真空泵改造方案

300MW汽轮机真空系统的节能改造技术方案湖南大唐节能技术有限公司2015年概况目前电站汽轮机真空系统抽真空设备主要为射水抽气器和水环真空泵，特别是300MW以上的机组基本采用水环真空泵。 这些抽真空设备一般存在以下问题1 )选型大选型时，主要考虑选型快速启动机的响应速度(30分钟以内达到启动机要求真空值)和最大允许漏气量的原则，但在机组正常运转时，维持系统真空是有馀量的。2 )效率差水环真空泵效率低，液环真空泵的总效率=sms等温指示效率0.920.95反映了实际压缩过程与等温压缩过程偏差.0.50.7反映了叶轮搅拌液体的流动损失。m0.980.99，机械效率。因此，水环真空效率低，一般只有30%左右。3 )水环真空泵的抽气性能受工作水温度的变化影响水环真空泵实际吸引速度Qt=Q15K，K=(P1-Pt)/(P1-P15 )Qt-水温为t时排气量m3/h Q15水温为15时的排气量m3/hp1-水环泵吸入压力KPa Pt水温t下的饱和蒸汽压力KPaP15水温为15时饱和蒸气压KPa K排气量修正系数工作水达到35以上时，抽气能力急剧下降80%以上是因为工作水的温度上升到水环真空泵入口压力对应的饱和温度时会发生气化现象，真空泵主要对应于气化蒸汽的抽气，抽气能力大幅度下降，同时工作水温度的上升对真空泵的极限真空值有很大的影响这是夏季凝汽器端差较大的主要原因。4 )水环真空泵受汽蚀现象影响大，设备维护成本高，也影响设备安全运行，安装大气喷射器，能缓解水环真空泵的汽蚀，但不节能。 一般投入大气喷射器后，水环泵电流增大10%20%，同时大气喷射水环真空泵组整体抽气能力降低，抽气能力约为水环真空泵单体的60%。一、汽轮机真空系统真空泵性能参数和运行状况以导入型300MW湿冷机组为例，其抽真空设备一般配置2台水环式真空泵，运行方式：一次准备，其形式基本为353型水环式真空泵，其铭牌参数如下型号：2BE1 353速度： 4600 m3/h (88.3 m3/min )吸引压力：3.3KPa101.3KPa (绝对压力)排蒸绝压： 101.3KPa电机额定功率： 110KW通常运行电流： 140A随着机组泄漏的深入管理，300MW机组的真空严密性基本达到优异水平，一般不到200Pa/min，某机组的真空严密性只有几十Pa/min，因此当前水环真空泵正常运行时，吸引量的设计馀量过大，存在严重的大马车现象另一方面，夏季气温上升会使水环真空泵的抽气能力急剧下降，降低机组真空，增加机组热耗，影响机组经济性。二、罗茨水环真空泵组节能改造方案概述针对目前汽轮机抽真空系统水环真空泵存在的上述问题，高效的罗茨水环真空泵组可以有效解决水环泵汽蚀、气温高时排气性能下降的问题，同时通过减少过大的设计馀量，可节电50%80%。 本技术在贵州黔西电厂#3、#4机组成功，节能效果显着。实施罗茨水真空泵组改造，不改变传统两台水真空泵，在抽真空母管上连接罗茨水真空泵组。 罗茨水环真空泵组由罗茨真空泵1台和水环真空泵1台串联连接而成。 当罗茨真空泵组运转时，蒸汽和未凝结的气体被罗茨真空泵升压后，被级间冷凝器冷却进入水循环泵，在罗茨真空泵的升压和级间冷凝器的凝结作用下，水蒸汽在级间冷凝器内大致凝结，其气化潜热是级间冷凝器的冷却软管吗吸入水循环真空泵的气体是几乎不凝结的气体，同时罗茨真空泵的增压使水循环真空泵的入口压力加倍，保证水循环真空泵的高效稳定运转。