罗茨-水环真空泵组在电厂节能改造中的应用

2015-12-22宋哲

电力安全技术 2015年12期

关键词：水环罗茨汽蚀

宋哲

（华能嘉祥发电有限公司，山东济宁 272400)

罗茨-水环真空泵组在电厂节能改造中的应用

宋哲

（华能嘉祥发电有限公司，山东济宁 272400)

介绍了罗茨-水环真空泵组的结构和原理，阐述了真空泵组改造的重要意义，提出对罗茨-水环真空泵组的改造方案，指出增加罗茨-水环真空泵的优越性，并分析改造后的效果。改造结果表明：罗茨-水环真空泵组安装调试后，达到了预期节能效果，并可有效防止汽蚀现象。

罗茨水环泵；真空泵；节能；改造

0 引言

近年来，随着环保意识和可持续发展理念的提高，建设“资源节约型”电厂已成为电力行业健康发展的重要目标。某电厂在降低供电煤耗、厂用电方面不断挖掘潜力，于2015年初在机组检修期间对真空泵组进行改造，达到了良好的节能效果。

1 真空泵组改造的原因和意义

该电厂真空泵采用2BW4系列单级水环泵，该泵是按机组启动时快速建立凝汽器真空设计的，真空泵容量较大。自机组投产以来，单级水环式真空泵在高真空运行时，其轴承振动值超标，造成轴承和叶轮的使用寿命缩短，曾发生过轴承损坏和叶轮叶片产生裂纹等故障。针对上述情况，对真空泵进行增加前置喷射装置改造；这虽然增加了设备运行的可靠性，但是真空前置喷射装置运行时，电流增加较多，不能达到节能效果。

由于电厂现役2台机组真空严密性较好，正常运行时漏入凝汽器的空气量很少(真空严密性在100 Pa/min以内)，绝大部分抽出的气体是水蒸汽，所需功率较小，因此可安装1套小功率的抽真空装置，以代替原运行真空泵，实现节能和消除原真空泵振动的目的。

2 真空泵组的改造方案

近年来，在真空泵组改造实践中出现多种方案，如增加1台射水抽气器，采用真空提高装置，在水环真空泵上增加大气喷射器等。经过实际应用和性能比较，该电厂决定采用ZJQ系列罗茨-水环泵组进行改造。

2.1 罗茨-水环真空泵组的主要特点

该电厂采用ZJQ系列气冷式罗茨真空泵，在罗茨真空泵上增加旁路冷却系统。由于结构设计的特殊性，该泵能在高压差下长期、可靠运行。在泵的排气口安装换热器，冷却水取用开式水。冷却气体从泵的两侧进入泵腔并冷却转子及泵腔，但不影响泵的抽气性能，与水环真空泵等串联成罗茨-水环真空泵组，达到更高的真空度，满足工艺要求。

(1) 节能效果显著。与单独罗茨泵相比，罗茨-水环真空泵组可在高压差下工作，可适当减小前级泵功率，从而达到节能效果。

(2) 适用范围宽。因排气侧可承受高压力，有效解决了单独罗茨真空泵因压差过大、前级泵真空度差而造成的过载、过热现象。

(3) 可在更高的入口压力下工作。理论上，ZJQ系列气冷式罗茨真空泵可以在入口为大气压力的状况下工作。

(4) 利用罗茨真空泵的排汽作为水环泵的入口，有效防止水环泵汽蚀情况的发生。原来的水环真空泵在入口加装大气喷射器来解决汽蚀问题，但电流有所增加，不能起到节能目的。

图1 改造后的真空泵组系统

2.2 罗茨-水环真空泵组的应用

该电厂采用型号为ZJQ2BE600的罗茨水环泵二级泵组，连接在抽汽母管上，与原2台真空泵并联使用，改造后的真空泵组系统如图1所示。罗茨泵作为主抽泵，将从凝汽器抽出的不凝结气体及部分水蒸汽进行压缩升压后排进冷却器，再用小功率水环真空泵抽出冷却器内的气体排至汽水分离器，罗茨泵进口增加1路旁路管道及手动门。旁路手动门打开，水环真空泵也可以单独运行。罗茨泵与水环泵串联组成罗茨-水环真空泵组，达到了更高真空度，可满足工艺要求。

机组启动时，利用原来的真空泵快速建立机组真空，真空建立后切换为罗茨-水环真空泵组，维持机组真空。

2.3 热工逻辑需要修改的内容

热控专业需增加的内容：罗茨泵、水环泵和电动门控制设备；测量部分增加真空、水温测点和液位开关测点；在CRT画面上增加罗茨水环泵系统的操作画面；增加罗茨水环泵组的联锁逻辑系统。

(1) 增加1个罗茨水环泵组联锁开关，在罗茨水环泵组运行、原真空泵处于备用状态时，投入此联锁开关；罗茨泵和水环泵任一泵跳闸时，或凝汽器真空值小于88 kPa时，联锁启动A真空泵，5 s后A真空泵运行正常，B真空泵不联启，否则启动B真空泵。

(2) 罗茨泵启动的条件是水环泵运行，且罗茨水环泵组入口真空值大于85 kPa。启动水环泵运行，罗茨泵入口真空达到-85 kPa，启动罗茨泵运行，罗茨水环泵入口真空大于凝汽器真空时，手动打开入口电动门。利用水环泵建立罗茨水环泵入口真空，达到罗茨泵启动条件后再启动。

(3) 罗茨水环泵组运行时，水环泵跳闸联锁跳闸罗茨泵。

(4) 水环泵停止时，联锁关闭罗茨水环泵组入口电动门。

(5) 罗茨水环泵组分离器水位低至110 mm时，低水位报警；当分离器水位高至160 mm时，高水位报警。

2.4 罗茨水环泵组运行中需要注意的问题

(1) 罗茨泵和水环泵内部转子间隙较小，环境温度高或冷却水温高时容易出现磨擦振动现象，因此应对冷却水系统加强监视。

(2) 泵组运行过程中，如果出现罗茨泵单独跳闸，会导致水环泵入口压力降低，水环泵振动增大的情况。

(3) 现场检查时，注意核对就地压力表、水位计指示在正常范围，并与远传数据进行核对。

3 罗茨-水环真空泵组的应用效果

3.1 节能效果明显

罗茨泵功率为18.5 kW，水环泵功率为18.5 kW，原设计真空泵为160 kW，表1为原真空泵与罗茨-水环真空泵组运行参数比较。按该厂2014年机组年利用5 574 h计算，单机1年可节约厂用电59万kWh，比投入防汽蚀系统节约65万kWh。

表1 原真空泵与罗茨-水环真空泵组参数比较

3.2 防止汽蚀效果

该厂原单级水环式真空泵自投产以来，在高真空时泵的轴承振动值超标，曾发生过轴承损坏和叶轮叶片产生裂纹等故障。针对这一情况，对真空泵进行了增加前置喷射装置的改造；这虽然增加了设备运行的可靠性，但是当真空前置喷射装置运行时，电流增加较多，不能达到节能的效果。罗茨-水环真空泵组本身设计有防止汽蚀保护功能：罗茨泵的抽吸能力大概能建立10 kPa的压差，罗茨泵的排汽经冷却后作为水环泵的入口气体，提高了水环泵的入口压力，有效解决了汽蚀问题。