真空泵改造方案

1、300MW汽輪機真空系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)方案湖南大唐節(jié)能科技有限公司2015 年概述目前電站汽輪機真空系統(tǒng)的抽真空設(shè)備主要是射水抽氣器和水環(huán)真空泵，特別是300MW及以上機組基本采用水環(huán)真空泵。這些抽真空設(shè)備，普遍存在以下問題：1）選型偏大設(shè)計選型時，主要考慮快速啟機的響應(yīng)速度（30 分鐘 內(nèi)能達到啟機要求真空值）和最大的允許漏氣量作為選型原則，但在機組正常運行時，維持系統(tǒng)真空時有較大裕量。2）效率低水環(huán)真空泵的效率較低，液環(huán)真空泵總效率 s××ms等溫指示效率，反映實際壓縮過程與等溫壓縮過程的偏差。 ，它反映葉輪攪動液體流動的損失。m，機械效率。所以水環(huán)真空的效率很低，一般只

2、有30%左右。3）水環(huán)真空泵抽氣性能受制于工作水溫度的變化水環(huán)真空泵的實際抽速 Qt=Q15K，K=(P1-Pt)/(P1-P15)Qt水溫為 t 時的抽氣量m3/hQ15水溫為15時的抽氣量m3/hP1水環(huán)泵的吸入壓力KPaPt水溫為 t 時的飽和蒸汽壓力KPaP15水溫為 15時的飽和蒸汽壓力KPaK 抽氣量修正系數(shù)當(dāng)工作水達到 35 以上，抽氣能力急劇下降80%以上，這是因為工作水溫度升高到水環(huán)真空泵入口壓力下對應(yīng)的飽和溫度時發(fā)生了汽化現(xiàn)象，真空泵主要應(yīng)付于抽取汽化蒸汽， 導(dǎo)致抽空氣能力大幅下降； 同時，工作水溫度的升高對真空泵的極限真空值產(chǎn)生較大的影響這是因為極限真空值就是水環(huán)泵工作水

3、溫度所對應(yīng)的飽和壓力。這是夏季凝汽器端差較大的主要原因。4）水環(huán)真空泵受汽蝕現(xiàn)象影響大，設(shè)備維護成本高，也影響設(shè)備的安全運行，加裝大氣噴射器，雖然可以緩解水環(huán)真空泵的汽蝕，但并不節(jié)能，一般投入大氣噴射器后，水環(huán)泵電流會增大 10%20%，同時整個大氣噴射 - 水環(huán)真空泵組的抽氣能力下降，約為單獨水環(huán)真空泵的 60%左右的抽氣能力。一、汽輪機真空系統(tǒng)的真空泵性能參數(shù)及運行狀況以引進型 300MW濕冷機組為例，其抽真空設(shè)備一般配置 2臺水環(huán)式真空泵，運行方式：一運一備，其型號基本都是353型水環(huán)真空泵，其銘牌參數(shù)如下：型號：2BE1 353抽速：4600 m3 /h （ m3/min ）抽吸壓力：

4、（絕壓）；排汽絕壓：電機額定功率：110KW正常運行電流：140A隨著對機組泄漏的深入治理，300MW機組的真空嚴密性基本都達到優(yōu)良水平，一般都小于 200Pa/min，有的機組真空嚴密性只有幾十Pa/min ，因此現(xiàn)有的水環(huán)真空泵在正常運行時，抽氣量的設(shè)計裕量太大，存在嚴重的大馬拉小車現(xiàn)象，具有較大的節(jié)能降耗空間。另一方面夏季氣溫升導(dǎo)致水環(huán)真空泵抽氣能力急劇下降、造成機組的真空降低，從而增加機組熱耗，影響機組的經(jīng)濟性。二、羅茨水環(huán)真空泵組節(jié)能改造方案概述針對目前汽輪機抽真空系統(tǒng)中水環(huán)真空泵存在的上述問題 , 高效的羅茨水環(huán)抽真空泵組既可有效解決水環(huán)泵汽蝕、 氣溫高時抽氣性能下降的問題， 同時

