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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，shou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G小，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，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8.6kpa，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，排气压力相差1KPA，影响出力约为1%，则3KPA影响机组出力约为3%。就我厂而言就是约6MW甚**更多，考虑到低负荷时和气温较低的时候影响较小，即使降低1%处理计算，1年净损失电量为14GWH以上。 预防和改进建议：
通过以上分析可以看出，我厂真空泵的冷却系统存在先天不足，即过冷度不够，几乎没有一点安全余量。而真空泵的工作压力和凝汽器的压力是一个动态平衡过程，不管循环水温度的高度，真空泵的抽吸压力必须低于凝汽器的压力，才能把凝汽器内的不凝结气体抽走，因此真空泵密封水温度必须低于排气压力对应的饱和温度，否则就可能导致真空恶化，还会导致真空泵叶轮的气蚀损坏，虽然理论上经过闭式水冷却器冷却后的闭式水应该很干净，真空泵密封用的也是干净的除盐水，设计的花惹起应该能班组真空泵的冷却要求，但实际上在运行一段时间爱你后，这些换热器大多数会产生明显的水垢，导致端差加大，使得密封水温度逐渐饱和。
要解决这个温度，建议采用以下三种方法：
1 改造我厂冷却水系统。因为我厂为冷却塔式循环冷却开始水，水质较好。所以建议利用循环水直接冷却真空泵，尽量减少中间环节，这样可以有效的降低真空泵密封水的温度。 2 增加真空泵板式换热器的冷却面积，同时加大密封水的循环冷却流量，从而进一步提高真空泵板式换热器的出水温度。
3 密切监视真空泵密封水的出水温度，一旦发现换热效果恶化，及时进行清洗。
如果通过1 2项改进，尤其是**项，真空泵密封水的过冷度会达到6℃，可大大提高运行安全余量，确保真空泵冷却系统的运行正常。希望会再以后的设计和实际运行中予以足够的重视。
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发表于 2023-3-24 10:26:25
