火電廠真空系統的改造與運行

李 斌，李曉輝，陳榮軒

(三河發電有限責任公司,河北 廊坊 065201)

0 概況

1 真空泵系統的改造及運行

2016年某發電公司對汽輪機凝汽器真空系統進行了改造，不改變原水環式抽真空系統的設備及功能，在抽真空母管上并接了一臺羅茨-水環高效真空機組。真空泵組改造前后的示意圖分別如圖1、圖2所示：

圖1 真空泵組改造前的示意圖

圖2 真空泵組改造后的示意圖

1.1 原水環式真空泵系統的運行

該發電公司原真空系統在設計時主要以快速啟動和最大的允許漏氣量作為選型原則，存在機組正常運行時真空泵維持系統真空的裕量較大、功率配置過大的問題。而且水環真空泵性能和出力受制于工作水溫度，當夏季工作水溫度較高時，水環泵抽氣能力急劇下降，存在出功不出力、氣蝕嚴重等問題。這種真空泵長期運行，不僅耗電高，且夏天維持的凝汽器真空度低，不利于優化汽輪機效率，從而影響發電煤耗量[1]。

1.2 改造后真空泵系統的運行

在機組啟動建立真空期間，使用原抽真空設備快速啟動真空；在機組正常運行期間，使用羅茨-水環高效真空機組維持真空；在機組真空系統發生嚴重泄漏，羅茨-水環高效真空機組不能維持凝汽器真空時，使用原抽真空設備維持真空；高效真空泵組在檢修或設備故障時，使用原抽真空設備維持真空。原水環式真空泵與新增的羅茨-水環式真空泵設備參數對比見表1。

表1 水環式真空泵和羅茨-水環式真空泵參數對比表

2 改造新增羅茨-水環式真空泵的優點

真空泵系統改造后設備由原兩套水環式真空泵再增加一套羅茨-水環式真空泵。改造新增羅茨-水環式真空泵系統投入運行后，主要有以下優點：

1)提高凝汽系統夏季工況的真空 采用羅茨-水環高效真空機組后，可避免原水環泵夏季時出現的抽汽能力嚴重下降的問題，凝汽系統夏季工況的凝汽真空可能得到一定程度的提高，從而優化汽輪機做功效率，系統運行平穩[2]。

2)減少維護保養費用 采用羅茨-水環高效真空機組后，避免了水環真空泵葉輪和圓盤因為氣蝕而損壞，減少了配件的頻繁更換，提高了水環真空泵的使用壽命，從而減少了水環真空泵的維護保養費用。

3)減少噪聲和震動 采用羅茨-水環高效真空機組后，由于電機功率大幅縮減，所以噪聲和震動會大幅減少。

4)節電效果明顯 機組真空系統節能提效改造項目即在原有兩套水環泵基礎上增加一套氣冷羅茨-水環真空泵組。原有水環泵用于啟動過程，機組正常運行時切換為新泵組運行。新泵組電機容量約為40.5 kw，遠小于原有真空水環泵的160 kw，原水環真空泵運行電流為214 A，氣冷羅茨水環真空泵組運行電流為45 A，節電效果已達到75%以上，同時還能改善夏季凝汽器真空。

3 真空泵系統改造后出現的問題及解決方案

3.1 羅茨-水環真空泵跳閘不能聯鎖啟動備用真空泵問題

羅茨-水環真空泵聯鎖啟動條件如下[3]：

故障樹方法使用時間序列圖和簡化的故障樹，并且可以集成其他任何有效可靠的方法來幫助調查人員對事故分析進入較深的程度，避免過早地停止于表面顯而易見的因素。構建故障樹時首先選擇頂上事件，然后確定頂上事件發生的前提條件或事件，以火災事故為例，前提條件就是點火源、可燃物和助燃物三者同時存在，它們之間的邏輯關系是與門關系。然后繼續分析事件，通過邏輯關系推導直到發現基本事件，基本事件就是事故的根本原因。

1)總管道真空度低于-87 Kpa或羅茨-水環真空泵故障；

2)水環真空泵聯鎖投入。

該發電公司真空泵系統改造后，對該系統二次控制回路進行了檢查，發現當兩臺水環式真空泵正常投入“備用”功能時，運行的羅茨-水環真空泵跳閘時，“備用”狀態的水環式真空泵存在不能可靠連鎖運行的隱患。具體分析如下：

從二次圖(見圖3)可以看出二次回路的控制電源取自控制柜總電源QF0下口A相和B相，通過兩個保險及變壓器將交流控制電送出。當控制柜總電源QF0或其上級MCC電源開關斷開時，會使控制電源失電，會使控制回路中的所有繼電器失電，使對應的接觸器跳開和對應的輔助接點動作，包括接觸器KM1、KM3，而控制柜中的其它空開跳開后，控制電源不會失電。即當羅茨-水環真空泵正常運行時，動力電源QF1跳開，使電機停運，而這時控制電源不受影響，控制回路仍然保持電機合閘的狀態，DCS上的真空泵運行信號也不會消失，導致“備用”的水環式真空泵不能連鎖啟動，帶來汽輪機組真空值下降的風險。

圖3 二次圖

3.2 羅茨-水環真空泵跳閘不能連鎖啟動備用真空泵問題的解決方案

將羅茨-水環真空泵就地控制柜內交流控制回路電源由自控制柜內的380 V總電源開關下口的接線更改至該真空泵電機電源開關下口處，即QF1開關下口，這樣當該真空泵的動力電源QF1跳開時，控制電源也會失電，將會使得DCS上發出跳閘信號，及時聯鎖備用的其它真空泵啟動，避免汽輪機真空度下降的風險。

該發電公司一二期4臺機組都進行過新增羅茨-水環真空泵的改造工作，經檢查存在共性問題，根據上述解決方案全部進行了真空泵電氣邏輯改造，經過試驗驗證，改造達到預期效果。

4 結 語

該發電公司真空泵系統每臺機組由原兩套水環式真空泵增加一套羅茨-水環式真空泵，改造后效果明顯，具體如下：

1)羅茨-水環真空泵連續運行經濟性能明顯，運行電流為45 A左右，顯著低于水環式真空泵大約214 A的運行電流。

2)羅茨-水環真空泵連續運行可靠性能明顯，夏季凝汽器排氣溫度最高至46 ℃左右，均能保持良好的真空。

3)羅茨-水環真空泵連續運行安全性能明顯，當真空泵的動力電源QF1跳開時，控制電源失電，DCS上的羅茨-水環真空泵發出跳閘信號，聯鎖備用的水環真空泵啟動。

4)水環式真空泵按照定期工作要求，定期啟動，保持設備良好備用。