水环式真空泵加装大气喷射器的改造_罗少荣_百度文库

1、Hangye Qianyan 行业前沿水环式真空泵加装大气喷射器的改造罗少荣（广东珠海金湾发电有限公司，广东珠海519050）摘要：介绍了水环式真空泵在高度真空的工作环境下产生汽蚀的原因，以及大气喷射器的原理及其应用，通过加装大气喷射器的改造，提高了生产的安全性，可供出现类似情况的电厂借鉴。关键词：凝汽器；水环式真空泵；叶轮；汽蚀；大气喷射器我厂安装2台600MW 超临界燃煤发电机组。每台机组配有4台型号为改进型2BW4353OEK4，型式为双壳体、单流程、双背压水环式真空泵。电厂自投产后运行不久就发现真空泵在极限真空对我厂正常的安全下运行噪音超标，并导致3A 真空泵叶轮损坏，生产造成了一定的

2、影响。在对其他厂的调研后决定对我厂凝汽器真空泵进行技术改造，加装大气喷射器，以期降低运行噪音防止再次出现由于汽蚀造成的叶轮断裂损坏，延长水环式真空泵的使用根据我厂运行的实际情况寿命，确保我厂正常的安全生产的需要。需要，决定对2台机组的A 真空泵进行加装大气喷射器技术改造。2真空泵叶轮损坏情况及解决方法1水环式真空泵的结构及工作原理水环式真空泵本体由转子、泵壳体、轴承体、泵两侧端盖、阀板工作水冷却器。组成，泵组还包括气水分离器、（1）由于叶轮偏心地安装在壳体上，随着叶轮的旋转，工作液体在壳体内形成运动着的水环，水环内表面也与叶轮偏心，由于在压壳体的适当位置开设有吸气口和排气口，水环泵就完成了吸气

3、、缩和排气的3个相互连续的过程，从而实现抽送气体的目的。在水环泵的工作过程中，工作介质传递能量的过程为：在吸气区内，工作介质在叶轮推动下增加运动速度（获得动能），并从叶轮中心挤压，同时从吸气口吸入气体；在压缩区内，工作介质速度下降，压力上升，同时向叶轮中心挤压，气体被压缩。在水环泵的整个工作过程中，工作介质接受来自叶轮的机械能，并将其转换为自身的动能，然后液体动能再转换为液体的压力能，并对气体进行压缩作功，从而将液体能量转换为气体的能量。（2）如图1所示，在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等

4、厚度的封闭圆水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面环。刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为且与端面起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。A54123CB图11水环2暧气口真空泵结构3排气口4泵体

5、5叶轮2007年10月底对因汽蚀损坏的#3机A 真空泵进行解体检叶片出现断裂、加修，详细观察真空泵的损坏情况：一片叶片掉块、泵体损坏、分配板有刮痕，所有强环与叶片连接处都有断裂现象、这些都说明这是典型的真空泵运行当中叶片疲劳断裂造成的破坏。2.1真空泵叶轮发生汽蚀的原因分析真空泵产生汽蚀是一种物理现象，当在一定的水温及真空下，汽蚀就会发生，因机组的严密性存在不确定性，一般情况设计选型以及真空泵选型都会有较大裕量，这样当机组的严密性较差时也但当机组的严密性很好时，真空泵又有一定的能达到设计的要求。裕量，这样，凝汽器的真空会较高，虽然这对机组的发电效率有好处，但不可避免地使真空泵面临汽蚀的影响。工

6、作水温的升高，降低了抽气设备的性能，给凝汽器真空产生不利影响。我厂的真空泵是单级泵，压缩比大，这类真空泵对工作水温尤其敏感，当工作水温升高时导致叶轮因汽蚀而损坏。防止汽蚀对真空泵的破坏是一项很关键的技术。通过对我厂真空泵叶轮损坏的原因进行分析，主要有以下几点：）真空泵选型偏大，导致真空泵产生汽蚀，不能满足工作需要。（1（2）工作环境、工作状况发生变化，实际工作状况与设计工况凝汽器气密性较好，系统的真空度较高，不符，使真空泵产生汽蚀。从而导致真空泵在极限状态下运行，发生汽蚀现象。（3）换热器的热交换效果对泵的性能有很大影响。海水冷却水温度偏高，热交换器的换热效果较差，冷却液温度升高导致泵的汽蚀产

