真空泵改造方案

1、300MW汽輪機(jī)真空系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)方案湖南大唐節(jié)能科技有限公司2015年概述目前電站汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的抽真空設(shè)備主要是射水抽氣器和水環(huán)真空泵，特別是300MW及以上機(jī)組基本采用水環(huán)真空泵。這些抽真空設(shè)備，普遍存在以下問題：1）選型偏大設(shè)計(jì)選型時(shí)，主要考慮快速啟機(jī)的響應(yīng)速度（30 分鐘內(nèi)能達(dá)到啟機(jī)要求真空值）和最大的允許漏氣量作為選型原則，但在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，維持系統(tǒng)真空時(shí)有較大裕量。2）效率低水環(huán)真空泵的效率較低，液環(huán)真空泵總效率s××ms等溫指示效率0.920.95，反映實(shí)際壓縮過程與等溫壓縮過程的偏差。0.50.7，它反映葉輪攪動(dòng)液體流動(dòng)的損失。m0.980.99，機(jī)械

2、效率。所以水環(huán)真空的效率很低，一般只有30%左右。3）水環(huán)真空泵抽氣性能受制于工作水溫度的變化水環(huán)真空泵的實(shí)際抽速Q(mào)t=Q15K，K=(P1-Pt)/(P1-P15)Qt水溫為t時(shí)的抽氣量m3/h Q15水溫為15時(shí)的抽氣量m3/hP1水環(huán)泵的吸入壓力KPa Pt水溫為t時(shí)的飽和蒸汽壓力KPaP15水溫為15時(shí)的飽和蒸汽壓力KPa K抽氣量修正系數(shù)當(dāng)工作水達(dá)到 35以上，抽氣能力急劇下降 80%以上，這是因?yàn)楣ぷ魉疁囟壬叩剿h(huán)真空泵入口壓力下對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)發(fā)生了汽化現(xiàn)象，真空泵主要應(yīng)付于抽取汽化蒸汽，導(dǎo)致抽空氣能力大幅下降；同時(shí)，工作水溫度的升高對(duì)真空泵的極限真空值產(chǎn)生較大的影響這是因?yàn)闃O

3、限真空值就是水環(huán)泵工作水溫度所對(duì)應(yīng)的飽和壓力。這是夏季凝汽器端差較大的主要原因。4）水環(huán)真空泵受汽蝕現(xiàn)象影響大，設(shè)備維護(hù)成本高，也影響設(shè)備的安全運(yùn)行，加裝大氣噴射器，雖然可以緩解水環(huán)真空泵的汽蝕，但并不節(jié)能，一般投入大氣噴射器后，水環(huán)泵電流會(huì)增大10%20%，同時(shí)整個(gè)大氣噴射-水環(huán)真空泵組的抽氣能力下降，約為單獨(dú)水環(huán)真空泵的60%左右的抽氣能力。一、汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的真空泵性能參數(shù)及運(yùn)行狀況以引進(jìn)型300MW 濕冷機(jī)組為例，其抽真空設(shè)備一般配置2臺(tái)水環(huán)式真空泵，運(yùn)行方式：一運(yùn)一備，其型號(hào)基本都是353型水環(huán)真空泵，其銘牌參數(shù)如下：型 號(hào)： 2BE1 353抽 速： 4600 m3/h （88.3

4、 m3/min）抽吸壓力： 3.3KPa101.3KPa（絕壓）；排汽絕壓： 101.3KPa電機(jī)額定功率： 110KW 正常運(yùn)行電流： 140A隨著對(duì)機(jī)組泄漏的深入治理，300MW機(jī)組的真空嚴(yán)密性基本都達(dá)到優(yōu)良水平，一般都小于200Pa/min，有的機(jī)組真空嚴(yán)密性只有幾十Pa/min，因此現(xiàn)有的水環(huán)真空泵在正常運(yùn)行時(shí)，抽氣量的設(shè)計(jì)裕量太大，存在嚴(yán)重的大馬拉小車現(xiàn)象，具有較大的節(jié)能降耗空間。另一方面夏季氣溫升導(dǎo)致水環(huán)真空泵抽氣能力急劇下降、造成機(jī)組的真空降低，從而增加機(jī)組熱耗，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。二、羅茨水環(huán)真空泵組節(jié)能改造方案概述針對(duì)目前汽輪機(jī)抽真空系統(tǒng)中水環(huán)真空泵存在的上述問題,高效的羅茨水

