北京快3水环式真空泵在火力发电厂的应用

日期:2020-11-16 15:50

  水环式真空泵在火力发电厂的应用_电力/水利_工程科技_专业资料。第 20 卷第 3 期 2007 年 9 月 江西电力职业技术学院学报 Vol.20,No.3 J our nal of J iangxi Vocational and Technical Coll

  第 20 卷第 3 期 2007 年 9 月 江西电力职业技术学院学报 Vol.20,No.3 J our nal of J iangxi Vocational and Technical College of Electr icity Sep.2007 水环式真空泵在火力发电厂的应用 朱佩锋 (国电九江发电有限公司,江西 九江 332000 ) 摘 要: 介绍了水环式真空泵工作原理、 技术性能、 结构特点等, 将水环式真空泵与其他抽气设备做了比 较, 并对其优化运行进行了探讨。 关键词: 抽真空设备; 水环式真空泵; 性能; 比较 TK264. 14 A 1673-0097( 2007) 03-0014-( 03) 文献标识码: 文章编号: 中图分类号: 0 前言 本 文 以 德 国 西 门 子 公 司 ELM O —F 系 列 中 的 2BW 1-353-0 型水环式真空泵为例, 介绍了水环式真空泵 工作原理、 技术性能、 结构特点、 运行方式优化等情况。 从而实现了抽吸真空的目的。 这其中, 工作水起到了以下 作用: ①有如活塞; ②冷却抽出的气体; ③冷凝抽出的水蒸 汽。 1.2 系统组成 2BW 1-353-0 型水环式线 型 水环式真空泵、 低速电机、 气水分离器、 前置抽气器、 工作 水冷却器、水位装置及相关的管道、阀门和控制设备组 由凝汽器抽出的气体经吸入 成。泵组的工作流程见图 2, 2 162 ) 、 逆止阀 (163 ) 、 气动蝶阀 (161、 ) 、 管道 (160 ) 口 (N1. 进入线 ) , 由真空泵排出的气体经管道 (170 ) 进 2 入气水分离器 (080 ) , 分离后的气体经气体排出口 (N2. ) 排入大气。分离出来的水与通过水位调节器 (221 ) 工作水 1 工作原理及泵组系统组成 1.1 工作原理 水环式真空泵是一种容积泵。如图 1 所示, 叶轮与泵 壳不是同一轴心而是有一定偏心值, 当转子转动时, 会使 转动部分容积逐渐增大而吸气,逐渐减小就会将气体排 偏心安装在充有适量工作水的泵体内, 带有 出。 具体地说, 若干前弯叶片的转子在泵体内旋转时,会形成一个与泵 体近似的水环, 水环、 叶片及泵两侧端盖围成若干个小空 间。转子每转动一周, 每个小空间均由小到大、 由大到小 发生周期性变化。 当空间变化过程为小到大时, 该空间就 会产生真空, 经进气口吸入气体。 当空间变化过程为大到 小时,该空间则会产生压力,气体被压缩后经排气口排 出。 当转子连续转动时, 泵会不间断地进行吸、 排气过程, 1 转子; 2 轮毂; 3 泵壳; 4 进气口; 5 水环; 6 自动调节排气口 图1 线 收稿日期: 作者简介: 朱佩锋 (1970-) , 男, 江西万载人, 工程师. 第3期 朱佩锋: 水环式真空泵在火力发电厂的应用 15 的补充水一起进入冷却器 (130 ) 冷却后, 进入真空泵。 ) 接通, 打开蝶 当大气喷射器运行时, 压力开关 (741 阀 (191 ) , 关闭蝶阀 (162 ) , 大气喷射器便投入运行。 2 结构特点 为了在整个吸入压力范围内真空泵的容积效率和等 温压缩效率得到提高, 2BE1 系列水环真空泵采用了自动 调节式气体出口和形状合理的排气分配板。由于排气分 配板外有一块柔性的聚四氟乙烯板覆盖, 当叶轮压缩腔气 体压力小于气体排出口处压力时, 聚四氟乙烯板受压差作 用覆盖着分配板的排出口。当叶轮继续旋转到叶轮压缩 腔内的气体压力等于外界时, 打开聚四氟乙烯板, 排出气 体。北京快3这样被抽吸气体必定以恒定的压力排出, 避免了由于 该泵还采取了双侧轴 气体过压缩引起的功率损耗。