水環(huán)真空泵密封水冷卻技術(shù)改造實踐分析.doc

水環(huán)真空泵密封水冷卻技術(shù)改造實踐分析 程剛CHENGGang；陳裕CHENYu （大唐淮南田家庵發(fā)電廠，淮南23xx） 摘要：本文以320MW機組水環(huán)式真空泵密封水冷卻技術(shù)改造實踐為例，從設(shè)計、安裝、運行實踐等環(huán)節(jié)進行剖析。基于機組真空對于機組經(jīng)濟性的密切關(guān)系，真空系統(tǒng)改造有著十分的必要性。本文在介紹水環(huán)式真空泵工作原理的基礎(chǔ)上，繼而說明密封水冷卻的技術(shù)改造理論、實踐成果以及其積極意義。 關(guān)鍵詞：水環(huán)式真空泵；密封水冷卻技術(shù)；風冷；機組經(jīng)濟性 ：TK264.1：A：1006-4311（xx）24-0093-03 作者簡介：程剛（1976-），男，安徽淮南人，技師，從事汽機各類設(shè)備的檢修和運行及管理工作；陳裕（1987-），男，安徽合肥人，助理工程師，從事汽機輔機設(shè)備的檢修和運行及管理工作。 0引言 凝汽器真空系統(tǒng)是凝汽式機組最重要的輔助系統(tǒng)之一。汽機真空是電力企業(yè)重點關(guān)注的指標，也是反映集團公司節(jié)能降耗水平的重要指標，凝汽器真空度一直是機組技改的重點內(nèi)容。由于國產(chǎn)引進性300MW、600MW容量等級凝汽式汽輪機組真空抽氣系統(tǒng)的抽氣器大多采用了水環(huán)式真空泵，真空泵的工作水溫影響著凝汽器不凝結(jié)氣體的分壓力，從而直接影響系統(tǒng)極限真空。一般真空泵的設(shè)計工作水溫為15，而在夏季運行時其實際工作水溫遠高于該溫度，有時達到33以上，在此工況下，現(xiàn)有提高真空的技術(shù)手段是無能為力的，因此如何進一步提高夏季機組真空已成為該專業(yè)領(lǐng)域需要重點解決的技術(shù)問題。 1田家庵電廠#6機組真空泵及目前使用概況 淮南田家庵發(fā)電廠6機組系國產(chǎn)N300MW機組，熱控部分采用MAXDNADCS，機組配置了兩臺水環(huán)式真空泵。本文中提及改造項目為其中一臺真空泵工作水增加外置式制冷系統(tǒng)，以保持工作水溫度在設(shè)計值，在夏季或高環(huán)境溫度下也能保證真空泵抽吸能力，從而改善凝氣器真空、減少水環(huán)泵電流，提高機組經(jīng)濟性。田廠#6機組用的水循環(huán)真空泵型號為國產(chǎn)2BW5353-OEK4。 2國內(nèi)電廠真空系統(tǒng)改造研究現(xiàn)狀及趨勢 凝汽器真空相關(guān)研究主要集中于現(xiàn)有凝汽器設(shè)備改造和運行優(yōu)化兩個方面，系統(tǒng)優(yōu)化又包括設(shè)計優(yōu)化和運行優(yōu)化兩個方面。在凝汽器的設(shè)計階段，根據(jù)給定的汽輪機熱力特性條件，通過經(jīng)濟技術(shù)比較，采用最大收益法或最低總年運行費用法來確定最佳真空。對已投入運行的機組，汽輪機、凝汽系統(tǒng)等設(shè)備及運行環(huán)境已經(jīng)確定，最佳真空的選擇便建立在凝汽器最佳真空模型的基礎(chǔ)上，通過試驗和優(yōu)化計算來確定不同負荷、不同冷卻水溫和不同循環(huán)水泵運行方式下的凝汽器最佳真空。 國產(chǎn)機組凝汽器基本設(shè)計于上世紀六、七十年代，管束布置型式技術(shù)相對落后，200MW、300MW機組雖然也為向心式布置，但周界相對較短、汽流流程較長、抽氣通道不暢通，傳熱面積利用率較低，因此國內(nèi)科研單位花很多精力在凝汽器的現(xiàn)代化改造方面，上世紀90年代初，上安、邯鄲等發(fā)電廠引進國外機組中凝汽器采用了不銹鋼管，運行過程中從未發(fā)生過冷卻管腐蝕泄漏事故。近年來出現(xiàn)了加裝大氣噴射器的研究方案，但是對水環(huán)式真空泵工作水溫度冷卻的報道比較少。 3水環(huán)式真空泵的性能分析 3.1水環(huán)式真空泵的使用優(yōu)點 水環(huán)式真空泵它所能獲得的極限壓力，對于單級泵為2.669.31kPa；對于雙級泵為0.1330.665kPa。其亦也可用作壓縮機，其壓力范圍為（12）105Pa表壓力。水環(huán)泵廣泛應(yīng)用于電力、機械、化工、輕工等各個領(lǐng)域的許多工藝過程中。 3.2水環(huán)式真空泵的使用缺點 水環(huán)式真空泵在實際運行中，常會發(fā)生抽氣能力嚴重下降而導致的排汽壓力偏高現(xiàn)象。