解析工作液温度变化对水环真空泵出力的影响及预控措施赵卫东

解析工作液温度变化对水环真空泵出力的影响及预控措施赵卫东

赵卫东

（京能（锡林郭勒）发电有限公司内蒙古锡林郭勒盟026000）

摘要：本文主要介绍了水环式真空泵工作原理，通过数据计算分析工作水温变化对凝汽器压力的影响，同时针对水温过高时直接影响水环式真空泵抽汽流量的问题，提出了具体的预控措施，并提出了具体的可行性改造方案。

0前言

京能（锡林郭勒）发电有限公司一期工程每台机组配备2×100％容量水环真空泵，机组正常运行时，1台运行，1台备用。当机组启动时，为了尽快建立起真空，同时启动2台真空泵。聚集在凝汽器不凝结气体串联接至一个抽真空母管，被真空泵抽出排至大气中。真空泵冷却器冷却水源取自辅机循环水系统，设计水温38℃，辅机循环水通过主辅机二合一间冷塔进行换热，达到真空泵工作水温冷却散热的要求。由于本地区夏季环境温度的变化将导致真空泵每年有3个月工作水温大于30℃，直接制约和影响着水环式真空泵的出力，同时也加速了真空泵的磨损和叶片汽蚀。

1水环真空泵的工作原理

水环式真空泵是目前大、中型机组中广泛采用的凝汽器抽气设备，作用是抽出凝汽器内的不凝性气体，保证和维持凝汽器真空。其叶轮偏心安装在泵体内，启动时向泵内注入一定高度的水作为工作液，当叶轮旋转时，水受离心力的作用在泵体内壁形成一旋转的封闭水环，水环上部内表面与轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成与叶片数目相等的若干个小腔。在叶轮旋转过程中，各个小腔分别进行吸气、压缩和排气等过程。叶轮每旋转一周，叶片间空间（小腔）吸、排气一次，若干小腔不停地工作，如此往复，泵就连续不断地抽吸或压送气体。水环泵在排气时，工作液也不可避免地要和气体一起被排出一部分，因此水环泵的工作液必须连续不断地加以补充，以保持稳定的水环厚度。而且在水环真空泵中，水环除起到抽吸和压缩气体的“活塞”作用外,还起密封工作腔和冷却气体等作用。

2工作水温对水环真空泵抽气流量的影响

水环泵的极限真空取决于工作水温对应的饱和蒸汽压力和水环泵本身的压缩能力。正常情况下,水环真空泵工作水温越低，极限真空越高，且相同抽气口压力下的抽气流量越大,从而在凝汽器压力很低的情况下，水环泵能够抽走凝汽器内的大量不凝结气体。工作水温变化对抽汽流量影响情况详见下列公式：

D工作水温=λD设计水温（1）

λ=（P泵抽汽口压力–P工作水温对应的饱和压力）/（P泵抽汽口压力–P设计水温对应的饱和压力）（2）

通过根据以上公式单一变量分析可知，根据工作水温高于设计温度时，即λ<1，D工作水温<D设计水温时,水环真空泵的实际抽气能力下降，正常情况下必须保证水环真空泵工作水温正常；根据查看不同工作水温的真空泵特性曲线，工作液温度对真空泵性能影响较大，特别是在抽气压力较低的情况下影响更加明显，而真空泵的抽气压力刚好在此范围之内。因此提高真空泵工作性能从改变工作液温度着手切实可行且效果明显。

3工作水温过高对水环式真空泵系统的危害

随着工作时间的延长，由于做功和水蒸气释放汽化潜热会造成工作液温度不断升高，而工作液温度会造成真空泵抽气能力下降，凝汽器真空变差，影响机组经济性，同时还可能会引起真空泵汽蚀，影响安全运行。真空泵工作液由辅机循环水冷却，但循环冷却水温度受气候影响，特别是夏天随着循环水温度升高，真空泵工作液温度将高于设计值。

1）进一步降低机组经济性

随着工作液温度升高，对应的饱和压力不断升高，当水环真空泵抽吸压力小于或等于工作液温对应的饱和压力时，将使部分工作液汽化，真空泵因抽吸自身工质汽化产生的气体挤占真空泵抽气量造成真空泵出力严重不足，不凝性气体将造成传热恶化并在凝汽器内积聚破坏凝汽器真空，水蒸汽中质量含量占1%的空气能使表面传热系数降低60%，从而降低机组经济性。

2）导致水环真空泵汽蚀

真空泵在运转中，若局部区域工作液的绝对压力降低到当时温度下的工作液汽化压力时，工作液便在该处开始汽化，产生大量蒸汽形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以致破裂。在真空泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是真空泵中的汽蚀过程。金属表面出现点蚀现象，严重的会出现蜂窝状损坏如果真空泵叶轮在汽蚀部位有较大的残余应力，还会引起应力释放，产生裂纹，严重影响设备安全高效运行。

4降低工作水温，提高真空泵工作效率的方法

1）加强循环水系统设备维护。由于真空泵冷却水源为辅机循环水，正常运行过程中尽量维持辅机循环水温在38℃以下，在日常检修维护中定期清扫真空泵冷却器。

2）真空泵的吸入管安装冷却喷嘴。真空泵因抽吸自身工质汽化产生的气体,挤占真空泵抽气量,造成真空泵出力严重不足。建议在真空泵的吸入管安装适宜数量冷却喷嘴,从换热器出来冷却后的工作水,大部分回到泵体,保证通过冷凝喷嘴去冷却吸入的蒸汽,可以使大部分蒸汽产生冷凝从而提高真空泵抽气能力。

3）降低真空泵的工作液温度。降低真空泵的工作液温度的简单直接的办法是夏季温度较高时，通过开大间冷塔百叶窗开度、增加循环水量及采取喷雾降温措施降低循环水温，间接降低工作液温度。

4）加装真空泵工作液辅助冷却器。按照以降低真空泵工作液温度为前提思路，配置一套成熟的制冷设备，工作液的温度由真空泵工作液临界温度应达值确定，辅助冷却装置根据设定自动调整将能够可靠灵活的降低真空泵工作液温度。

5结语

本文主要针对水环真空泵在夏季高温段运行过程中易导致工作水温升高的问题展开分析，简述了工作液温度升高后对凝汽器真空的危害，提出了具体技术改造和防范措施。

参考文献：

[1]章建叶凝汽器水环式真空泵的原理和运行[J].浙江电力,2000,(3)

[2]齐复东贾树本马义伟电站凝汽设备和冷却系统[M]．北京：水利电力出版社，1992．