另外, 向吸、 排气结构, 叶轮与主轴热套装配, 叶轮形状为轮毂 中部高于两端部, 加强了叶片的机械强度。为了防止盘根 对轴的磨损, 使用了铬钢保护套。轴封装置即可采用内部 供水方式, 也可采用外部供水方式。2BW 4-353 真空泵组 采用内部供水方式, 即轴封水直接取自真空泵水环, 不需 要任何外接管路和设备。关于真空泵易损部件, 西门子公 不必经常更换易损件, 只有轴封填料由于磨损, 一 司认为, 2BW 4-353-0 真空泵主要部 般需要一年更换一次。另外, 如叶轮、 泵体、 前后分配板、 前后侧盖等都采用镍铬合 件, 金材料, 使真空泵具有抗腐蚀能力。 590r pm 转 速 135KW 功 率 压缩气量 (G) 与吸入压力 (Ps ) 的性能即 G=f (Ps ) 及轴 与吸入压力 (Ps ) 的性能即 N=f (Ps ) 的关系曲线见 功率 (N) 图 3。 图 3 抽气量与吸入压力( ps ) 、 功耗( N) 的关系曲线 运行方式 启动工况( Hogging ) 在机组启动时, 凝汽器、 低压缸及其它真空系统处于 大气状态, 投入汽封后, 只有通过抽真空设备把空气部分 或全部在较短时间内抽出, 以形成部分真空或完全真空, 所以要求抽气设备有较大的容积流量,即称为快速抽真 —H EI标准,以某厂 空设备—Rapi d Evacuat i on equi pm ent 据此标准对该型机组的要求是: 如将 350M W 机组为例, 达到一个符 凝汽器真空系统从大气状态下快速 (30 分钟) 合启动要求的线kPa 以上) , 其抽线 真空泵的抽气量已远远 大于该值 (5000m 3/ ) , 且只需运行在性能曲线的稳定段, h 由此可见,北京快3, 2BW 4-353-0 真空泵是一台很好的启动抽气 器, 可以完全满足机组的启动工况。同时, 一台汽轮机组 都配置两台 100% 容量的真空泵组, 启动工况时, 两台真 空泵一起运行, 更缩短了启动时间。 3.2 正常运行工况( Holding ) 在正常运行工况下, 由一台真空泵运行, 一台备用。 在泵组启动时, 只有当进口蝶阀 (161 ) 的前后压差 < 3kPa (此值可以整定) 时, 进口蝶阀 (161 ) 开启, 凝汽器真空系 统的气体经进口蝶阀 (161 ) 抽入真空泵。这样就避免了因 启动真空泵而引起大量空气经真空泵倒灌进入凝汽器线 技术性能分析和优化运行 (1)技术规范 制造厂 型 号 德国西门子公司 2BE1-353-0BY4-Z (2)性能曲线稳定段( 低真空段) 的分析 从图 3 中的 G=f (Ps ) 性能曲线可知 , 该性能曲线—A 段, 称为稳定( 或称工作段) 。该段的 上分为两段, 基本性能是: 它以一个较稳定的吸气量能逐步提高机组凝 汽器及其系统的真空, 即 G=f (Ps ) 的关系变化平缓, 水环泵 运行稳定, 所以该段可使水环真空泵处于最佳运行状态。 另外, 从性能曲线上还应看到它有较大的吸气量, 即 因此 , 它可在任何恶劣条件下都能保证水环 G=5400 m 3/ h, 的稳定, 以适应大的压缩比, 确保水环线) 高真空区段的性能分析 ( 图 3 中的 G=f (Ps ) 性能曲线还有另一段, 即 A-B-C-C0 段, 该段为高真空段, 水环真空泵在该区段运行时, 表现 出性能的不稳定, 即使吸入压力发生很小的变化, 也会使 吸入气量发生较大的变化。当机组进入正常运行工况时 真空比较高, 真空泵便会在该区段运行。这时, 水环真空 泵从运行机组中吸入的介质不再是理想气体 (空气) , 而 是汽气混合物, 其中蒸汽被冷却和压缩后会变成水, 释放 出较大的热量, 因此, 该段也是水环泵的汽蚀发生区段。 长 此运行, 水环真空泵的叶轮会损坏, 影响寿命, 从而会降 低泵运行的可靠性和安全性。又由于单级水环真空泵要 承受较大的压缩比, 所以它的极限真空会低些, 因此还会 ect or 影响经济性。此时就要将大气喷射器 (Ej ) 投入运行。 ( 4) 实际工作水温对真空泵抽吸能力的影响 当实际工作水温升高时, 真空泵实际抽吸能力下降。 反之, 当工作水温降低时, 真空泵的抽吸能力则增大。