定市 071003 Influence of Over high Water Temperature of Water ring Vacuum Pump on Vacuum System of Generator Unit and Response ZHOU Lan xin LIN Qi ZHOU Yu North China Electric Power University Baoding 071003 Hebei Province China 98 周兰欣等 水环式真空泵工作水温度过高对机组真空的影响及应对措施第12期 99 电力建设第31卷 3 2改造效果 对真空泵系统进行改造后 通过中央空调制取冷 冻水 然后引冷冻水至真空泵冷却器冷却工作水 从 而实现提高水环泵抽吸能力及工作效率 凝汽器为 N 36000型 额定负荷为2 675 109kJ h 冷却面积为 3 6万m2 额定水量为6 77万t h 清洁度系数为0 85 在机组负荷保持600 MW不变 循环水流量和循 环水温度保持不变的情况下 根据真空泵冷却器不同 的冷却水进口温度得到高 低压凝汽器以及凝汽器的 平均真空 分析结果如图3所示 从图3可以看出 高 低压凝汽器的真空以及凝汽器的平均真空均随着 冷却水温度的升高而下降 它们之间的差值也越来越 小 冷却水温越高 真空度越低 从曲线上也可以得 出 冷却水温度较低的情况下 曲线斜率小 冷却水温 度较高的情况下 曲线斜率大 即冷却水温越低对真 空的影响越小 冷却水温越高对真空的影响越大 因 此 在夏季工况下 采用温度较高的循环水冷却工作 水将影响凝汽器的真空 降低冷却水的温度是很有必 要的 入口冷却水温为30 所对应的高 低压凝汽器真 空及凝汽器平均真空分别为87 95 87 74 87 845 kPa 考虑到从制冷房引冷冻水到抽真空系统的压力和温 度损失 若以冷冻水进口温度15 对应的真空分别 为 88 66 88 28 88 47 kPa 计算 真空分别提高了 0 71 0 54 0 625 kPa 考虑机组变工况 机组负荷从100 变化到40 工作水温度对凝汽器真空的影响分析结果如表1和 图4所示 从表1可以看出 改造后高 低压凝汽器压力及 凝汽器的平均压力均有不同程度的降低 高压凝汽器 压力降低0 52 0 92 kPa 低压凝汽器压力降低0 74 1 05 kPa 并且低压凝汽器压力降低比高压凝汽器明 显 这是因为低压凝汽器压力较低 极易出现凝汽器 压力低于真空泵的极限抽吸压力 受到水环泵的最小 抽吸压力的限制 抽气量下降 机组背压升高 因此降 低工作水温对提高其真空效果比较明显 从图4中可以看出 在满负荷工况下 凝汽器平 均压力降低0 63 kPa 在40 负荷工况下 凝汽器平 均压力降低0 98 kPa 即随着负荷的下降 凝汽器压 力降低越明显 因此 降低工作水温对于提高凝汽器 的真空在低负荷比高负荷效果显著 另外 当水环泵抽吸压力确定 凝汽器压力不变 时 漏气量突然增大 特别是低压凝汽器 要求水环泵 工作水温降低以满足抽气量的要求 因此在调节水环 泵工作水温的同时也要对凝汽器的严密性进行监视 4结论 1 夏季工况下 真空泵采用循环水冷却工作水 常因循环水温度过高导致真空泵的抽吸能力下降 效 率降低 通过分析 采用电厂中央空调冷冻水冷却真 空泵的工作水 提高了凝汽器的真空 经济效果可观 2 其他条件不变的情况下 工作水温越低对真 空的影响越小 工作水温越高对真空的影响越大 3 对于双背压凝汽器 由于低压凝汽器所对应 的凝汽器压力较低 极易出现真空泵的极限抽吸压力 高于凝汽器压力应达值 因此应特别注意真空泵工作 水温升高对低压凝汽器的影响 项目 改造前 改造后 改造前 改造后 改造前 改造后 改造前 改造后 负荷 40 40 60 60 80 80 100 100 低压 kPa 11 14 10 09 11 38 10 43 11 78 10 92 12 30 11 56 高压 kPa 11 19 10 27 11 46 10 67 11 87 11 22 12 44 11 92 平均压力 kPa 11 16 10 