5、通過減少過大的設(shè)計裕量，可以節(jié)電 50%80%。本技術(shù)在貴州黔西電廠 #3、 #4機已成功應(yīng)用，節(jié)能效果顯著。實施羅茨水環(huán)真空泵組改造，并不改變原有的兩臺水環(huán)真空泵，只是在抽真空母管上并接一臺羅茨水環(huán)真空泵組。羅茨水環(huán)真空泵組是由一臺羅茨真空泵和一臺水環(huán)真空泵串聯(lián)而成的。當(dāng)羅茨水環(huán)真空泵組運行時，蒸汽和不凝結(jié)氣體經(jīng)羅茨真空泵增壓后經(jīng)級間冷凝器冷卻進入水環(huán)泵，由于羅茨真空泵的增壓和級間冷凝器的冷凝作用，使得水蒸汽基本在級間冷凝器內(nèi)凝結(jié)，其汽化潛熱由級間冷凝器的冷卻水帶走，水環(huán)真空泵吸入的氣體基本都是不凝結(jié)氣體；同時羅茨真空泵的增壓，使水環(huán)真空泵的入口壓力提高一倍，可保證水環(huán)真空泵高效穩(wěn)定運行。在

6、機組啟動快速建立真空期間，使用原抽真空系統(tǒng)運行；在正常運行期間，切換到羅茨水環(huán)真空泵組而將原有的兩臺水環(huán)真空泵作備用，提高了運行的可靠性和經(jīng)濟性。三、羅茨水環(huán)真空泵組改造方案可行性分析1、安全可靠性分析羅茨水環(huán)真空泵組改造方案是在原抽真空系統(tǒng)中，并入了一臺高效羅茨水環(huán)抽真空泵組，原有的兩臺水環(huán)真空泵仍然保留，確保系統(tǒng)安全可靠：1) 汽輪機組啟動時，原有的兩臺水環(huán)真空泵按原運行方式投入運行；2) 機組運行正常、真空穩(wěn)定、真空嚴密性優(yōu)良的情況下，高效羅茨水環(huán)真空泵組投入運行、原有兩臺水環(huán)真空泵作備用；3) 機組真空系統(tǒng)發(fā)生嚴重泄漏，羅茨水環(huán)真空泵組不能維持凝汽器真空時，原有水環(huán)真空泵聯(lián)鎖投入運行滿

7、足真空要求；4) 羅茨水環(huán)真空泵組在停泵或設(shè)備故障時，原有水環(huán)真空泵聯(lián)鎖投入運行，羅茨水環(huán)真空泵組入口進氣門自動關(guān)閉，確保真空要求。5) 目前兩臺水環(huán)真空泵為一運一備方式，經(jīng)羅茨水環(huán)真空泵組改造后，機組正常運行時由羅茨水環(huán)真空泵組維持真空，實現(xiàn)真空泵的一運兩備，大大提高真空系統(tǒng)的安全可靠性：由原有的一運一備變?yōu)橐贿\兩備。6）羅茨水環(huán)真空泵組的工作效率高，其抽吸的極限壓力值小于500Pa，比原有水環(huán)真空泵的極限壓力值（ 3300pa）約高一個數(shù)量級，符合真空泵選型設(shè)計的要求，因而其抽吸能力更強。2、真空泵的抽氣量核算試驗測試表明：在真空嚴密性合格的情況下，正常運行中汽輪機凝汽器的漏氣量是非常少的

8、。以 300MW濕冷機組為例，在真空嚴密性為200Pa/min 時，漏入的空氣量約20Kg/h。經(jīng)計算，在背壓為5KPa時，真空嚴密性小于等于200Pa/min 的情況下，只要選擇一臺實際抽氣量大于1650 m3/h 的真空泵即可抽出漏入凝汽器真空系統(tǒng)的20Kg/h 的空氣，維持系統(tǒng)的真空。300MW濕冷機組在夏季的背壓可能上升到 12KPa，在真空嚴密性小于 500Pa/min 的情況下，只要選擇一臺實際抽氣量大于 1863 m3/h 的高效羅茨真空泵組即可抽出漏入凝汽器真空系統(tǒng)的 50Kg/h 的空氣，維持系統(tǒng)的真空。由于羅茨水環(huán)真空泵組的羅茨真空泵為干式真空泵，抽氣速率沒有水環(huán)真空泵的工

