水環(huán)真空泵加裝大氣噴射器的改造

    某電廠安裝2臺(tái)600MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組。每臺(tái)機(jī)組配有4臺(tái)型號(hào)為改進(jìn)型2BW4353-0EK4，型式為雙殼體、單流程、雙背壓水環(huán)真空泵。電廠自投產(chǎn)后運(yùn)行不久就發(fā)現(xiàn)真空泵在極限真空下運(yùn)行噪音超標(biāo)，并導(dǎo)致3A真空泵葉輪損壞，對(duì)電廠正常的安全生產(chǎn)造成了一定的影響。在對(duì)其他廠的調(diào)研后決定對(duì)電廠凝汽器真空泵進(jìn)行技術(shù)改造，加裝大氣噴射器，以期降低運(yùn)行噪音防止再　次出現(xiàn)由于汽蝕造成的葉輪斷裂損壞，延長(zhǎng)水環(huán)真空泵的使用壽命，確保電廠正常的安全生產(chǎn)的需要。根據(jù)電廠運(yùn)行的實(shí)際情況需要，決定對(duì)2臺(tái)機(jī)組的A真空泵進(jìn)行加裝大氣噴射器技術(shù)改造。

1、水環(huán)真空泵的結(jié)構(gòu)及工作原理

    水環(huán)真空泵本體由轉(zhuǎn)子、泵殼體、軸承體、泵兩側(cè)端蓋、閥板組成，泵組還包括氣水分離器、工作水冷卻器。
    (1)由于葉輪偏心地安裝在殼體上，隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，工作液體在殼體內(nèi)形成運(yùn)動(dòng)著的水環(huán)，水環(huán)內(nèi)表面也與葉輪偏心，由于在殼體的適當(dāng)位置開(kāi)設(shè)有吸氣口和排氣口，水環(huán)泵就完成了吸氣、壓縮和排氣的3個(gè)相互連續(xù)的過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)抽送氣體的目的。在水環(huán)泵的工作過(guò)程中，工作介質(zhì)傳遞能量的過(guò)程為：在吸氣區(qū)內(nèi)，工作介質(zhì)在葉輪推動(dòng)下增加運(yùn)動(dòng)速度(獲得動(dòng)能)，并從葉輪中心擠壓，同時(shí)從吸氣口吸入氣體；在壓縮區(qū)內(nèi)，工作介質(zhì)速度下降，壓力上升，同時(shí)向葉輪中心擠壓，氣體被壓縮。在水環(huán)泵的整個(gè)工作過(guò)程中，工作介質(zhì)接受來(lái)自葉輪的機(jī)械能，并將其轉(zhuǎn)換為自身的動(dòng)能，然后液體動(dòng)能再轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，并對(duì)氣體進(jìn)行壓縮作功，從而將液體能量轉(zhuǎn)換為氣體的能量。
    (2)如圖1所示，在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中指示的方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的上部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的下部?jī)?nèi)表面剛好與葉片頂端接觸(實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度)。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被　葉輪分成葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的上部0°為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時(shí)小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時(shí)氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小腔由大變小，使氣體被壓縮：當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí)，氣體便被排出泵外。水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩?br />

2、真空泵葉輪損壞情況及解決方法
    2007年10月底對(duì)因汽蝕損壞的#3機(jī)A真空泵進(jìn)行解體檢修，詳細(xì)觀察真空泵的損壞情況：一片葉片掉塊、葉片出現(xiàn)斷裂、加強(qiáng)環(huán)與葉片連接處都有斷裂現(xiàn)象、泵體損壞、分配板有刮痕，所有這些都說(shuō)明這是典型的真空泵運(yùn)行當(dāng)中葉片疲勞斷裂造成的破壞。