18 11 42 10 55 11 82 11 07 12 37 11 74 工作水 温度 36 28 37 2 28 38 5 28 39 8 28 对应饱和 压力 kPa 5 95 3 78 6 34 3 78 6 80 3 78 7 31 3 78 表1水环泵改造分析结果 Tab 1Analysis result of upgraded water ring pump 100 4 在低负荷工况下 降低工作水温度以提高凝 汽器的真空效果更佳 5参考文献 1 靖长财 600 MW汽轮机真空运行情况分析及对策 J 电力建设 2008 29 1 95 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 3 翦夭聪 汽轮机原理 M 北京 水利电力出版杜 1992 4 代云修 张灿勇 汽轮机设备及系统 M 北京 中国电力出版社 2006 5 杨善让 汽轮机凝汽设备及运行设备 M 北京 水利电力出版社 1993 6 齐复东 贾树本 马义伟 电站凝汽设备和冷却系统 M 北京 水 利电力出版社 1992 7 周兰欣 付文峰 白中华 等 抽气器出力不足对凝汽器真空的影 响 J 汽轮机技术 2008 50 1 46 48 8 张卓澄 大型电站凝汽器 M 北京 机械工业出版社 1993 9 付文峰 大型火电机组冷端优化研究 D 保定 华北电力大学 2007 10 周曦 曹祖庆 凝汽器内真空形成的讨论及压力的确定 J 汽 轮机技术 1994 36 2 65 68 11 邱应军 黄来 黄丕维 等 金竹山600 MW机组凝汽器抽真空 系统改造与试验研究 J 汽轮机技术 2008 50 5 387 390 12 袁宁 张士强 水环式真空泵工作液冷却水改造 J 华电技术 2009 31 12 64 66 收稿日期 2010 07 05修回日期 2010 10 25 作者简介 周兰欣 1956 男 教授 主要从事凝汽器冷端优化研究 Email zhou lanxin 责任编辑 何鹏 周兰欣等 水环式真空泵工作水温度过高对机组真空的影响及应对措施第12期 本刊讯 2010年11月18日 中国电科院顺利完 成 青藏交直流联网工程冻土地基杆塔基础真型试验 研究项目 3个锥柱式试验基础和4个试验反力基础 的现场土方开挖 混凝土浇注和传感器安装工作 青藏交直流联网工程冻土地基杆塔基础真型试 验研究项目 的主要工作包括在五道梁地区 选择3 个锥柱式基础和3个装配式基础 在冻土地基冻结状 态和最大融化深度状态下 开展设计工况下的对比试 验 研究试验场地冻土地基温度分布及变化规律 开 展冻结和融化两种状态下冻土地基的直剪试验 密度 试验和含水量试验 项目研究工作主要分为3个阶 段 第一阶段是2010年11月底前 完成2个场地的试 验基础和反力基础共22个工程基础的施工工作 并 完成温度和土压力传感器的安装 第 2 阶段是在 2011年3至4月份左右 完成在冻土地基冻结状态下 所有基础承载力试验 以及冻结状态下冻土地基的直 剪试验 密度试验和含水量试验 第3阶段是2011年 9至10月 完成最大融化深度状态下所有基础承载力 试验 以及冻结状态下冻土地基的直剪试验 密度试 验和含水量试验 并进行场地恢复 青藏联网工程由西宁 日月山 乌兰 格尔木 750 kV交流输变电工程 格尔木 拉萨 400 kV直流 输电工程及有关配套工程组成 计划于2012年建成 投产 是迄今为止在世界上最高海拔 高寒地区建设 规模最大的输电工程 工程线路工程全长1 038 km 线路平均海拔 4 650 m 最高点海拔 5 300 m 海拔 4 000 m以上地区的线路长度超过900 km 占总长的 87 该线穿越565 km多年连续冻土区 是世界上 穿越冻土里程最长的直流输电线路 背景资料 冻土是指0 以下 并含有冰的各种 岩石和土壤 一般可分为短时冻土 季节冻土 多年 冻土 冻土是一种对温度极为敏感的土体介质 含有 丰富的地下冰 冻土具有流变性 其长期强度远低于 瞬时强度特征 同时 由于冰 水两相间的变化 导致 在冻土区修筑工程构筑物就必须面临2大危