9、作液水溫的影響，因此夏季羅茨水環(huán)真空泵組的可靠性更高。背壓 5KPa真現(xiàn)水環(huán)真現(xiàn)水環(huán)真現(xiàn)水環(huán)真羅茨水環(huán)羅茨水環(huán)羅茨水環(huán)空嚴密性空泵額定空泵額定空泵正常真空泵組真空泵組真空泵組200Pa/m時漏抽速功率運行電流額定抽速額定功率正常運行入空氣量3KWA3KW電流 Am/hm/h3m/h165046001101402160483、高效羅茨水環(huán)真空泵組節(jié)能效果一方面，現(xiàn)有300MW機組使用的水環(huán)真空泵，配置110KW電機，水環(huán)真空泵運行電流正常為 140A。若選用滿足真空嚴密性200Pa/min 抽氣量、總功率為的羅茨水環(huán)真空泵組，其正常運行總電流為50A，以年運行 7500 小時計算，年節(jié)約電量約3

10、4 萬 KWH以上。另一方面，高效羅茨水環(huán)真空泵組具有強勁的抽吸能力，極限壓力 ( 絕壓 ) 可達 500Pa以下，而且由于羅茨泵的增壓，使得水環(huán)泵入口壓力提高一倍以上，工作液水溫變化對羅茨水環(huán)真空泵組的抽氣性能的影響很小，避免原水環(huán)真空泵夏季氣溫高抽氣性能受工作液水溫升高而大幅下降的影響，減小凝汽器端差，提高機組真空；解決原水環(huán)泵汽蝕問題，大幅降低維修、維護成本。四、真空系統(tǒng)節(jié)能改造方案3滿足在真空嚴密性小于200Pa/min的工況，選用抽氣量為2160 m/h 羅茨水環(huán)真空泵組。泵組配備一臺 30 KW的羅茨泵及一臺KW的水環(huán)泵。1、方案設(shè)計要求羅茨水環(huán)真空泵組是由一臺羅茨真空泵和一臺水環(huán)

11、真空泵串聯(lián)而成的羅茨水環(huán)真空泵組。（1）設(shè)備要求1） 手動閥：入口抽氣管路上設(shè)手動閥一個，作隔離用；2） 氣動襯膠蝶閥： 羅茨泵入口設(shè)氣動襯膠蝶閥一個，作泵組故障或泵組停機時快速隔離之用；3） 羅茨泵：配備的電機功率比標(biāo)準(zhǔn)配置功率高一級，以防變功況時出現(xiàn)過載現(xiàn)象；4） 水環(huán)真空泵：與羅茨泵抽速相匹配；5） 控制箱：設(shè)置泵組的電源、電流、運行操作及指示狀態(tài)，并向DCS提供相關(guān)狀態(tài)信號和 DCS遠方控制信號；（2）聯(lián)鎖保護要求1）羅茨泵有條件隨水環(huán)真空泵泵啟、停：當(dāng)羅茨泵入口絕壓小于10KPa時，羅茨泵自動啟動；2）泵組啟動、停止?fàn)顟B(tài)聯(lián)鎖開啟、關(guān)閉羅茨真空泵入口氣動蝶閥；3）泵組故障停機時向外發(fā)送

12、故障信號，由用戶DCS發(fā)出聯(lián)鎖其他備用真空泵。2、設(shè)備系統(tǒng)流程如附圖 1 所示，真空泵組并接在抽真空母管上，通過管道與抽真空母管相連接，在羅茨真空泵入口抽氣管道上裝設(shè)一個手動閥和一個速關(guān)氣動閥，被抽吸的汽氣混合物進入羅茨真空泵增壓后，經(jīng)過級間冷凝器冷卻后，進入水環(huán)真空泵，不凝結(jié)氣體經(jīng)過水環(huán)真空泵壓縮后隨工作液一起排入汽水分離器，不凝結(jié)氣體經(jīng)排氣管直接排大氣。水環(huán)泵工作液采用凝結(jié)水補水。3、相關(guān)專業(yè)設(shè)備及配套接口（1）汽機專業(yè)負責(zé)羅茨水環(huán)真空泵組的安裝，包括泵組冷卻水的管路連接。（2）電氣專業(yè)羅茨水環(huán)真空泵組有兩臺電機：羅茨真空泵電機、 水環(huán)真空泵電機。真空泵組設(shè)有控制箱一只，內(nèi)設(shè)電流、電壓指示

