水環(huán)式真空泵汽蝕原因分析及改造方案
大唐烏紗山電廠(chǎng)由于每年有較長(cháng)的高負荷期,所以汽輪機凝汽器水環(huán)真空泵長(cháng)期在高真空條件下運行,特別是夏條件更為惡劣,真空泵轉子葉片材料在抗汽蝕上達到極限,使其使用壽命受到一定影響,經(jīng)過(guò)考察,加裝大氣噴射器有效避免了汽蝕對真空泵轉子的影響,延長(cháng)了真空泵的使用壽命。
1、水環(huán)式真空泵汽蝕原因的簡(jiǎn)要分析烏紗山發(fā)電廠(chǎng)汽輪機凝汽器水環(huán)真空泵的大小是根據本廠(chǎng)發(fā)電機組的設計運行工況選型確定的，當運行在設計范圍之內時(shí)，真空泵能正常運行，如相關(guān)原因，比如：機組長(cháng)期滿(mǎn)負荷運行;夏季冷卻水溫度較高或冷卻水流量過(guò)小導致真空泵換熱器冷卻效果差，真空泵則會(huì )在高真空下運行，相當于接近或處于憋死狀態(tài)下運行，由于固有的物理現象，在水溫一定的條件下，真空越高，水溫越高，泵內的水接近沸騰并會(huì )產(chǎn)生大量的氣泡，氣泡的產(chǎn)生與破裂過(guò)程會(huì )對葉輪造成汽蝕損壞，破壞葉輪的動(dòng)平衡，引起泵體的強烈振動(dòng)，振壞真空泵的附屬設備(壓力真空表、壓力開(kāi)關(guān)、入口氣動(dòng)門(mén)的反饋裝置等)，而且會(huì )發(fā)出非常大的汽蝕噪聲，這些狀況嚴重影響了真空泵組的安全運行和汽輪發(fā)電機組的安全運行。
2、技術(shù)改造方案的依據及詳細說(shuō)明如果要解決真空泵的汽蝕問(wèn)題，降低水溫成本較大，降低真空度也就是讓凝汽器背壓上升這樣更不可能，這將嚴重影響機組的帶負荷能力，理想的辦法是在原水溫、系統真空不變的情況下能解決汽蝕的產(chǎn)生，目前最佳的選擇就是給真空泵加裝大氣噴射器，整個(gè)真空泵組的抽汽性能會(huì )更好，因此凝汽器的真空仍可保證目前水平或更高，但真空泵體內部真空度僅在12Kpa(此時(shí)系統真空在3-8Kpa范圍之內)，這樣可有效避免汽蝕的產(chǎn)生。
大氣噴射泵由：噴嘴、吸氣室、和擴壓器組成，其排氣口與水環(huán)泵進(jìn)氣口相連。
大氣噴射器原理簡(jiǎn)介：先啟動(dòng)水環(huán)真空泵，使噴嘴進(jìn)氣口和排氣口之間形成壓力差，大氣可從噴嘴進(jìn)入泵內，當壓力差為大氣壓力的1/2時(shí)，空氣介質(zhì)經(jīng)噴嘴收縮段得到加速，到喉部時(shí)可達到聲速，到擴張段可進(jìn)一步加速到聲速，射向擴散器形成高速射流，并造成吸氣室內的壓力比被抽容器內壓力低，因此被抽氣體吸入室內，由于兩股氣流吸氣室內混合，動(dòng)量交換產(chǎn)生的損失使氣流速率逐漸減慢，當進(jìn)入擴散器喉部則降到聲速以下，經(jīng)擴散器擴張段進(jìn)一步降低，壓力不斷升高，最后達到大氣噴射器的排氣壓力，即水環(huán)泵的吸氣壓力，則水環(huán)泵把氣體吸入再排出泵外，即完成吸氣、排氣過(guò)程。
3、技術(shù)改造具體的步驟及詳細說(shuō)明
3.1、機械改造部分
可知道改裝后的進(jìn)氣管路比原來(lái)泵組管路加長(cháng)了700mm左右，增加的零部件在圖上已經(jīng)標出，如果位置不夠，可將管路上的閘閥改為豎直裝在管路上，這樣就有截斷700mm的管路的余地。
3.2、泵組控制部分改動(dòng)(參照圖3)增加壓力開(kāi)關(guān)47a(雙觸點(diǎn)47a1、47a2)其作用是用來(lái)控制進(jìn)氣三通與噴射器三通接管間的氣動(dòng)蝶閥(16b)以及噴射器上的氣動(dòng)蝶閥(19a)的開(kāi)與關(guān)，從而控制噴射器的投入和退出。
3.2.1、當一臺主泵運行時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)測得壓力小于10kpa(具體可設定)時(shí)，大氣噴射器切換閥[16b]關(guān)閉，同時(shí)大氣噴射器驅動(dòng)氣體閥門(mén)[19a]開(kāi)啟，當上述兩個(gè)閥門(mén)動(dòng)作完成后，大氣噴射器處于投入狀態(tài)。
3.2.2、當一臺主泵運行時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)[47a2]測得壓力大于14Kpa時(shí)(此值可自己設定)，大氣噴射器驅動(dòng)氣體閥門(mén)[19a]關(guān)閉，同時(shí)大氣噴射器切換閥[16b]開(kāi)啟，當上述兩個(gè)閥門(mén)動(dòng)作完成后，大氣噴射器處于退出狀態(tài)。
3.2.3、原來(lái)機組壓力開(kāi)關(guān)和壓差開(kāi)關(guān)的設定值均不需改變。
4、改造后的優(yōu)點(diǎn)與改造前、后性能及經(jīng)濟性對比4.1、改造后的優(yōu)點(diǎn)：①最主要保證了真空泵不會(huì )發(fā)生汽蝕現象，噪聲及振動(dòng)將大幅度減少，真空泵的使用壽命將得到提高，已經(jīng)改造的3號機A真空泵自2008年8月份加裝大氣噴射器以來(lái)噪聲及振動(dòng)將大幅度減少，從未出現過(guò)葉輪斷裂、振動(dòng)過(guò)大損壞熱控設備的現象。②由于本機組凝汽器嚴密性較好，在高真空階段加裝大氣噴射器的泵組抽氣性能比單泵更好，同時(shí)凝汽器真空始終維持在5-6Kpa左右的理想水平，為提高機組的帶負荷率創(chuàng )造了良好的條件。
4.2、改造前后的性能、經(jīng)濟性對比①加裝大氣噴射器前，真空泵內的真空保持在6Kpa左右，加裝大氣噴射器后，真空泵內的真空保持在12Kpa左右，參照真空泵功率曲線(xiàn)，在12Kpa時(shí)，其軸功率為113KW，由于凝汽器真空是不斷變化的，所以目前使用的真空泵的抽氣真空也是變化的，所以不能很具體說(shuō)明軸功率提高多少，一般的我們按6Kpa(功率為99KW)與12Kpa(功率為113KW)相比，
也就是說(shuō)加裝大氣噴射器后其功率會(huì )增加14KW左右。②加裝大氣噴射器后，真空泵的抽氣性能得到提高，通過(guò)我們觀(guān)察和DCS上位機歷史曲線(xiàn)顯示，機組的凝汽器真空更穩定，且比原有同比條件下，真空能提高1Kpa左右，且有向更高真空趨勢發(fā)展。
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