探析水环式真空泵冷却系统对机组出力的影响

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1、探析水环式真空泵冷却系统对机组出力的影响摘要：通过对海拉尔热电厂三期中常用的水环式真空泵冷却系统运行情况的分析和研究，分析出在实际运行中常被忽视的一个问题，由于真空泵冷却水温升高而导致其抽气能力严重降低，结果使机组背压升高，出力下降，分析认为真空泵密封水温度必须低于排气压力下对应的饱和温度，否则就可能导致真空恶化，还会导致真空泵叶轮的汽蚀损坏，针对该问题，对冷却系统的改进提出3点建议。水环式真空泵冷却系统的概况：大型发电机组的真空系统共，目前大多采用偏心水环是真空泵，优点是其抽单位干空气量的能耗较低，但实

2、际运行中，常常会发生抽气能力下降导致排气压力偏高的现象，通常都归咎于凝汽器本身的问题，比如夏季水温偏高，铜管结垢，垃圾堵塞，循环水流量偏小，一般不会怀疑真空泵有什么问题。例如我厂200MW机组，其凝汽器真空系统单机组配有2台水环式真空泵，设计上为一运一备，目前因为真空系统及凝汽器性能恶化，2台同时投运。机组在投运一段时间以后，排气压力明显升高，在对凝汽器进行清洗和基础查漏以后，真空值仍打不到设计标准。由于背压上升，机组出力能力下降。对于运行经济性产生很大的影响，经过现场测试和资料收集，缺人主要原因不单单是

3、循环水温度和凝汽器本身的问题，真空泵冷却系统也存在着一定影响。个人认为，由于真空泵密封水温度的波动，很容易导致泵内流体企划，严重影响真空泵的抽真空能力，造成凝汽器内空气聚集和背压升高。在一次真空泵解体检查过程中，发现叶轮已经出现汽蚀现象。正式了其密封水汽化的事实。我厂真空泵由闭式冷却水进行冷却，在设计上虽然真空泵密封用水不会达到饱和值，但在实际运行中，由于工业闭式冷却水进行冷却，在实际运行中，由于闭式冷却水系统和真空泵本身板式换热器因为结垢而增大端差，加上设计时密封水过冷度的安全余量较小，因此在运行一段时

4、间后就会出现问题，现在对该机组真空系统的运行情况分析。2对机组出力影响的分析水环式真空泵运行时，为了保持抽吸能力。其密封水必须保持一定的过冷度，如水温升高，则真空泵密封水发生汽化，其极限抽真空值就是该温度对应的饱和压力。因此，凝汽器的压力实际受两个瓶颈的限制，首先是循环水温度和凝汽器的端差，其次是真空泵的极限抽吸能力，由于凝汽器及其整个真空系统或多或少的存在泄漏，随着凝汽器内空气的聚集，这是后凝汽器的压力手真空泵极限抽真空压力的限制，与循环水入口温度并无直接关系。真空泵设计过冷度不小于4℃，如果过冷度国小

5、，就会导致真空泵局部汽蚀，严重影响真空泵的抽吸能力。凝汽器设计参数为冷却面积34000立方米，冷却水流量72400立方米每小时，冷却水温度20摄氏度，冷却水温升9摄氏度左右，清洁程度95%以上，凝汽器背压4.9KPA,凝汽器过冷度0.54℃。假设在设计点工作时，真空泵的压力应该比凝汽器背压约小于0.7KPA,以保持空气的正常流动。4.2KPA对应的饱和压力约为30摄氏度，考虑到真空泵正常运行所需要的4.2摄氏度的过冷度，也就是说，此时真空泵密封水应该低于25.8℃才能正常工作。以凝汽器入口水温20℃为起点

6、，经过闭式水换热器和真空泵板式换热器的温升，以及真空泵密封水进出口温升，以及真空泵密封水进出口地温升，这5.8℃显然不大，还是理想状况。因此，在实际运行中真空泵密封水很难保证4.2℃的过冷度，随着密封水温接近饱和，其抽气能力也不断下降，直到饱和汽化而丧失工作能力。2.2刚运行时的运行情况机组刚投运时，真空系统运行比较正常。真空泵密封介质用水有约1℃过冷度，密封水温度39℃，其对应的压力7KPA，此时真空泵工作压力为7.5KPA，而凝汽器压力8.1KPA，两者直接有0.7KPA，真空泵抽吸能力正常，但过冷度

7、小于设计值，可能会导致叶轮局部汽蚀，汽轮机排气压力对应的冷却水进出口温度和端差，不受真空泵极限压力的制约。2.3投运一年后的运行情况机组真空泵冷却系统在运行一年后，闭式水冷却器和真空泵本体热交换器的端差明显增大，尤其是真空泵的板式换热器。此时真空泵工作已经出现异常，密封水温度对应的饱和温度为11.1KPA，已完全饱和汽化，在循环水入口温度和温升都基本不变的情况下，凝汽器压力升到11.1KPA，两者几乎没有压差，而实际热井出口温度44摄氏度左右，对应饱和压力只有8.5KPA，即此时凝汽器内的蒸汽分压仅为8.

8、6kpa，可以断定，此时凝汽器内有大量不凝结气体，约占凝汽器总容积的22%，而凝汽器本身的性能变化并不大，与初投运时排气压力8.1kpa比，变化不大。2.4影响背压和出力情况从刚投运时及投运1年后的真空系统运行情况的两个比较，可以看出在循环水入口温度均为25度，温升也基本一致的情况下，两者的排气压力相差3kpa，这实际上是由于真空泵密封水温度的升高，特性曲线的恶化造成的，导致凝汽器内积存大量空气。资料显示，在满负荷运行时，排气