水環(huán)真空泵工作水溫對火電機組經(jīng)濟(jì)性影響

韓海晨 王政先 郭寶仁

（華電電力科學(xué)研究院 遼寧沈陽 110000）

水環(huán)真空泵工作水溫對火電機組經(jīng)濟(jì)性影響

韓海晨 王政先 郭寶仁

（華電電力科學(xué)研究院 遼寧沈陽 110000）

本文首先簡單介紹了水環(huán)真空泵的工作原理及基本構(gòu)造，同時給出了示例，通過對水環(huán)真空泵工作水冷卻系統(tǒng)的投入和切除分別進(jìn)行了試驗，給出了水環(huán)真空泵在不同的工作水溫下對機組經(jīng)濟(jì)性的影響。

火電機組；水環(huán)真空泵；經(jīng)濟(jì)性

引言

火電機組凝汽器、空冷島等設(shè)備需要保持真空狀態(tài)，為了維持這種狀態(tài)，需要抽真空設(shè)備，目前電廠采用的是射水抽氣器和水環(huán)真空泵這兩種設(shè)備。早期電廠普遍采用射水抽氣器，其主要特點是效率低、噪音大。而水環(huán)真空泵因效率高，普遍采用于大容量電廠[1]。為了提高電廠經(jīng)濟(jì)性，也有很多老電廠已經(jīng)將射水抽氣器改為水環(huán)真空泵。但水環(huán)真空泵還存在著對工作水溫比較敏感等問題，本文著重分析水環(huán)真空泵工作水溫對其出力的影響，最終體現(xiàn)在對機組真空的影響。

1 水環(huán)真空泵工作原理及基本構(gòu)造

圖1為一水環(huán)真空泵，在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中方向旋轉(zhuǎn)時，水由于離心力的作用被葉輪拋向四周，形成了一個于泵腔形狀近似的等厚度的封閉圓環(huán)即水環(huán)。葉輪偏心安裝，使得水環(huán)的下部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的上部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。綜上所述，水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡肹2-4]。

圖1 水環(huán)真空泵工作原理圖

水環(huán)泵在葉輪不斷的旋轉(zhuǎn)過程中，工作水溫會不斷升高，而工作水溫對應(yīng)的飽和壓力就會升高，進(jìn)而會影響到水環(huán)真空泵的吸氣量。因而，需要利用冷卻水去不斷的吸收工作水溫的熱量從而降低工作水溫，提高水環(huán)泵的吸氣量。目前冷卻工作水的冷源主要有循環(huán)冷卻水以及工業(yè)冷卻水[5,6]。

2 工作水溫對水環(huán)真空泵及機組經(jīng)濟(jì)性的影響

圖2為某循環(huán)水泵不同工作水溫時的吸氣量，從圖中可以看出水環(huán)真空泵的工作水溫越高，吸氣量越小，當(dāng)機組漏空氣量大于水環(huán)真空泵的吸氣量時，空氣在凝汽器內(nèi)聚集形，隔絕水蒸氣與循環(huán)水的換熱，增加了熱阻，凝汽器換熱效果變差，最終導(dǎo)致了汽輪機排汽壓力升高，在機組發(fā)電功率一樣的情況下熱耗增加[7]。

某電廠存在夏天水環(huán)真空泵工作水溫偏高的問題，導(dǎo)致夏天真空泵吸氣能力下降，最終影響到機組真空，為了達(dá)到節(jié)能降耗的目的，該電廠對水環(huán)真空泵工作水的冷卻方式進(jìn)行了改造，在工作水的冷卻水處增加了一套成熟的制冷設(shè)備，用于降低冷卻水溫從而達(dá)到降低工作水的目的，工作水溫由真空泵工作水臨界應(yīng)達(dá)值確定，輔助冷卻裝置可以根據(jù)設(shè)定自動調(diào)整。

為了評價該冷卻系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，對該機組進(jìn)行了投入與切除冷卻系統(tǒng)的對比試驗，具體試驗結(jié)果如表1所示。

圖2 真空泵不同工作水溫下的出力

表1 300MW工況下投入與切除真空泵冷卻水系統(tǒng)對比試驗結(jié)果

從表中可以看出，水環(huán)真空泵冷卻系統(tǒng)投入后比切除時僅二類修正后熱耗降低了11.4 kJ/kWh，可見節(jié)能效果較為明顯。

結(jié)語

從通過對某300MW電廠進(jìn)行投入與切除水環(huán)真空冷卻系統(tǒng)的對比試驗，可以看出水環(huán)真空泵工作水溫影響其抽吸能力，抽吸能力直接影響到機組的真空。

[1]張凱.提高火電廠水環(huán)式真空泵抽吸能力的方法研究[J].熱電技術(shù),2017(01):39-42.

[2]國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會.JB/T 7255-2007水環(huán)真空泵和水環(huán)壓縮機[S].北京:中國質(zhì)檢出版社,2014.

[3]胡勇.水環(huán)式真空泵性能對300MW機組經(jīng)濟(jì)性影響[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報,2011,07(4):311-314.

[4]俞健.水環(huán)式真空泵對凝汽器經(jīng)濟(jì)性的影響[J].熱力發(fā)電,2009,38(10):29-32.

[5]周蘭欣.水環(huán)式真空泵工作水溫度過高對機組真空的影響及應(yīng)對措施[J].電力建設(shè),2010,31(12):98-101.

[6]曹荘.水環(huán)式真空泵工作液溫度對泵出力影響的分析及對策[J].科技視界,2013(35):348-348.

[7]鄒征宇.電廠水環(huán)式真空泵密封水溫度對單元機組效率的影響[J].華東電力,2006,34(2):54-56.

韓海晨（1989-），男，漢族，遼寧沈陽人、碩士研究生、助理工程師，主要工作：汽輪機性能試驗。

王政先（1984-），男，漢族，山西晉城人、碩士研究生、工程師，主要工作：汽輪機技術(shù)監(jiān)督。