在机组启动快速建立真空期间，在原抽真空系统运行的正常运行过程中，切换为洛茨水真空泵组支持现有的两台水真空泵，提高了运行的可靠性和经济性。三、罗茨茨水环真空泵组改造方案的可行性分析1 .安全可靠性分析罗茨水环真空泵组改造方案，在原抽真空系统中装入了高效的罗茨水环真空泵组，原有两台水环真空泵仍然存在，确保了系统的安全性1 )涡轮机组启动时，现有的2台水环真空泵以原来的运转方式运转2 )机组运行正常、真空稳定、真空严密性优良时，高效的洛茨水真空泵组投入运行，支持现有的2台水真空泵3 )机组真空系统发生严重泄漏，洛茨水环真空泵机组无法维持冷凝器真空时，现有水环真空泵联锁投入运行满足真空要求4 )罗茨水真空泵组在泵停止或设备故障时，现有的水真空泵联动运转，罗茨水真空泵组入口的吸气阀自动关闭，确保真空要求。5 )目前，两台水环真空泵采用一种运行准备方式，改造罗茨水环真空泵组后，机组正常运行时用罗茨水环真空泵组维持真空，实现真空泵的一个和两个运行准备，大大提高真空系统的安全可靠性。6 )罗茨水环真空泵组工作效率高，其抽吸极限压力值不足500Pa，比传统水环真空泵极限压力值(3300pa )高一级左右，因此满足真空泵选型设计的要求，抽吸能力更强。2 .真空泵的抽吸量计算实验测试表明，如果真空严密性合格，正常运行中汽轮机冷凝器的漏气量非常小。 以300MW湿冷机组为例，真空严密性为200Pa/min时，泄漏的空气量约为20Kg/h。根据计算，背压为5KPa时，真空严密性为200Pa/min以下时，只要选择实际抽气量超过1650 m3/h的真空泵，就能够排出泄漏到冷凝器真空系统中的20Kg/h的空气，维持系统的真空。300MW湿冷机组夏季背压可能上升至12KPa，真空严密性小于500Pa/min时，只需选择实际吸引量大于1863 m3/h的高效罗茨真空泵机组，即可排出泄漏至冷凝器真空系统的50Kg/h空气罗茨水环真空泵组罗茨泵为干式真空泵，抽气速度受水环真空泵工作液水温的影响，夏季罗茨水环真空泵组可靠性高。背压5KPa真空严密性200Pa/m时空气泄漏量m3/h目前水环真空泵的额定吸引速度m3/h目前水环真空泵的额定功率KW目前水环真空泵正常运行电流a.a罗茨水环真空泵组额定吸引速度m3/h罗茨水循环真空泵组额定功率KW罗茨水环真空泵组正常运行电流a16504600110140216048.5483 .高效洛茨水环真空泵组节能效果另一方面，现有的300MW机组使用的水环真空泵配置了110KW马达，水环真空泵的运转电流正常为140A。 选择满足真空严密性的200Pa/min吸入量、总功率为48.5KW的罗茨水真空泵组，其正常运行总电流为50A，按年运行7500小时计算，年节约功率约为34万KWH以上。另一方面，高效的罗茨水环真空泵组具有强吸引能力，极限压力(绝对压力)可达到500Pa以下，而且罗茨泵的增压使水环泵入口压力上升一倍以上，工作液水温的变化对罗茨水环真空泵组抽气性能的影响小， 避免了原水循环真空泵夏季气温高的抽气性能因工作液水温上升而大幅度下降的影响，减小冷凝器端差，提高机组真空，解决原水循环泵的汽蚀问题，大幅度降低维护成本。四、真空系统节能改造方案选用真空严密性不足200Pa/min的真空泵组，抽吸量为2160 m3/h罗茨海水真空泵组。 泵组装有30 KW罗茨泵和18.5 KW水泵。1 .方案设计要求罗茨水环真空泵组是罗茨水环真空泵和水环真空泵串联连接的罗茨水环真空泵组。