羅茨-水環真空泵組在電廠節能改造中的應用

宋 哲

（華能嘉祥發電有限公司，山東 濟寧 272400)

羅茨-水環真空泵組在電廠節能改造中的應用

宋 哲

（華能嘉祥發電有限公司，山東 濟寧 272400)

介紹了羅茨-水環真空泵組的結構和原理，闡述了真空泵組改造的重要意義，提出對羅茨-水環真空泵組的改造方案，指出增加羅茨-水環真空泵的優越性，并分析改造后的效果。改造結果表明：羅茨-水環真空泵組安裝調試后，達到了預期節能效果，并可有效防止汽蝕現象。

羅茨水環泵；真空泵；節能；改造

0 引言

近年來，隨著環保意識和可持續發展理念的提高，建設“資源節約型”電廠已成為電力行業健康發展的重要目標。某電廠在降低供電煤耗、廠用電方面不斷挖掘潛力，于2015年初在機組檢修期間對真空泵組進行改造，達到了良好的節能效果。

1 真空泵組改造的原因和意義

該電廠真空泵采用2BW4系列單級水環泵，該泵是按機組啟動時快速建立凝汽器真空設計的，真空泵容量較大。自機組投產以來，單級水環式真空泵在高真空運行時，其軸承振動值超標，造成軸承和葉輪的使用壽命縮短，曾發生過軸承損壞和葉輪葉片產生裂紋等故障。針對上述情況，對真空泵進行增加前置噴射裝置改造；這雖然增加了設備運行的可靠性，但是真空前置噴射裝置運行時，電流增加較多，不能達到節能效果。

由于電廠現役2臺機組真空嚴密性較好，正常運行時漏入凝汽器的空氣量很少(真空嚴密性在100 Pa/min以內)，絕大部分抽出的氣體是水蒸汽，所需功率較小，因此可安裝1套小功率的抽真空裝置，以代替原運行真空泵，實現節能和消除原真空泵振動的目的。

2 真空泵組的改造方案

近年來，在真空泵組改造實踐中出現多種方案，如增加1臺射水抽氣器，采用真空提高裝置，在水環真空泵上增加大氣噴射器等。經過實際應用和性能比較，該電廠決定采用ZJQ系列羅茨-水環泵組進行改造。

2.1 羅茨-水環真空泵組的主要特點

該電廠采用ZJQ系列氣冷式羅茨真空泵，在羅茨真空泵上增加旁路冷卻系統。由于結構設計的特殊性，該泵能在高壓差下長期、可靠運行。在泵的排氣口安裝換熱器，冷卻水取用開式水。冷卻氣體從泵的兩側進入泵腔并冷卻轉子及泵腔，但不影響泵的抽氣性能，與水環真空泵等串聯成羅茨-水環真空泵組，達到更高的真空度，滿足工藝要求。

(1) 節能效果顯著。與單獨羅茨泵相比，羅茨-水環真空泵組可在高壓差下工作，可適當減小前級泵功率，從而達到節能效果。

(2) 適用范圍寬。因排氣側可承受高壓力，有效解決了單獨羅茨真空泵因壓差過大、前級泵真空度差而造成的過載、過熱現象。

(3) 可在更高的入口壓力下工作。理論上，ZJQ系列氣冷式羅茨真空泵可以在入口為大氣壓力的狀況下工作。

(4) 利用羅茨真空泵的排汽作為水環泵的入口，有效防止水環泵汽蝕情況的發生。原來的水環真空泵在入口加裝大氣噴射器來解決汽蝕問題，但電流有所增加，不能起到節能目的。

圖1 改造后的真空泵組系統

2.2 羅茨-水環真空泵組的應用

該電廠采用型號為ZJQ2BE600的羅茨水環泵二級泵組，連接在抽汽母管上，與原2臺真空泵并聯使用，改造后的真空泵組系統如圖1所示。羅茨泵作為主抽泵，將從凝汽器抽出的不凝結氣體及部分水蒸汽進行壓縮升壓后排進冷卻器，再用小功率水環真空泵抽出冷卻器內的氣體排至汽水分離器，羅茨泵進口增加1路旁路管道及手動門。旁路手動門打開，水環真空泵也可以單獨運行。羅茨泵與水環泵串聯組成羅茨-水環真空泵組，達到了更高真空度，可滿足工藝要求。