運行人員通常都把機組排汽壓力偏高歸咎于凝汽器本身的問題，而不會懷疑真空泵有什么問題。事實上，水環(huán)式真空泵在運行時，為保持抽吸能力，其密封用水必須保持一定的過冷度，當密封水溫度過高時會對水環(huán)泵出力產(chǎn)生嚴重影響。 3.3密封水溫度對水環(huán)式真空泵的性能影響分析 由圖1可知，從凝汽器來的氣體分為可凝結(jié)氣體和不可凝結(jié)氣體?？赡Y(jié)氣體的一部分在水環(huán)泵入口遇到噴人的密封水而凝結(jié)，另一部分可凝結(jié)氣體在水環(huán)泵內(nèi)遇到密封水而凝結(jié)，還有一部分可凝結(jié)氣體和全部不可凝結(jié)氣體一起被排出泵外。 下面就溫度對水循環(huán)真空泵的影響作具體分析： 當密封水溫度較高時，使可凝結(jié)氣體與密封水間溫差減小，導致可凝結(jié)氣體的凝結(jié)量較少，從而使真空泵出力下降。 當密封水溫度升高至一定程度后，在高度真空的水環(huán)泵內(nèi)部，由于密封水近似飽和，溫度升高會導致部分密封水汽化，體積突然膨大，相對使吸氣所占體積份額減少，也使泵出力下降。 水循環(huán)真空泵的吸氣過程是靠泵與被吸容器之間的壓強差，根據(jù)氣體壓強平衡的原理進行吸氣，其極限抽吸壓力就是其密封水對應(yīng)的飽和壓力，因此水循環(huán)泵密封水溫越低則極限真抽吸壓力越高，且相同抽氣口壓力下的抽氣流量越大，從而在凝汽器壓力很低的情況下，水環(huán)泵能夠抽走凝汽器內(nèi)的大量不凝結(jié)氣體。反之當溫度升高時，極限抽吸壓力降低，抽氣流量降低，將使凝汽器真空變差，泵也可能發(fā)生汽蝕。 4電廠實際運行時密封水溫度變化對機組真空及性能的影響 對本廠水環(huán)式真空泵進行研究，可得到密封水溫度對機組真空的影響，如表1所示，可見，真空泵吸入氣體溫度保持不變時，隨著密封水溫度的升高，絕對壓力大幅升高，導致機組真空度顯著降低。 圖2是在吸入氣體溫度為20時，機組真空（即機組絕對壓力）隨密封水溫度變化的坐標圖，由圖中可明顯看出當密封水溫度增加時機組絕對壓力呈上升趨勢。 表2給出了水環(huán)式真空泵電流的變化趨勢，可見，吸入氣體溫度一定的條件下，隨著密封水溫度的升高，真空泵電流呈上升趨勢；說明隨著凝汽器的絕對壓力的提高，真空泵的運行電流增加，整個機組電耗也會增加。 綜上所述，對于真空系統(tǒng)改造有著十分的必要性，并且可以從降低密封水溫度的角度出發(fā)，制定可行的冷卻方案。 5水環(huán)式真空泵工作水冷卻改造與智能控制系統(tǒng)項目設(shè)計方案說明 5.1設(shè)計要求 根據(jù)真空泵設(shè)計數(shù)據(jù)及現(xiàn)場測試結(jié)果，真空泵工作水流量不大于11t/h時，工作水降溫不低于7，夏季極限工況下工作水平均溫度不大于20，在室外濕球溫度小于45情況下系統(tǒng)可連續(xù)長時間運行。 系統(tǒng)投用后，在夏季工況（環(huán)境溫度在30以上，機組真空嚴密性在100Pa/min以上）下真空提高不小于0.5kPa，且真空提高值隨機組真空嚴密性的下降而增大。 5.2制冷方式 本項目采用風冷冷水機組，其基本工作原理如圖3所示。 5.3系統(tǒng)智能控制方式 5.3.1密封水溫度對機組真空影響關(guān)系 根據(jù)機組真空泵性能特性曲線，結(jié)合現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)，建立相關(guān)模型，分析密封水溫度變化對機組真空影響的定量關(guān)系，并開發(fā)出相應(yīng)的計算軟件。 5.3.2溫度定值及智能控制方法 根據(jù)所選擇制冷方案，即風冷冷水方式，計算相應(yīng)的制冷耗率，并根據(jù)已建立的密封水溫度對真空影響模型，完成溫度定值的優(yōu)化計算。以此作為制冷系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)控制邏輯、保護邏輯等軟硬件的設(shè)計參數(shù)。 6結(jié)論 本文從降低凝汽器中不凝結(jié)氣體分壓力的角度出發(fā)，提出降低水環(huán)式真空泵工作水溫的相關(guān)系統(tǒng)，從而保證機組的高環(huán)境溫度工況下也能達到好的真空水平。考慮到目前300MW等級以上的大型凝汽式機組是中國大唐集團公司的主力機組，在集團公司總裝機中也占較大比例，本項目研究對于提高大唐集團公司凝汽式機組的真空度具有重要的技術(shù)示范作用，對提高機組經(jīng)濟運行水平也具有重要的現(xiàn)實意義。 參考文獻： 1陳鑫水.真空泵出力低的原因分析及處