(一)设备要求；1 )手动阀：在入口排气管路上设置手动阀，作为隔离用2 )气衬蝶阀：在罗茨泵入口设置气衬蝶阀，用于在泵组故障或泵组停止时迅速隔离3 )罗茨泵：配备的马达功率比标准配置功率高一级，改变工作时不会发生过载现象4 )水环真空泵：与罗茨泵抽吸速度一致5 )控制箱：设置泵组的电源、电流、运行操作和指示状态，向DCS提供相关状态信号和DCS远程控制信号(2)联锁保护要求1 )罗茨泵有条件，水环真空泵启动、停止：罗茨泵入口的绝对压力小于10KPa时，罗茨泵自动启动2 )泵单元的启动、停止状态联锁on，关闭罗茨真空泵入口空气蝶阀3 )泵组发生故障时，向外部发出故障信号，用户DCS使其他预备真空泵联动。2 .设备系统流程如图1所示，真空泵组与抽真空母管连接，通过配管与抽真空母管连接，在罗茨真空泵入口的抽真空配管上设置手动阀和测速阀，被吸引的蒸汽混合物在罗茨真空泵加压后，在级间冷凝器中冷却后，进入水环真空泵，不冷凝的气体是水环真空泵水环泵工作液用结露水补水。3、有关专业设备和辅助接口(一)汽车专业负责罗茨海水真空泵组的设置，包括泵组冷却水的管路连接。(二)电气专业；罗茨水真空泵组有两台马达：罗茨真空泵马达、水真空泵马达。 真空泵组有控制箱，电流、电压显示表内置于各模块，泵组启动停止控制和保护等设备，设备的使用电压水平为380V。(3)热控制专业为了确保真空泵的起停操作、监控，洛特水真空泵组设置了电控箱，并提供了相关的信号接口。 罗茨水环真空泵组设有以下保护：1)罗茨泵条件开始关闭2 )罗茨水真空泵组的泵停止或故障关闭行程联锁入口空气门3 ) 洛氏真空泵组停止泵或故障停止泵联动起动大输水真空泵4 )低真空降低到某个值时(例如绝对压力10KPa )，联锁起动大水环真空泵。4 .方案实施(一)设备设计和制造；我公司负责罗茨水真空泵组的设计与制造。供应周期为60天，罗茨水环真空泵套件包括罗茨泵1台、水环真空泵和汽水分离器1套、入口气阀1台、级间冷凝器1台、控制箱1台。与单元连接的配管、电缆由业主自行购买。 (根据业主的要求，本公司也可以购买)(2)设备设置设备发送到供应商指定的场所，由用户自主设置(也可委托供应商设置)的设备供应商负责技术指导。设备尽量靠近吸引口设置，从吸引空气母管通过配管导入罗茨布里真空泵组入口的空气门，在空气门上安装手动门。(3)设备调试设备设置完毕后，按照设备使用说明书，在收货方技术人员的指导下进行设备的试运行。1 .高效罗茨水环真空泵组的试制试运行目的：在检测单元各部件正常工作、无异常噪音、正确方向旋转、电流正常、未堵塞、关闭进口手动阀的状态下，检测泵单元的极限真空值，工作水温上升。2 .高效罗茨水环真空泵组投入运行a )首先，记录单元的负荷、运行参数b )启动洛茨海水真空泵组c )检查真空低联锁保护是否投入d )记录罗茨泵入口手动阀、打开空气阀的运转参数的变化e )停止大水环真空泵，记录观察冷凝器真空值变化、负荷变化的运转参数变化f )记录稳定运行时的参数。(四)设备运行检查和检查；调试过程中，罗茨水环真空泵组极限真空值达到设计值(关闭罗茨泵入口阀的条件下，极限压力不足500Pa )。 在大水环真空泵停止的情况下，罗茨水环真空泵组的抽气能力能够将冷凝器的真空值维持在以往大水环真空泵运转时的真空值以上。满足上述两个参数时，检验合格。(五)培训供方负责培训用户的驾驶员和检查人员。五、罗茨特水环真空泵组改造实例黔西电厂300MW机组设置48.5 KW罗茨水