機組啟動時，利用原來的真空泵快速建立機組真空，真空建立后切換為羅茨-水環真空泵組，維持機組真空。

2.3 熱工邏輯需要修改的內容

熱控專業需增加的內容：羅茨泵、水環泵和電動門控制設備；測量部分增加真空、水溫測點和液位開關測點；在CRT畫面上增加羅茨水環泵系統的操作畫面；增加羅茨水環泵組的聯鎖邏輯系統。

(1) 增加1個羅茨水環泵組聯鎖開關，在羅茨水環泵組運行、原真空泵處于備用狀態時，投入此聯鎖開關；羅茨泵和水環泵任一泵跳閘時，或凝汽器真空值小于88 kPa時，聯鎖啟動A真空泵，5 s后A真空泵運行正常，B真空泵不聯啟，否則啟動B真空泵。

(2) 羅茨泵啟動的條件是水環泵運行，且羅茨水環泵組入口真空值大于85 kPa。啟動水環泵運行，羅茨泵入口真空達到-85 kPa，啟動羅茨泵運行，羅茨水環泵入口真空大于凝汽器真空時，手動打開入口電動門。利用水環泵建立羅茨水環泵入口真空，達到羅茨泵啟動條件后再啟動。

(3) 羅茨水環泵組運行時，水環泵跳閘聯鎖跳閘羅茨泵。

(4) 水環泵停止時，聯鎖關閉羅茨水環泵組入口電動門。

(5) 羅茨水環泵組分離器水位低至110 mm時，低水位報警；當分離器水位高至160 mm時，高水位報警。

2.4 羅茨水環泵組運行中需要注意的問題

(1) 羅茨泵和水環泵內部轉子間隙較小，環境溫度高或冷卻水溫高時容易出現磨擦振動現象，因此應對冷卻水系統加強監視。

(2) 泵組運行過程中，如果出現羅茨泵單獨跳閘，會導致水環泵入口壓力降低，水環泵振動增大的情況。

(3) 現場檢查時，注意核對就地壓力表、水位計指示在正常范圍，并與遠傳數據進行核對。

3 羅茨-水環真空泵組的應用效果

3.1 節能效果明顯

羅茨泵功率為18.5 kW，水環泵功率為18.5 kW，原設計真空泵為160 kW，表1為原真空泵與羅茨-水環真空泵組運行參數比較。按該廠2014年機組年利用5 574 h計算，單機1年可節約廠用電59萬kWh，比投入防汽蝕系統節約65萬kWh。

表1 原真空泵與羅茨-水環真空泵組參數比較

3.2 防止汽蝕效果

該廠原單級水環式真空泵自投產以來，在高真空時泵的軸承振動值超標，曾發生過軸承損壞和葉輪葉片產生裂紋等故障。針對這一情況，對真空泵進行了增加前置噴射裝置的改造；這雖然增加了設備運行的可靠性，但是當真空前置噴射裝置運行時，電流增加較多，不能達到節能的效果。羅茨-水環真空泵組本身設計有防止汽蝕保護功能：羅茨泵的抽吸能力大概能建立10 kPa的壓差，羅茨泵的排汽經冷卻后作為水環泵的入口氣體，提高了水環泵的入口壓力，有效解決了汽蝕問題。

4 結論

近年來，隨著300 MW火力發電機組在國內運行的日益完善，降低供電廠用電率，增加設備運行可靠性成為一項重要工作。羅茨-水環真空泵組經安裝調試后，運行穩定，達到了預期的節能效果，并有效防止了汽蝕現象的發生；但羅茨泵出口冷卻器至水環泵之間的逆止門在運行中會有明顯的異音，電廠人員應加強監視。

1 孫 磊，居 強，曲海英.真空泵制冷裝置水位控制及故障分析[J].電力安全技術，2012，14(10)：10-12.

2015-06-17。

宋 哲(1977-)，男，工程師，主要從事電廠集控運行工作，email：bz8851@163.com。