水環式真空泵故障原因分析與處理

孫順

【摘 要】隨著我國火力發電的快速發展，技術也在不斷進步，抽真空系統設備由起初中小機組的射水抽氣器和射汽抽氣器逐漸被水環真空泵所代替。本文針對公司動力中心水環式真空泵振動超標、出力不足等原因進行了分析，找到了缺陷產生的根本原因，制定了可靠的解決方案，有效提高了水環式真空泵的安全可靠性，對后續處理類似缺陷具有參考價值。

【關鍵詞】水環式;真空泵;故障

引言

抽真空采用真空泵設計，系統簡單，效率高，運行維護方便，已普遍用于各火力發電廠。但在實際使用中，水環真空泵往往因被抽吸氣體的狀態和工作液的溫度影響導致其工作性能不理想，機組不能維持穩定和高效的運行。針對某工程真空泵實際運行出現的問題，結合本工程工業抽汽需要連續補充除鹽水的特點，提出了工作液密封系統的改造方案，改善真空泵工作的內環境，有利于真空泵的安全運行和提高機組的出力。

1水環真空泵工作原理

水環真空泵內裝有帶固定葉片的偏心轉子，并由電機帶動旋轉，葉輪的轉動可以使工作液在泵體內形成數個轉動的液環，同時，由于這種偏心的安裝，不但形成了一個軸向的壓降，還有一個上下的絕對壓降，這一壓降形成對氣體的吸入動力。葉輪轉動時，液環在葉輪的兩個葉片之間脈動，中間封閉著吸入的氣體。在吸入側，液環逐漸遠離葉輪輪轂，氣體通過圓盤上的吸入口軸向進入泵體，并在液環帶動下徑向擴散，在排出口，氣體被壓縮并通過排氣口排出，周而復始，實現氣體排送。

2水環式真空泵故障問題

2.1真空不足影響機組出力

機組投運以來大部分時間都能夠實現滿負荷運行，但到了夏季，尤其是氣溫比較高的7—8月份，當機組出力達到90%額定出力時，再提高出力非常困難，經調各系統運行參數發現，凝汽器的真空比較低，對凝汽器真空泄漏進行了檢查，不存在問題，最后發現真空泵的外冷卻循環水溫度比較高，超過了33℃，換熱器沒有足夠的換熱面積余量，導致工作液溫度將近50℃，已完全達飽和氣化狀態，真空泵不能正常工作，凝汽器內存有大量的不凝氣體。

2.2水環真空泵汽蝕

真空泵在運轉中，若局部區域工作液的絕對壓力降低到當時溫度下的工作液汽化壓力時，工作液便在該處開始汽化并產生大量蒸汽氣泡。這些細微的氣泡極易破碎，破碎的過程中會對葉輪產生強烈的撞擊，久而久之葉輪穿孔，最終因無法修補而被迫更換葉輪，嚴重影響設備安全、高效運行。機組停運期間對葉輪進行了檢查，發現葉輪局部有凹凸不平的小坑，葉輪已經產生了一定的破壞，但發現比較及時，影響比較小。

2.3水環真空泵結垢

真空泵停機檢修時發現葉輪、換熱器、管路等與工作液接觸的部分出現不同程度的結垢現象，其主要原因是工作液的溫度偏高，出現氣化現象，再加上工作液水質的硬度超標導致結垢。設備結垢后換熱器端差加大，會影響傳熱，內環境變差，結垢的速度會越來越快，形成不利循環。

3水環式真空泵故障處理

3.1機封修復

機械密封使用一段時間后，存在動靜環磨損和密封老化現象，具體表現為漏水和有刺激性氣體泄出。通過對動靜環進行解體檢查，如果發現磨損嚴重、密封圈老化、彈簧銹蝕等，則予以更換。組合機械密封時應按實際測量數據來調整彈簧的壓縮量，若過緊，機械密封的動靜環表面會因為摩擦大、溫度過高，造成密封端面磨損或燒壞;若過松，則達不到密封要求。過緊時，可在靜環痤與泵蓋間加墊片來調整;過松時，可在動環痤與軸端面間加墊片來調整。安裝時，動靜環表面應涂潤滑油。機械密封修復完成后，要進行密封性試驗，每分鐘泄漏量不超過5滴，周圍無明顯脫硫液刺激性氣味為滿足要求，如不能滿足密封要求，應對機械密封進行重新調整。

