孫順

【摘 要】隨著我國火力發(fā)電的快速發(fā)展，技術(shù)也在不斷進步，抽真空系統(tǒng)設(shè)備由起初中小機組的射水抽氣器和射汽抽氣器逐漸被水環(huán)真空泵所代替。本文針對公司動力中心水環(huán)式真空泵振動超標(biāo)、出力不足等原因進行了分析，找到了缺陷產(chǎn)生的根本原因，制定了可靠的解決方案，有效提高了水環(huán)式真空泵的安全可靠性，對后續(xù)處理類似缺陷具有參考價值。

【關(guān)鍵詞】水環(huán)式;真空泵;故障

引言

抽真空采用真空泵設(shè)計，系統(tǒng)簡單，效率高，運行維護方便，已普遍用于各火力發(fā)電廠。但在實際使用中，水環(huán)真空泵往往因被抽吸氣體的狀態(tài)和工作液的溫度影響導(dǎo)致其工作性能不理想，機組不能維持穩(wěn)定和高效的運行。針對某工程真空泵實際運行出現(xiàn)的問題，結(jié)合本工程工業(yè)抽汽需要連續(xù)補充除鹽水的特點，提出了工作液密封系統(tǒng)的改造方案，改善真空泵工作的內(nèi)環(huán)境，有利于真空泵的安全運行和提高機組的出力。

1水環(huán)真空泵工作原理

水環(huán)真空泵內(nèi)裝有帶固定葉片的偏心轉(zhuǎn)子，并由電機帶動旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)動可以使工作液在泵體內(nèi)形成數(shù)個轉(zhuǎn)動的液環(huán)，同時，由于這種偏心的安裝，不但形成了一個軸向的壓降，還有一個上下的絕對壓降，這一壓降形成對氣體的吸入動力。葉輪轉(zhuǎn)動時，液環(huán)在葉輪的兩個葉片之間脈動，中間封閉著吸入的氣體。在吸入側(cè)，液環(huán)逐漸遠(yuǎn)離葉輪輪轂，氣體通過圓盤上的吸入口軸向進入泵體，并在液環(huán)帶動下徑向擴散，在排出口，氣體被壓縮并通過排氣口排出，周而復(fù)始，實現(xiàn)氣體排送。

2水環(huán)式真空泵故障問題

2.1真空不足影響機組出力

機組投運以來大部分時間都能夠?qū)崿F(xiàn)滿負(fù)荷運行，但到了夏季，尤其是氣溫比較高的7—8月份，當(dāng)機組出力達到90%額定出力時，再提高出力非常困難，經(jīng)調(diào)各系統(tǒng)運行參數(shù)發(fā)現(xiàn)，凝汽器的真空比較低，對凝汽器真空泄漏進行了檢查，不存在問題，最后發(fā)現(xiàn)真空泵的外冷卻循環(huán)水溫度比較高，超過了33℃，換熱器沒有足夠的換熱面積余量，導(dǎo)致工作液溫度將近50℃，已完全達飽和氣化狀態(tài)，真空泵不能正常工作，凝汽器內(nèi)存有大量的不凝氣體。

2.2水環(huán)真空泵汽蝕

真空泵在運轉(zhuǎn)中，若局部區(qū)域工作液的絕對壓力降低到當(dāng)時溫度下的工作液汽化壓力時，工作液便在該處開始汽化并產(chǎn)生大量蒸汽氣泡。這些細(xì)微的氣泡極易破碎，破碎的過程中會對葉輪產(chǎn)生強烈的撞擊，久而久之葉輪穿孔，最終因無法修補而被迫更換葉輪，嚴(yán)重影響設(shè)備安全、高效運行。機組停運期間對葉輪進行了檢查，發(fā)現(xiàn)葉輪局部有凹凸不平的小坑，葉輪已經(jīng)產(chǎn)生了一定的破壞，但發(fā)現(xiàn)比較及時，影響比較小。

2.3水環(huán)真空泵結(jié)垢

真空泵停機檢修時發(fā)現(xiàn)葉輪、換熱器、管路等與工作液接觸的部分出現(xiàn)不同程度的結(jié)垢現(xiàn)象，其主要原因是工作液的溫度偏高，出現(xiàn)氣化現(xiàn)象，再加上工作液水質(zhì)的硬度超標(biāo)導(dǎo)致結(jié)垢。設(shè)備結(jié)垢后換熱器端差加大，會影響傳熱，內(nèi)環(huán)境變差，結(jié)垢的速度會越來越快，形成不利循環(huán)。

3水環(huán)式真空泵故障處理

3.1機封修復(fù)

機械密封使用一段時間后，存在動靜環(huán)磨損和密封老化現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為漏水和有刺激性氣體泄出。通過對動靜環(huán)進行解體檢查，如果發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重、密封圈老化、彈簧銹蝕等，則予以更換。組合機械密封時應(yīng)按實際測量數(shù)據(jù)來調(diào)整彈簧的壓縮量，若過緊，機械密封的動靜環(huán)表面會因為摩擦大、溫度過高，造成密封端面磨損或燒壞;若過松，則達不到密封要求。過緊時，可在靜環(huán)痤與泵蓋間加墊片來調(diào)整;過松時，可在動環(huán)痤與軸端面間加墊片來調(diào)整。安裝時，動靜環(huán)表面應(yīng)涂潤滑油。機械密封修復(fù)完成后，要進行密封性試驗，每分鐘泄漏量不超過5滴，周圍無明顯脫硫液刺激性氣味為滿足要求，如不能滿足密封要求，應(yīng)對機械密封進行重新調(diào)整。