5、環(huán)抽真空泵組既可有效解決水環(huán)泵汽蝕、氣溫高時(shí)抽氣性能下降的問題，同時(shí)通過減少過大的設(shè)計(jì)裕量，可以節(jié)電 50%80%。本技術(shù)在貴州黔西電廠#3、#4機(jī)已成功應(yīng)用，節(jié)能效果顯著。實(shí)施羅茨水環(huán)真空泵組改造，并不改變?cè)械膬膳_(tái)水環(huán)真空泵，只是在抽真空母管上并接一臺(tái)羅茨水環(huán)真空泵組。羅茨水環(huán)真空泵組是由一臺(tái)羅茨真空泵和一臺(tái)水環(huán)真空泵串聯(lián)而成的。當(dāng)羅茨水環(huán)真空泵組運(yùn)行時(shí)，蒸汽和不凝結(jié)氣體經(jīng)羅茨真空泵增壓后經(jīng)級(jí)間冷凝器冷卻進(jìn)入水環(huán)泵，由于羅茨真空泵的增壓和級(jí)間冷凝器的冷凝作用，使得水蒸汽基本在級(jí)間冷凝器內(nèi)凝結(jié)，其汽化潛熱由級(jí)間冷凝器的冷卻水帶走，水環(huán)真空泵吸入的氣體基本都是不凝結(jié)氣體；同時(shí)羅茨真空泵的增壓，

6、使水環(huán)真空泵的入口壓力提高一倍，可保證水環(huán)真空泵高效穩(wěn)定運(yùn)行。在機(jī)組啟動(dòng)快速建立真空期間，使用原抽真空系統(tǒng)運(yùn)行；在正常運(yùn)行期間，切換到羅茨水環(huán)真空泵組而將原有的兩臺(tái)水環(huán)真空泵作備用，提高了運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。三、羅茨水環(huán)真空泵組改造方案可行性分析1、安全可靠性分析羅茨水環(huán)真空泵組改造方案是在原抽真空系統(tǒng)中，并入了一臺(tái)高效羅茨水環(huán)抽真空泵組，原有的兩臺(tái)水環(huán)真空泵仍然保留，確保系統(tǒng)安全可靠：1)汽輪機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，原有的兩臺(tái)水環(huán)真空泵按原運(yùn)行方式投入運(yùn)行；2)機(jī)組運(yùn)行正常、真空穩(wěn)定、真空嚴(yán)密性優(yōu)良的情況下，高效羅茨水環(huán)真空泵組投入運(yùn)行、原有兩臺(tái)水環(huán)真空泵作備用；3)機(jī)組真空系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重泄漏，羅茨水環(huán)

7、真空泵組不能維持凝汽器真空時(shí)，原有水環(huán)真空泵聯(lián)鎖投入運(yùn)行滿足真空要求；4)羅茨水環(huán)真空泵組在停泵或設(shè)備故障時(shí)，原有水環(huán)真空泵聯(lián)鎖投入運(yùn)行，羅茨水環(huán)真空泵組入口進(jìn)氣門自動(dòng)關(guān)閉，確保真空要求。5)目前兩臺(tái)水環(huán)真空泵為一運(yùn)一備方式，經(jīng)羅茨水環(huán)真空泵組改造后，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)由羅茨水環(huán)真空泵組維持真空，實(shí)現(xiàn)真空泵的一運(yùn)兩備，大大提高真空系統(tǒng)的安全可靠性：由原有的一運(yùn)一備變?yōu)橐贿\(yùn)兩備。6）羅茨水環(huán)真空泵組的工作效率高，其抽吸的極限壓力值小于500Pa，比原有水環(huán)真空泵的極限壓力值（3300pa）約高一個(gè)數(shù)量級(jí)，符合真空泵選型設(shè)計(jì)的要求，因而其抽吸能力更強(qiáng)。2、 真空泵的抽氣量核算試驗(yàn)測(cè)試表明：在真空嚴(yán)密性

8、合格的情況下，正常運(yùn)行中汽輪機(jī)凝汽器的漏氣量是非常少的。以300MW濕冷機(jī)組為例，在真空嚴(yán)密性為200Pa/min時(shí)，漏入的空氣量約20Kg/h。經(jīng)計(jì)算，在背壓為5KPa時(shí)，真空嚴(yán)密性小于等于200Pa/min的情況下，只要選擇一臺(tái)實(shí)際抽氣量大于1650 m3/h的真空泵即可抽出漏入凝汽器真空系統(tǒng)的20Kg/h的空氣，維持系統(tǒng)的真空。300MW濕冷機(jī)組在夏季的背壓可能上升到12KPa，在真空嚴(yán)密性小于500Pa/min的情況下，只要選擇一臺(tái)實(shí)際抽氣量大于1863 m3/h的高效羅茨真空泵組即可抽出漏入凝汽器真空系統(tǒng)的50Kg/h的空氣，維持系統(tǒng)的真空。由于羅茨水環(huán)真空泵組的羅茨真空泵為干式真空