因 此, 运行中应保证工作水冷却器的正常运行, 使真空泵的 抽吸能力维持在正常水平。 ( 5) 大气喷射器( Ejector) 的原理和应用 为了克服单级水环真空泵在性能上的缺陷,大气喷 ect or 射器 (Ej ) 和单级真空泵一起组成一套技术性能较完 16 江西电力职业技术学院学报 第 20 卷 真空泵进行抽吸。 真空泵或抽气器在启动工况下抽吸能力 的大小, 直接影响凝汽器建立汽轮机启动真空所需花费的 时间。如果真空泵或抽气器在启动工况下, 具有比额定工 况大得多的抽吸能力, 则汽轮机启动时所需时间将大为缩 1 空气阀;2 喷嘴;3 吸入室;4 混合段;5 扩散段; 6 旁路单向阀;7 水环泵;8 汽水分离器;9 工作水冷却器; 图 4 大气喷射器原理 射水、 射汽抽气器启动性能比较曲线 ELMO- F 真空泵、 善的抽真空设备, 其原理如图 4 所示。由于大气喷射器 (Ej ect or ) 使用的工作介质为大气压力下的空气或水环真 空泵的排气, 所以它工作时不消耗功率, 却可改善单级水 ! ! 环真空泵的工况。这种改善反映在以下几方面: ① 将水环线 左右, 大 大改善了水环真空泵叶轮的工作条件。 ② 它可以延伸原水环真空泵不能达到的极限真空, 扩大了抽真空设备, 尤其是高真空段的性能和范围。 ect or ③大气喷射器 (Ej ) 的流道是圆柱形, 流道规则变 化平缓, 因此, 它可取代水环真空泵在高真空段运行, 以防 止汽蚀, 提高设备的安全可靠性和运行寿命。 ④大气喷射器 (Ej ) 投入运行后, 可以弱化对水环 ect or 真空泵工作水冷却器的技术性能要求。 综上所述 , 在水环泵前串联的大气喷射器 , 实际上是 一个很好的运行抽气器, 但它的设计参数只能按运行条件 予以确定, 根据具体的水环真空泵性能曲线确定大气喷射 器投入运行的切入点 (即曲线中 B 点值) , 绝对不允许设 计成起动抽气器,还应注意其排出参数与水环泵吸入参 数的重叠关系 , 忽视工况的合理变化范围 , 使喷射器在过 载运行, 同样不会获得良好的运行效果。 ( 6) 抽真空设备的良好运行, 与凝汽器的循环水有很 大的关系。当因循环水量和温度变坏使凝汽器工况恶化 时, 被抽出的汽气混合物中的蒸汽分压比会升高, 混合物 中的蒸汽量增大, 影响抽气设备工况, 严重时会使水环真 空泵变成转动式的热交换器。为此, 在讨论优化抽真空设 备运行方式的同时, 这是一个不得不加以考虑的问题。 短。如图 5 所示, 当水环真空泵、 射水抽气器、 射汽抽气器 在 5KPa 吸入压力下, 均具有 100% 容量的抽吸能力。ELM O-F 真空泵在低真空下的抽吸能力远远大于射水抽气 器、 射汽抽气器在同样吸入压力下的抽吸能力。因此 ,水 环真空泵在汽轮机启动时, 建立真空所需要的时间远远小 于使用射水或射汽抽气器建立同样线 正常运行性能比较 德国专家曾作过一些经济比较, 在相同参数条件下, ELM O-F 真空泵每千克 (空气) 小时仅需 正常运行时, 0. 126 马克, 196 马 而射水抽气器每千克 (空气) 小时需 0. (空气) 小 克。与射汽抽气器相比, ELM O-F 线. 而射水抽气器每千克 (空气) 小时则需 079 马克, 0. 31 马克。 6 结束语 从上面分析可得知, 水环真空泵有如下特点: ①控制简单。 ②消耗功率少。 ③运行费用低。 ④入口压力升高时,抽气量会迅速上升 (射水抽气 器、 射汽抽气器会随入口压力的升高而降低抽气量) 。这 种特性有利于启动抽气,且当真空系统在运行中漏气量 增大时, 仅会产生较小的真空降低。 ⑤水环真空泵转速较低, 其噪音和振动会减小。 ⑥泵内无金属摩擦表面。 ⑦ 结构简单, 制造容易, 所以工作可靠、 不容易发生 故障。 ⑧维修简便。 由此可见, 水环真空泵性能良好, 是火力发电厂很好 的抽真空设备,目前它已取代射水抽气器广泛用于大型 机组中。 5 5.1 水环机械真空泵与射水、 射汽器的性能比较 启动性能比较 众所周知, 凝汽式汽轮机在冲转前 , 必须在凝汽器内 而凝汽器真空的建立必须依靠抽气器或 建立一定的真空,