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水環式真空泵汽蝕原因分析及改造方案

2019/3/17 15:26:39??????點擊:

大唐烏紗山電廠由于每年有較長的高負荷期,所以汽輪機凝汽器水環真空泵長期在高真空條件下運行,特別是夏條件更為惡劣,真空泵轉子葉片材料在抗汽蝕上達到極限,使其使用壽命受到一定影響,經過考察,加裝大氣噴射器有效避免了汽蝕對真空泵轉子的影響,延長了真空泵的使用壽命。

  1、水環式真空泵汽蝕原因的簡要分析烏紗山發電廠汽輪機凝汽器水環真空泵的大小是根據本廠發電機組的設計運行工況選型確定的,當運行在設計范圍之內時,真空泵能正常運行,如相關原因,比如:機組長期滿負荷運行;夏季冷卻水溫度較高或冷卻水流量過小導致真空泵換熱器冷卻效果差,真空泵則會在高真空下運行,相當于接近或處于憋死狀態下運行,由于固有的物理現象,在水溫一定的條件下,真空越高,水溫越高,泵內的水接近沸騰并會產生大量的氣泡,氣泡的產生與破裂過程會對葉輪造成汽蝕損壞,破壞葉輪的動平衡,引起泵體的強烈振動,振壞真空泵的附屬設備(壓力真空表、壓力開關、入口氣動門的反饋裝置等),而且會發出非常大的汽蝕噪聲,這些狀況嚴重影響了真空泵組的安全運行和汽輪發電機組的安全運行。

  2、技術改造方案的依據及詳細說明如果要解決真空泵的汽蝕問題,降低水溫成本較大,降低真空度也就是讓凝汽器背壓上升這樣更不可能,這將嚴重影響機組的帶負荷能力,理想的辦法是在原水溫、系統真空不變的情況下能解決汽蝕的產生,目前最佳的選擇就是給真空泵加裝大氣噴射器,整個真空泵組的抽汽性能會更好,因此凝汽器的真空仍可保證目前水平或更高,但真空泵體內部真空度僅在12Kpa(此時系統真空在3-8Kpa范圍之內),這樣可有效避免汽蝕的產生。

  大氣噴射泵由:噴嘴、吸氣室、和擴壓器組成,其排氣口與水環泵進氣口相連。

  大氣噴射器原理簡介:先啟動水環真空泵,使噴嘴進氣口和排氣口之間形成壓力差,大氣可從噴嘴進入泵內,當壓力差為大氣壓力的1/2時,空氣介質經噴嘴收縮段得到加速,到喉部時可達到聲速,到擴張段可進一步加速到聲速,射向擴散器形成高速射流,并造成吸氣室內的壓力比被抽容器內壓力低,因此被抽氣體吸入室內,由于兩股氣流吸氣室內混合,動量交換產生的損失使氣流速率逐漸減慢,當進入擴散器喉部則降到聲速以下,經擴散器擴張段進一步降低,壓力不斷升高,最后達到大氣噴射器的排氣壓力,即水環泵的吸氣壓力,則水環泵把氣體吸入再排出泵外,即完成吸氣、排氣過程。

  3、技術改造具體的步驟及詳細說明

  3.1、機械改造部分

  可知道改裝后的進氣管路比原來泵組管路加長了700mm左右,增加的零部件在圖上已經標出,如果位置不夠,可將管路上的閘閥改為豎直裝在管路上,這樣就有截斷700mm的管路的余地。

  3.2、泵組控制部分改動(參照圖3)增加壓力開關47a(雙觸點47a1、47a2)其作用是用來控制進氣三通與噴射器三通接管間的氣動蝶閥(16b)以及噴射器上的氣動蝶閥(19a)的開與關,從而控制噴射器的投入和退出。

  3.2.1、當一臺主泵運行時,壓力開關測得壓力小于10kpa(具體可設定)時,大氣噴射器切換閥[16b]關閉,同時大氣噴射器驅動氣體閥門[19a]開啟,當上述兩個閥門動作完成后,大氣噴射器處于投入狀態。

  3.2.2、當一臺主泵運行時,壓力開關[47a2]測得壓力大于14Kpa時(此值可自己設定),大氣噴射器驅動氣體閥門[19a]關閉,同時大氣噴射器切換閥[16b]開啟,當上述兩個閥門動作完成后,大氣噴射器處于退出狀態。

  3.2.3、原來機組壓力開關和壓差開關的設定值均不需改變。

  4、改造后的優點與改造前、后性能及經濟性對比4.1、改造后的優點:①最主要保證了真空泵不會發生汽蝕現象,噪聲及振動將大幅度減少,真空泵的使用壽命將得到提高,已經改造的3號機A真空泵自2008年8月份加裝大氣噴射器以來噪聲及振動將大幅度減少,從未出現過葉輪斷裂、振動過大損壞熱控設備的現象。②由于本機組凝汽器嚴密性較好,在高真空階段加裝大氣噴射器的泵組抽氣性能比單泵更好,同時凝汽器真空始終維持在5-6Kpa左右的理想水平,為提高機組的帶負荷率創造了良好的條件。

  4.2、改造前后的性能、經濟性對比①加裝大氣噴射器前,真空泵內的真空保持在6Kpa左右,加裝大氣噴射器后,真空泵內的真空保持在12Kpa左右,參照真空泵功率曲線,在12Kpa時,其軸功率為113KW,由于凝汽器真空是不斷變化的,所以目前使用的真空泵的抽氣真空也是變化的,所以不能很具體說明軸功率提高多少,一般的我們按6Kpa(功率為99KW)與12Kpa(功率為113KW)相比,

  也就是說加裝大氣噴射器后其功率會增加14KW左右。②加裝大氣噴射器后,真空泵的抽氣性能得到提高,通過我們觀察和DCS上位機歷史曲線顯示,機組的凝汽器真空更穩定,且比原有同比條件下,真空能提高1Kpa左右,且有向更高真空趨勢發展。

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