水環(huán)真空泵密封水冷卻技術(shù)改造實(shí)踐分析.doc

水環(huán)真空泵密封水冷卻技術(shù)改造實(shí)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(jī)組水環(huán)式真空泵密封水冷卻技術(shù)改造實(shí)踐為例，從設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行實(shí)踐等環(huán)節(jié)進(jìn)行剖析。基于機(jī)組真空對于機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(shí)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(fēng)冷；機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(jī)各類設(shè)備的檢修和運(yùn)行及管理工作；陳裕（1987-），男，安徽合肥人，助理工程師，從事汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備的檢修和運(yùn)行及管理工作。 0引言 凝汽器真空系統(tǒng)是凝汽式機(jī)組最重要的輔助系統(tǒng)之一。汽機(jī)真空是電力企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo)，也是反映集團(tuán)公司節(jié)能降耗水平的重要指標(biāo)，凝汽器真空度一直是機(jī)組技改的重點(diǎn)內(nèi)容。由于國產(chǎn)引進(jìn)性300MW、600MW容量等級凝汽式汽輪機(jī)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(jì)工作水溫為15，而在夏季運(yùn)行時其實(shí)際工作水溫遠(yuǎn)高于該溫度，有時達(dá)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(jìn)一步提高夏季機(jī)組真空已成為該專業(yè)領(lǐng)域需要重點(diǎn)解決的技術(shù)問題。 1田家庵電廠#6機(jī)組真空泵及目前使用概況 淮南田家庵發(fā)電廠6機(jī)組系國產(chǎn)N300MW機(jī)組，熱控部分采用MAXDNADCS，機(jī)組配置了兩臺水環(huán)式真空泵。本文中提及改造項(xiàng)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(jì)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(jī)組經(jīng)濟(jì)性。田廠#6機(jī)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(yùn)行優(yōu)化兩個方面，系統(tǒng)優(yōu)化又包括設(shè)計(jì)優(yōu)化和運(yùn)行優(yōu)化兩個方面。在凝汽器的設(shè)計(jì)階段，根據(jù)給定的汽輪機(jī)熱力特性條件，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，采用最大收益法或最低總年運(yùn)行費(fèi)用法來確定最佳真空。對已投入運(yùn)行的機(jī)組，汽輪機(jī)、凝汽系統(tǒng)等設(shè)備及運(yùn)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(yàn)和優(yōu)化計(jì)算來確定不同負(fù)荷、不同冷卻水溫和不同循環(huán)水泵運(yùn)行方式下的凝汽器最佳真空。 國產(chǎn)機(jī)組凝汽器基本設(shè)計(jì)于上世紀(jì)六、七十年代，管束布置型式技術(shù)相對落后，200MW、300MW機(jī)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(jì)90年代初，上安、邯鄲等發(fā)電廠引進(jìn)國外機(jī)組中凝汽器采用了不銹鋼管，運(yùn)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(diǎn) 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(jī)，其壓力范圍為（12）105Pa表壓力。水環(huán)泵廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)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(diǎn) 水環(huán)式真空泵在實(shí)際運(yùn)行中，常會發(fā)生抽氣能力嚴(yán)重下降而導(dǎo)致的排汽壓力偏高現(xiàn)象。運(yùn)行人員通常都把機(jī)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(shí)上，水環(huán)式真空泵在運(yùn)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(dāng)密封水溫度過高時會對水環(huán)泵出力產(chǎn)生嚴(yán)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(dāng)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(dǎo)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(dāng)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(dǎo)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(qiáng)差，根據(jù)氣體壓強(qiáng)平衡的原理進(jìn)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(dāng)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(shí)際運(yùn)行時密封水溫度變化對機(jī)組真空及性能的影響 對本廠水環(huán)式真空泵進(jìn)行研究，可得到密封水溫度對機(jī)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(dǎo)致機(jī)組真空度顯著降低。 圖2是在吸入氣體溫度為20時，機(jī)組真空（即機(jī)組絕對壓力）隨密封水溫度變化的坐標(biāo)圖，由圖中可明顯看出當(dāng)密封水溫度增加時機(jī)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(yùn)行電流增加，整個機(jī)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(xiàng)目設(shè)計(jì)方案說明 5.1設(shè)計(jì)要求 根據(jù)真空泵設(shè)計(jì)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(yùn)行。 系統(tǒng)投用后，在夏季工況（環(huán)境溫度在30以上，機(jī)組真空嚴(yán)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(jī)組真空嚴(yán)密性的下降而增大。 5.2制冷方式 本項(xiàng)目采用風(fēng)冷冷水機(jī)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(jī)組真空影響關(guān)系 根據(jù)機(jī)組真空泵性能特性曲線，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立相關(guān)模型，分析密封水溫度變化對機(jī)組真空影響的定量關(guān)系，并開發(fā)出相應(yīng)的計(jì)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(fēng)冷冷水方式，計(jì)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(jì)算。以此作為制冷系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)控制邏輯、保護(hù)邏輯等軟硬件的設(shè)計(jì)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(jī)組的高環(huán)境溫度工況下也能達(dá)到好的真空水平?？紤]到目前300MW等級以上的大型凝汽式機(jī)組是中國大唐集團(tuán)公司的主力機(jī)組，在集團(tuán)公司總裝機(jī)中也占較大比例，本項(xiàng)目研究對于提高大唐集團(tuán)公司凝汽式機(jī)組的真空度具有重要的技術(shù)示范作用，對提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 參考文獻(xiàn)： 1陳鑫水.真空泵出力低的原因分析及處