9、泵，抽氣速率沒有水環(huán)真空泵的工作液水溫的影響，因此夏季羅茨水環(huán)真空泵組的可靠性更高。背壓5KPa真空嚴(yán)密性200Pa/m時(shí)漏入空氣量m3/h現(xiàn)水環(huán)真空泵額定抽速m3/h現(xiàn)水環(huán)真空泵額定功率KW現(xiàn)水環(huán)真空泵正常運(yùn)行電流A羅茨水環(huán)真空泵組額定抽速m3/h羅茨水環(huán)真空泵組額定功率KW羅茨水環(huán)真空泵組正常運(yùn)行電流A16504600110140216048.5483、 高效羅茨水環(huán)真空泵組節(jié)能效果一方面，現(xiàn)有300MW機(jī)組使用的水環(huán)真空泵，配置110KW電機(jī)，水環(huán)真空泵運(yùn)行電流正常為140A。若選用滿足真空嚴(yán)密性200Pa/min抽氣量、總功率為48.5KW的羅茨水環(huán)真空泵組，其正常運(yùn)行總電流為50A，

10、以年運(yùn)行7500小時(shí)計(jì)算，年節(jié)約電量約34萬(wàn)KWH以上。另一方面，高效羅茨水環(huán)真空泵組具有強(qiáng)勁的抽吸能力，極限壓力(絕壓)可達(dá)500Pa以下，而且由于羅茨泵的增壓，使得水環(huán)泵入口壓力提高一倍以上，工作液水溫變化對(duì)羅茨水環(huán)真空泵組的抽氣性能的影響很小，避免原水環(huán)真空泵夏季氣溫高抽氣性能受工作液水溫升高而大幅下降的影響，減小凝汽器端差，提高機(jī)組真空；解決原水環(huán)泵汽蝕問題，大幅降低維修、維護(hù)成本。四、真空系統(tǒng)節(jié)能改造方案滿足在真空嚴(yán)密性小于200Pa/min的工況，選用抽氣量為2160 m3/h羅茨水環(huán)真空泵組。泵組配備一臺(tái)30 KW的羅茨泵及一臺(tái)18.5 KW的水環(huán)泵。1、方案設(shè)計(jì)要求 羅茨水環(huán)真

11、空泵組是由一臺(tái)羅茨真空泵和一臺(tái)水環(huán)真空泵串聯(lián)而成的羅茨水環(huán)真空泵組。（1）設(shè)備要求1） 手動(dòng)閥：入口抽氣管路上設(shè)手動(dòng)閥一個(gè)，作隔離用；2） 氣動(dòng)襯膠蝶閥：羅茨泵入口設(shè)氣動(dòng)襯膠蝶閥一個(gè)，作泵組故障或泵組停機(jī)時(shí)快速隔離之用；3） 羅茨泵：配備的電機(jī)功率比標(biāo)準(zhǔn)配置功率高一級(jí)，以防變功況時(shí)出現(xiàn)過載現(xiàn)象；4） 水環(huán)真空泵：與羅茨泵抽速相匹配；5） 控制箱：設(shè)置泵組的電源、電流、運(yùn)行操作及指示狀態(tài)，并向DCS提供相關(guān)狀態(tài)信號(hào)和DCS遠(yuǎn)方控制信號(hào)；（2）聯(lián)鎖保護(hù)要求1） 羅茨泵有條件隨水環(huán)真空泵泵啟、停：當(dāng)羅茨泵入口絕壓小于10KPa時(shí)，羅茨泵自動(dòng)啟動(dòng)；2） 泵組啟動(dòng)、停止?fàn)顟B(tài)聯(lián)鎖開啟、關(guān)閉羅茨真空泵入口氣

12、動(dòng)蝶閥；3） 泵組故障停機(jī)時(shí)向外發(fā)送故障信號(hào)，由用戶DCS發(fā)出聯(lián)鎖其他備用真空泵。2、設(shè)備系統(tǒng)流程如附圖1所示，真空泵組并接在抽真空母管上，通過管道與抽真空母管相連接，在羅茨真空泵入口抽氣管道上裝設(shè)一個(gè)手動(dòng)閥和一個(gè)速關(guān)氣動(dòng)閥，被抽吸的汽氣混合物進(jìn)入羅茨真空泵增壓后，經(jīng)過級(jí)間冷凝器冷卻后，進(jìn)入水環(huán)真空泵，不凝結(jié)氣體經(jīng)過水環(huán)真空泵壓縮后隨工作液一起排入汽水分離器，不凝結(jié)氣體經(jīng)排氣管直接排大氣。水環(huán)泵工作液采用凝結(jié)水補(bǔ)水。3、相關(guān)專業(yè)設(shè)備及配套接口 （1）汽機(jī)專業(yè) 負(fù)責(zé)羅茨水環(huán)真空泵組的安裝，包括泵組冷卻水的管路連接。（2）電氣專業(yè)羅茨水環(huán)真空泵組有兩臺(tái)電機(jī)：羅茨真空泵電機(jī)、 水環(huán)真空泵電機(jī)。真空泵