7、生。（4）真空泵设计不尽合理，有效气蚀余量不足，使真空泵产生汽蚀。2.2真空泵叶轮汽蚀的解决方法从以上对真空泵叶轮发生汽蚀的原因分析可知，要想根本解决真空泵产生汽蚀的问题，一是降低冷却水温，但这样一来成本很大；二是降低真空度，也就是让凝汽器背压上升，这样的方法更不可行，这将严重影响机组的带负荷能力和机组的经济性，理想的办法是在原水温、凝汽器真空不变的情况下能彻底解决汽蚀的产生，现在不管是单级泵还是双级泵很多都采用不锈钢来抵抗汽蚀。但经过实践表明，纯粹采用抗汽蚀的方法，汽蚀对真空泵的损害还是会或多或少地产生，不但噪声容易超标，时间一长，真空泵也会承受不了汽蚀而受到破坏。目前最佳的办法就是给真空泵

8、加装大气喷射器，这样可以改善整个真空泵组的抽汽性能，而且凝汽器的真空仍可保证改造前的水平或更高，因此，采用水环喷射器的真空泵机组可以有效避因为当凝汽器的真空在35kPa 时，水环喷射器免汽蚀的产生。真空泵机组的第一级（喷射器）的吸入压力也在35kPa 左右，但作为第二级的真空泵其吸入压力在12kPa 左右，这样，同样的工作水温，完全没有可能产生汽蚀现象，彻底解决产生汽蚀的原因，而且当机组严密性较好时，水环喷射泵比单一采用真空泵可以达到更高的真空。机电信息2010年第18期总第264期7行业前沿Hangye Qianyan3真空泵喷射器的原理水环喷射泵作为一种很成熟的产品，在各个行业已广泛应用，

9、同样作为抽凝汽器真空的设备也在很多电厂得到广泛的应用。与水环式真空泵配合的喷射器成套装置，是针对所配套的真空泵性能来进行设计，可以使效率达到最佳状态。相对比单一真空泵，4真空泵加装大气喷射器改造后的好处大气喷射器又叫大气喷射真空泵，可凝汽器真空有可能达到更高。以直接利用常压大气作介质，可以按一级、二级、三级串联工作。（1）最主要的是真空泵不会发生汽蚀现象，噪声及振动大幅减大气喷射器作用是利用大气压相对于真空泵的压差，产生空少；真空泵的使用寿命将得到提高，同时减少真空泵叶轮的维护工气射流，在喷射器内获得比真空泵更低的抽吸压力，从而消除真空作量。泵的极限压力，防止真空泵产生汽蚀，起到保护真空泵的作

10、用。当（2）当发电机组在冬季运行时，整个真空泵组抽气性能会更压缩空气进入到拉瓦尔喷嘴喉部最小断面处，其压力达到临界值好，因此凝汽器真空仍可保证在改造前的水平甚至更高。p K ，此时空气流速度达到音速v K 。在拉瓦尔喷嘴的扩张段，速度逐5改造前后性能、经济性对比渐上升而压力继续下降。当达到喷嘴出口切面时，速度达到超音继续膨胀到p 0，这时压缩空速，压力为p 0。压缩空气流出喷嘴后，（1）大气喷射器启动后，由于真空泵的真空保持在12kPa 左气的压力才与被抽气体的压力相等，即p 0p 1。被抽气体从p 1到p 1右，参照真空泵功率曲线，其轴功率会增加，在12kPa 时，其轴功率的压力差，使被抽气