3.2葉輪修復

現場所用型號為2BW4253-OMK4真空泵葉輪材質與工況相匹配，正常情況下不會出現因腐蝕而造成動平衡失穩引起設備振動超標的現象。從解體情況來看，葉輪的損壞一般是由軸承損壞造成旋轉軸心發生變化引起的摩擦、碰撞引起的。對損壞崩裂較嚴重的葉輪，可更換新備件;對局部掉塊或磨損的葉輪，可采用堆焊、挖補等方法予以修復。葉輪與軸裝配好后要進行動平衡實驗，實驗合格后方可進行泵的組裝。

3.3結垢的解決措施

過濾水的水質和溫度超標是造成真空泵結垢的主要原因。為此，必須盡可能降低水的硬度、控制水的溫度才能解決真空泵結垢問題。通過優化用水系統流程可以很好的控制水溫，使水溫控制在40℃以下，保證真空泵的用水溫度條件。為了降低水的硬度，需要將過濾水進行更換。催化劑廠現有水源三種，分別是過濾水、化學水、酸性水，考慮酸性水對真空泵部件的腐蝕，排除使用酸性水代替過濾水的辦法。綜合考慮，利用化學水代替過濾水作為真空泵的工作液。化學水的硬度較過濾水下降很多，可以降低真空泵發生結垢的幾率。

3.4水溫過高的解決措施

對水環式真空泵用水系統流程進行了優化。為了解決容-38的過濾水得不到及時補充降溫的問題，對用水流程做了以下優化，真空泵所用的工作液不再自流至容-38中循環使用，而是自流至容-34，經泵-34輸送至尾氣處理單元，作為濕捕水。這樣，通過在容-38內及時補充新鮮過濾水就可以有效地控制容-38的水溫。第二，將真空泵的工作液入口閥更換為可控制流量大小的閘閥，將閥門由DN80mm更換為DN50mm，以便更好控制水量，經過閥門開度調整試驗，將流量控制在6m3/h，既可以控制水溫，同時有利于降低水量消耗。

4改造方案

機組實際運行存在問題的主要原因是工作液的溫度偏高，內環境較差。為解決這些問題，需要降低工作液溫度，公司結合真空泵組原有工作系統和工程的特點，進行了系統改造。改造系統增加了1臺自制水封和部分管道及閥門，通過利用工業補水水溫較低、水質較好的特點，實現改造系統與原有工作系統的耦合。當外界環境溫度較高時，利用工業補水作為工作液開式循環冷卻和密封，此種循環方式可以一直保證進入真空泵內的工作液為低溫的液體（20～25℃），極大地降低了工作液的溫度。系統改造的主要特點：第一，充分利用工業補水水溫低、水質好的特點，優先進行真空泵內冷卻使用，最后至凝汽器進行補水，實現了水的階梯利用。第二，改造系統工作液溫度低，能夠徹底解決因夏季溫度高而機組出力不足和氣化結垢的問題，提高機組運行的經濟性和安全性。第三，改造僅增加1臺自制的水封和部分管道閥門，投資小，收益大。第四，保留原有系統不變，進行外圍系統改造，可方便實現系統間的切換，運行靈活。第五，改造系統簡單，不存在技術難點，運行安全可靠。

5改造后的效果

真空泵改造后凝汽器的凝補水優先進入真空泵充當工作液進行工作，分離器出口的工作液排出進入凝汽器進行補水，補水溫度可以適當提高，這樣可以提高凝結水的溫度，對機組的運行具有一定的經濟性，改造后最主要的效果是工作液溫度由原來50℃降至25℃，運行的背壓也由近13kPa降至8.5kPa，機組由改造前只能實現約90%的負荷，很容易達到100%負荷，提高了機組的出力，具有很好的經濟性。此外，改造以后，大修時未發現管道和分離器等出現結垢現象，噪聲明顯降低，各工況下噪聲測試結果均低于85dBA，說明工作液溫度的降低對機組有很大的影響。

結束語

結合公司具有工業補水的特點，對原有真空泵工作系統進行外圍改造，實現了階梯性的一水兩用。改造后工作液溫度大幅度降低，泵汽蝕問題消除，噪聲明顯降低，提高了真空泵運行的安全性。夏季運行時，機組的出力也能夠很容易由原來的90%額定負荷升至100%額定負荷，提高了機組運行的經濟性。

參考文獻：

[1]丘宇新.水環式真空泵的原理和常見故障分析[J].中國電力教育，2010（Z2）：457-458.

（作者單位：內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司）