13、組設(shè)有控制箱一只，內(nèi)設(shè)電流、電壓指示表各一塊，泵組啟?？刂萍氨Ｗo(hù)等元件，設(shè)備使用電壓等級(jí)為380V。（3）熱控專業(yè) 為確保真空泵的啟停操作、監(jiān)控，羅茨水環(huán)真空泵組設(shè)有電氣控制箱，并提供相關(guān)信號(hào)接口。羅茨水環(huán)真空泵組設(shè)置有以下保護(hù)：1）羅茨泵條件啟動(dòng)閉鎖；2）羅茨水環(huán)真空泵組停泵或故障跳閘聯(lián)鎖關(guān)閉入口氣動(dòng)門；3）羅茨水環(huán)真空泵組停泵或故障停泵聯(lián)鎖啟動(dòng)一臺(tái)大水環(huán)真空泵；4）低真空低至某一值時(shí)（如絕壓10KPa）聯(lián)鎖啟動(dòng)一臺(tái)大水環(huán)真空泵。4、方案實(shí)施（1）設(shè)備設(shè)計(jì)與制造我公司負(fù)責(zé)羅茨水環(huán)真空泵組的設(shè)計(jì)與制造。供貨周期60天，羅茨水環(huán)真空泵組成套設(shè)備包括：包括羅茨泵一臺(tái)、水環(huán)真空泵及配套汽水分離器一套

14、、入口氣動(dòng)閥一只、級(jí)間冷凝器一臺(tái)、控制箱一只。與機(jī)組聯(lián)接管道、電纜由業(yè)主自行采購(gòu)。（根據(jù)業(yè)主要求，我公司也可以采購(gòu)） （2）設(shè)備安裝設(shè)備由供方負(fù)責(zé)發(fā)至用戶指定地點(diǎn)，由用戶自主安裝，（也可委托供方進(jìn)行安裝）設(shè)備提供方負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)。設(shè)備安裝盡量靠近抽氣口，由抽空氣母管通過管道引至羅茨水環(huán)真空泵組入口氣動(dòng)門前，氣動(dòng)門前加一個(gè)手動(dòng)門。（3）設(shè)備調(diào)試 設(shè)備安裝完畢后，按照設(shè)備使用說明書，在供貨方技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)備試運(yùn)。1. 高效羅茨水環(huán)真空泵組試運(yùn) 試運(yùn)的目的：檢查機(jī)組各部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常，無(wú)異音，轉(zhuǎn)向正確，電流正常，無(wú)卡澀，在關(guān)閉進(jìn)口手動(dòng)閥狀態(tài)下，檢驗(yàn)泵組的極限真空值，測(cè)試工作水溫升。2. 高效羅茨水環(huán)

15、真空泵組投入運(yùn)行a) 先記錄機(jī)組負(fù)荷、運(yùn)行參數(shù)；b) 啟動(dòng)羅茨水環(huán)真空泵組； c) 檢查真空低聯(lián)鎖保護(hù)已投入；d) 開啟羅茨泵進(jìn)口手動(dòng)閥、氣動(dòng)門；記錄運(yùn)行參數(shù)變化；e) 停運(yùn)大水環(huán)真空泵，觀察凝汽器真空值變化、負(fù)荷變化；記錄運(yùn)行參數(shù)變化；f) 記錄穩(wěn)定運(yùn)行工況下的參數(shù)。（4）設(shè)備運(yùn)行校核與驗(yàn)收在調(diào)試過程中，測(cè)試羅茨水環(huán)真空泵組的極限真空值達(dá)到設(shè)計(jì)值（關(guān)閉羅茨泵進(jìn)口閥條件下，極限壓力小于500Pa）；在大水環(huán)真空泵停運(yùn)行狀況下，羅茨水環(huán)真空泵組的抽氣能力能維持凝汽器真空值不低于原有大水環(huán)真空泵運(yùn)行時(shí)的真空值。當(dāng)上述兩個(gè)參數(shù)滿足時(shí)，即驗(yàn)收為合格。（5）培訓(xùn)供方負(fù)責(zé)對(duì)用戶運(yùn)行人員和檢修人員培訓(xùn)。五、羅茨水環(huán)真空泵組改造實(shí)例黔西電廠300MW機(jī)組安裝了48.5 K