11、体得到显著的加速。因凝汽器真空是变化的，也就是目前使用的真空泵抽是113kW ；压缩空气和被抽气体两股气流在混和室内相互混和进行动量气真空也是变化的，真空泵的轴功率随真空度是变化的，所以不能和能量交换，把压缩空气由压力能转变来的动能传给被抽气体，从具体说明轴功率提高多少，一般的按6kPa （轴功率在99kW ）与12kPa被抽气体速度v 1逐渐增高，两者（轴功率在113kW 而使压缩空气速度v 0逐渐降低，）来对比，也就是说，加装大气喷射器后，其轴功速度逐步接近。最后，在扩压器喉部某处两者速度达到一致（v 3），率大约会提高14kW 左右。电流比原来大约增加10%，大约15A 。并产生正激波。

12、使得混合气流速度下降，从激波前的超音速v 3下（2）系统的真空度一般会保持或者提高，主要还是看目前真空降到激波后的亚音速v 3，同时压力上升到p 3。泵的运行情况，如运行真空泵在6kPa 或更高真空，则大气喷射器在某一给定的压力下，亚音速混和气流从扩压器喉部流出的启动后，真空泵机组的抽气性能将得到提高，系统将会有向更高真瞬时速度可能再次达到音速。然后，混和气流在扩压器渐扩段速度空的趋势发展。具体的提高值是多少，与凝汽器的性能有很大关速度下降，压力增高，直到扩压器的出口处，混和气流压力增至p 4，系，对真空的提高在不同的负荷段影响程度也不尽相同。如凝汽器降为v 4。的冷却效果已达极限，则真空泵即

13、使抽气量再大，抽到的也是没有在实际应用中，大气喷射泵是作为水环泵的前级泵组成水完全冷凝的水蒸汽，对提高真空度起不到什么作用。环大气喷射泵机组，来提高水环泵的极限压力和扩大其工作范6结语围。由于水环泵受到水温限制，在极限真空下其抽气速率大量减少通过加装大气喷射器后1年多的运行，没有发现真空泵有汽以及水环泵内部容易产生汽蚀状况，这时配带大气喷射泵就有很蚀的现象，真空泵运行产生的噪声也有所降低，真空泵组的抽气性大的好处。汽蚀是一种物理现象，当真空高到一定值时，真空泵内能维持在正常状态。由于避免了在汽蚀产生的工况下运行，有效延的工作水会不断产生气泡破裂的现象，当这种现象出现时会导致长了真空泵的使用寿命

14、，减少了设备的检修维护工作量，提高机组真空泵噪声剧增，出现这种情况并不是泵的质量问题，只要是采用的运行安全性和经济性，是值得采用的防止汽蚀的有效的技术改水作密封液（工作液）的真空泵就会出现这种情况；但出现汽蚀现造方法。象对真空泵来说也是一种非正常状态，经常在这种状态运行会影响到真空泵的使用寿命；为避免在这种情况下运行的最佳选择就参考文献加上大气喷射泵后，当发电机组在冬季是给真空泵加装大气喷射。吴季兰主编汽轮机设备及系统中国电力出版社，运行时，整个真空泵组抽气性能会更好，因此凝汽器真空仍可保证贾宗谟，穆界天，范宗霖漩涡泵液环泵射流泵北京：机械工在目前水平或者更高。但真空泵本体其内部真空度仅在12kPa 左业出版社，右，这样就有效避免汽蚀的产生。广东佛山水泵厂有限公司真空泵加装大气喷射器的改造方案大气喷射泵由喷嘴、吸气室和扩压器组成。其排气口与水环泵进气口相连，如图2所示。喷嘴吸气室水环泵扩压器被抽容器内的压力低，因此将被抽气体吸入室内。由于二股气流在吸气室内混合，动量交换产生的损失使气流速率逐渐减慢，当进入经扩散器扩张段时，速度进一步降扩散器喉部时则降到声速以下。低，压力不断升高，最后达到大气喷射泵排