3.2葉輪修復(fù)

現(xiàn)場所用型號為2BW4253-OMK4真空泵葉輪材質(zhì)與工況相匹配，正常情況下不會出現(xiàn)因腐蝕而造成動平衡失穩(wěn)引起設(shè)備振動超標(biāo)的現(xiàn)象。從解體情況來看，葉輪的損壞一般是由軸承損壞造成旋轉(zhuǎn)軸心發(fā)生變化引起的摩擦、碰撞引起的。對損壞崩裂較嚴(yán)重的葉輪，可更換新備件;對局部掉塊或磨損的葉輪，可采用堆焊、挖補等方法予以修復(fù)。葉輪與軸裝配好后要進行動平衡實驗，實驗合格后方可進行泵的組裝。

3.3結(jié)垢的解決措施

過濾水的水質(zhì)和溫度超標(biāo)是造成真空泵結(jié)垢的主要原因。為此，必須盡可能降低水的硬度、控制水的溫度才能解決真空泵結(jié)垢問題。通過優(yōu)化用水系統(tǒng)流程可以很好的控制水溫，使水溫控制在40℃以下，保證真空泵的用水溫度條件。為了降低水的硬度，需要將過濾水進行更換。催化劑廠現(xiàn)有水源三種，分別是過濾水、化學(xué)水、酸性水，考慮酸性水對真空泵部件的腐蝕，排除使用酸性水代替過濾水的辦法。綜合考慮，利用化學(xué)水代替過濾水作為真空泵的工作液?；瘜W(xué)水的硬度較過濾水下降很多，可以降低真空泵發(fā)生結(jié)垢的幾率。

3.4水溫過高的解決措施

對水環(huán)式真空泵用水系統(tǒng)流程進行了優(yōu)化。為了解決容-38的過濾水得不到及時補充降溫的問題，對用水流程做了以下優(yōu)化，真空泵所用的工作液不再自流至容-38中循環(huán)使用，而是自流至容-34，經(jīng)泵-34輸送至尾氣處理單元，作為濕捕水。這樣，通過在容-38內(nèi)及時補充新鮮過濾水就可以有效地控制容-38的水溫。第二，將真空泵的工作液入口閥更換為可控制流量大小的閘閥，將閥門由DN80mm更換為DN50mm，以便更好控制水量，經(jīng)過閥門開度調(diào)整試驗，將流量控制在6m3/h，既可以控制水溫，同時有利于降低水量消耗。

4改造方案

機組實際運行存在問題的主要原因是工作液的溫度偏高，內(nèi)環(huán)境較差。為解決這些問題，需要降低工作液溫度，公司結(jié)合真空泵組原有工作系統(tǒng)和工程的特點，進行了系統(tǒng)改造。改造系統(tǒng)增加了1臺自制水封和部分管道及閥門，通過利用工業(yè)補水水溫較低、水質(zhì)較好的特點，實現(xiàn)改造系統(tǒng)與原有工作系統(tǒng)的耦合。當(dāng)外界環(huán)境溫度較高時，利用工業(yè)補水作為工作液開式循環(huán)冷卻和密封，此種循環(huán)方式可以一直保證進入真空泵內(nèi)的工作液為低溫的液體（20～25℃），極大地降低了工作液的溫度。系統(tǒng)改造的主要特點：第一，充分利用工業(yè)補水水溫低、水質(zhì)好的特點，優(yōu)先進行真空泵內(nèi)冷卻使用，最后至凝汽器進行補水，實現(xiàn)了水的階梯利用。第二，改造系統(tǒng)工作液溫度低，能夠徹底解決因夏季溫度高而機組出力不足和氣化結(jié)垢的問題，提高機組運行的經(jīng)濟性和安全性。第三，改造僅增加1臺自制的水封和部分管道閥門，投資小，收益大。第四，保留原有系統(tǒng)不變，進行外圍系統(tǒng)改造，可方便實現(xiàn)系統(tǒng)間的切換，運行靈活。第五，改造系統(tǒng)簡單，不存在技術(shù)難點，運行安全可靠。

5改造后的效果

真空泵改造后凝汽器的凝補水優(yōu)先進入真空泵充當(dāng)工作液進行工作，分離器出口的工作液排出進入凝汽器進行補水，補水溫度可以適當(dāng)提高，這樣可以提高凝結(jié)水的溫度，對機組的運行具有一定的經(jīng)濟性，改造后最主要的效果是工作液溫度由原來50℃降至25℃，運行的背壓也由近13kPa降至8.5kPa，機組由改造前只能實現(xiàn)約90%的負(fù)荷，很容易達到100%負(fù)荷，提高了機組的出力，具有很好的經(jīng)濟性。此外，改造以后，大修時未發(fā)現(xiàn)管道和分離器等出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，噪聲明顯降低，各工況下噪聲測試結(jié)果均低于85dBA，說明工作液溫度的降低對機組有很大的影響。

結(jié)束語

結(jié)合公司具有工業(yè)補水的特點，對原有真空泵工作系統(tǒng)進行外圍改造，實現(xiàn)了階梯性的一水兩用。改造后工作液溫度大幅度降低，泵汽蝕問題消除，噪聲明顯降低，提高了真空泵運行的安全性。夏季運行時，機組的出力也能夠很容易由原來的90%額定負(fù)荷升至100%額定負(fù)荷，提高了機組運行的經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1]丘宇新.水環(huán)式真空泵的原理和常見故障分析[J].中國電力教育，2010（Z2）：457-458.

（作者單位：內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司）