2.1、真空泵葉輪發(fā)生汽蝕的原因分析
    真空泵產(chǎn)生汽蝕是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)在一定的水溫及真空下，汽蝕就會(huì)發(fā)生，因機(jī)組的嚴(yán)密性存在不確定性，一般情況設(shè)計(jì)選型以及真空泵選型都會(huì)有較大裕量，這樣當(dāng)機(jī)組的嚴(yán)密性較差時(shí)也能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。但當(dāng)機(jī)組的嚴(yán)密性很好時(shí)，真空泵又有一定的裕量，這樣，凝汽器的真空會(huì)較高，雖然這對(duì)機(jī)組的發(fā)電效率有好處，但不可避免地使真空泵面臨汽蝕的影響。工作水溫的升高，降低了抽氣設(shè)備的性能，給凝汽器真空產(chǎn)生不利影響。
    電廠的真空泵是單級(jí)泵，壓縮比大，這類(lèi)真空泵對(duì)工作水溫尤其敏感，當(dāng)工作水溫升高時(shí)導(dǎo)致葉輪因汽蝕而損壞。防止汽蝕對(duì)真空泵的破壞是一項(xiàng)很關(guān)鍵的技術(shù)。通過(guò)對(duì)我廠真空泵葉輪損壞的原因進(jìn)行分析，主要有以下幾點(diǎn)：
(1)真空泵選型偏大，導(dǎo)致真空泵產(chǎn)生汽蝕，不能滿(mǎn)足工作需要。
(2)工作環(huán)境、工作狀況發(fā)生變化，實(shí)際工作狀況與設(shè)計(jì)工況不符，使真空泵產(chǎn)生汽蝕。凝汽器氣密性較好，系統(tǒng)的真空度較高，從而導(dǎo)致真空泵在極限狀態(tài)下運(yùn)行，發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。
(3)換熱器的熱交換效果對(duì)泵的性能有很大影響。海水冷卻水溫度偏高，熱交換器的換熱效果較差，冷卻液溫度升高導(dǎo)致泵的汽蝕產(chǎn)生。
(4)真空泵設(shè)計(jì)不盡合理，有效氣蝕余量不足，使真空泵產(chǎn)生汽蝕。

2.2、真空泵葉輪汽蝕的解決方法
    從以上對(duì)真空泵葉輪發(fā)生汽蝕的原因分析可知，要想根本解決真空泵產(chǎn)生汽蝕的問(wèn)題，一是降低冷卻水溫，但這樣一來(lái)成本很大；二是降低真空度，也就是讓凝汽器背壓上升，這樣的方法更不可行，這將嚴(yán)重影響機(jī)組的帶負(fù)荷能力和機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，理想的辦法是在原水溫、凝汽器真空不變的情況下能徹底解決汽蝕的產(chǎn)生，現(xiàn)在不管是單級(jí)泵還是雙級(jí)泵很多都采用不銹鋼來(lái)抵抗汽蝕。但經(jīng)過(guò)實(shí)踐表明，純粹采用抗汽蝕的方法，汽蝕對(duì)真空泵的損害還是會(huì)或多或少地產(chǎn)生，不但噪聲容易超標(biāo)，時(shí)間一長(zhǎng)，真空泵也會(huì)承受不了汽蝕而受到破壞。
    目前最佳的辦法就是給真空泵加裝大氣噴射器，這樣可以改善整個(gè)真空泵組的抽汽性能，而且凝汽器的真空仍可保證改造前的水平或更高，因此，采用水環(huán)一噴射器的真空泵機(jī)組可以有效避免汽蝕的產(chǎn)生。因?yàn)楫?dāng)凝汽器的真空在3~5kpa時(shí)，水環(huán)一噴射器真空泵機(jī)組的第一級(jí)(噴射器)的吸入壓力也在3~5kpa左右，但作為第二級(jí)的真空泵其吸入壓力在12kpa左右，這樣，同樣的工作水溫，完全沒(méi)有可能產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，徹底解決產(chǎn)生汽蝕的原因，而且當(dāng)機(jī)組嚴(yán)密性較好時(shí)，水環(huán)一噴射泵比單一采用真空泵可以達(dá)到更高的真空。

上一篇：水環(huán)真空泵的原理和常見(jiàn)故障分析

下一篇：水環(huán)真空泵的維護(hù)

轉(zhuǎn)載請(qǐng)聲明本文來(lái)自上海飛魯泵業(yè)科技有限公司 http://m.5917mkp.cn/