13、表各一塊，泵組啟停控制及保護等元件，設(shè)備使用電壓等級為 380V。（3）熱控專業(yè)為確保真空泵的啟停操作、監(jiān)控，羅茨水環(huán)真空泵組設(shè)有電氣控制箱，并提供相關(guān)信號接口。羅茨水環(huán)真空泵組設(shè)置有以下保護： 1）羅茨泵條件啟動閉鎖； 2）羅茨水環(huán)真空泵組停泵或故障跳閘聯(lián)鎖關(guān)閉入口氣動門； 3）羅茨水環(huán)真空泵組停泵或故障停泵聯(lián)鎖啟動一臺大水環(huán)真空泵； 4）低真空低至某一值時（如絕壓 10KPa）聯(lián)鎖啟動一臺大水環(huán)真空泵。4、方案實施（1）設(shè)備設(shè)計與制造我公司負責(zé)羅茨水環(huán)真空泵組的設(shè)計與制造。供貨周期 60 天，羅茨水環(huán)真空泵組成套設(shè)備包括：包括羅茨泵一臺、水環(huán)真空泵及配套汽水分離器一套、入口氣動閥一只、級間

14、冷凝器一臺、控制箱一只。與機組聯(lián)接管道、電纜由業(yè)主自行采購。（根據(jù)業(yè)主要求，我公司也可以采購）（2）設(shè)備安裝設(shè)備由供方負責(zé)發(fā)至用戶指定地點， 由用戶自主安裝，（也可委托供方進行安裝）設(shè)備提供方負責(zé)技術(shù)指導(dǎo)。設(shè)備安裝盡量靠近抽氣口，由抽空氣母管通過管道引至羅茨水環(huán)真空泵組入口氣動門前，氣動門前加一個手動門。（3）設(shè)備調(diào)試設(shè)備安裝完畢后，按照設(shè)備使用說明書，在供貨方技術(shù)人員指導(dǎo)下進行設(shè)備試運。1. 高效羅茨水環(huán)真空泵組試運試運的目的：檢查機組各部件運轉(zhuǎn)正常，無異音，轉(zhuǎn)向正確，電流正常，無卡澀，在關(guān)閉進口手動閥狀態(tài)下，檢驗泵組的極限真空值，測試工作水溫升。2. 高效羅茨水環(huán)真空泵組投入運行a) 先記

15、錄機組負荷、運行參數(shù)；b) 啟動羅茨水環(huán)真空泵組；c) 檢查真空低聯(lián)鎖保護已投入；d) 開啟羅茨泵進口手動閥、氣動門；記錄運行參數(shù)變化；e) 停運大水環(huán)真空泵， 觀察凝汽器真空值變化、 負荷變化；記錄運行參數(shù)變化；f) 記錄穩(wěn)定運行工況下的參數(shù)。（ 4）設(shè)備運行校核與驗收在調(diào)試過程中，測試羅茨水環(huán)真空泵組的極限真空值達到設(shè)計值（關(guān)閉羅茨泵進口閥條件下，極限壓力小于500Pa）；在大水環(huán)真空泵停運行狀況下，羅茨水環(huán)真空泵組的抽氣能力能維持凝汽器真空值不低于原有大水環(huán)真空泵運行時的真空值。當(dāng)上述兩個參數(shù)滿足時，即驗收為合格。（5）培訓(xùn)供方負責(zé)對用戶運行人員和檢修人員培訓(xùn)。五、羅茨水環(huán)真空泵組改造實例黔西電廠 300M