真空泵加装大气喷射器工作水温对真空的影响
浅谈水环真空泵工作液温度对真空度的影响及对策
科 技·TECHNOLOGY54浅谈水环真空泵工作液温度对真空度的影响及对策文_梁大山 重庆市涪陵区三峰环保发电有限公司摘要：本文主要针对重庆市涪陵区三峰环保发电有限公司夏季真空度低进行分析，对厂内抽真空系统进行技术分析和改造加装冷却装置，从而提高汽轮发电机组的效率，达到节能降耗、挖潜增效的目的。
关键词：真空泵工作液；管式换热器；节能降耗Influence of Working Fluid Temperature of Water Ring Vacuum Pump on VacuumDegree and CountermeasuresLiang Da-shan[ Abstract ] This paper mainly analyzes the low vacuum degree of Sanfeng environmental protection power generation Co., Ltd. in Fuling District of Chongqing City in summer, carries out technical analysis on the vacuum system in the plant and retrofits the cooling device, so as to improve the efficiency of the steam turbine generator unit, and achieve the purpose of energy saving, consumption reduction, potential tapping and efficiency increasing.[ Key words ] vacuum pump working fluid; tubular heat exchanger; energy saving and consumption reducing涪陵三峰环保发电有限公司一期建设投产运行2台日处理500t垃圾的焚烧炉，余热锅炉采用的是中温中压、单锅炉自然循环炉，汽轮机使用南京汽轮机18MW和18MW的发电机。
真空泵改装方案
编号：汽机-201004-28真空泵改装喷射器项目实施方案一、项目组织二、技术实施方案我厂#2A真空泵2010年4月15日出现解体发现该泵有一块200*100mm的叶片脱落，并且把该叶轮页顶约有300mm宽、5mm深的磨损，约有15处不同程度的裂纹。
#2B真空泵也出现8处不同程度的裂纹。
以上缺陷出现主要是真空泵在运行过程中，由于真空度较高或水温较高的情况下，真空泵叶轮容易发生汽蚀现象，结果导致叶轮损坏、噪声超标、振动超标。
另真空泵叶轮在真空度较高的环境中容易对金属进行长期疲劳损伤，降低金属抗疲劳能力下降，导致设备损坏。
真空泵的安全运行对机组经济安全运行非常重要，理想的办法就是在原水温、系统真空不变的情况下能解决汽蚀的产生，通过对真空泵进口改造成P型喷射器，P型喷射器由喷嘴、混合室、扩散管等部份组成，当接上水环真空泵时，真空泵抽吸的气体经喷射器的喷嘴形成高速气流。
由于气体的粘滞作用，将混合室内的气体带走，形成真空。
大气喷射器又叫大气喷射真空泵,可以直接利用常压大气作介质，可以按一级、二级、三级串联工作。
加上大气喷射泵后，当发电机组在冬季运行时，整个真空泵组抽气性能会更好，因此凝汽器真空仍可保证在目前水平或者更高。
但真空泵本体其内部真空度仅在12KPa左右（此时系统真空在3～8 KPa范围之内）,这样就可有效避免气蚀的产生。
大气喷射泵由喷嘴、吸气室和扩压器组成。
其排气口与水环泵进气口相连，如图示；改造后的真空泵最主要的保证真空泵不会发生汽蚀现象，噪声及振动将大幅减少；真空泵的使用寿命将得到提高，真空泵叶轮的几乎不用维护。
同时如凝汽器的严密性较好，在高真空阶段时整个泵组抽气性能会比单泵更好，因此凝汽器真空仍可保证在目前水平或者更高。
改造方案如下：1、本系统改造时我厂真空泵厂佛山水泵厂设计并提供相应的改造设备，该系统以用于多家电厂；2、机械部分改造：机械部分的改动主要是将原来真空泵组的进气三通拆除,装上厂家提供的喷射器组件（进气三通、进气三通接管等零部件由佛山水泵厂提供）。
真空泵工作水温对循环水系统优化运行目标值的影响_胡勇
第4 期
胡 勇等： 真空泵工作水温对循环水系统优化运行目标值的影响
305
图 4 工作水温度与抽气口最低压力的关系
图 7 1 机 2 泵时凝汽器变工况特性
（ 10）
2． 1 工作水温对凝汽器压力的影响
真空泵技术参数如表 1 所示。
表1
真空泵技术参数
项目
单位 数值
项目
抽吸混合物量 m3 / min 0． 566 吸气室压力
干空气流量
kg / h 40． 82 抽气温度
饱和蒸汽流量 kg / h 89． 81 工作水温
单位 kPa ℃ ℃
数值 3． 386
使机组净增功率最大的值。 机组净增功率如下［3］：
ΔN = ΔNT － ΔNp
（ 1）
式中，ΔNT 为汽轮机组由于真空提高而增加的功率，kW； ΔNp 为提高真
空循环水泵多耗的功率，kW。
相邻的离散循环水 流 量 产 生 的 净 增 功 率 相 同 的 点 为 等 效 益 点 ，离
散优化原理就是在给定机组负荷和循环水入口温度下，找到等效益点，
汽器特性、循环水 泵 特 性 以 及 抽 气 器 特 性 的 最 优 化 问 题 。 对 于 流 量 可
以连续调节的循环水系统，可以不断调节循环水流量以达到最佳真空，
但对于由定速循环水泵组成的循环水系统，不能连续调节流量，因此往
往不能达到理论上 的 最 佳 真 空，只 能 在 几 个 离 散 的 流 量 值 中 选 择 一 个
循环水泵耗功 kW / h 1 465 2 079 3 062
单级水环真空泵带大气喷射器设计计算
单级水环真空泵带大气喷射器设计计算来源:真空技术网()淄博真空设备厂有限公司作者:燕文奇目前我国水环真空泵的生产主要以极限压力为33 hPa 的单级泵为主，该类真空泵使用的最低吸入压力一般为80 hPa 左右。
因为受水的饱和蒸气压的影响，当入口压力低于80 hPa 时泵的抽气能力与常用的吸入压力400 hPa 左右相比大大降低。
因此在真空系统要求入口压力80 hPa 以下时，可采取配大气喷射器的方法。
对于极限压力为33 hPa （有的单级水环真空泵极限压力为160 hPa）的单级水环真空泵配一级大气喷射器时极限压力可达15 hPa 以下，而在入口压力为50hPa 时有较大的吸气量。
由于文献[1]已对极限压力为160 hPa 的单级水环真空泵带大气喷射器的设计进行了详细的论述，因此本文仅对极限压力为33 hPa 的单级水环真空泵配一级大气喷射器的设计和使用作简要的介绍，供参考。
1、设计点即大气喷射器入口压力ps 的选择众所周知，国内外水环真空泵的标准及生产商的技术资料均规定泵的各项技术性能指标是以进水温度为15℃为依据而得出的，样本上的极限压力33hPa 也是在该水温下试验得出的。
而在实际使用中一般温度在20℃~30℃之间，有时达35℃。
当进水温度接近30℃时，单级水环真空泵的极限压力仅达到50~60 hPa。
而许多真空系统如发电厂抽气系统，精细化工及制药行业的一些真空系统均要求在40~60 hPa 时能有一定的抽气能力。
因此设计工况点可确定为入口压力为50 hPa 点。
9、结束语极限压力为33 hPa 的单级水环真空泵带一级大气喷射器可在入口压力40~70 hPa 之间得到较大的抽气量，但如何获得最佳的效果，需要经过试验验证，特别是关键几何尺寸———喷咀喉径、扩压器喉径及其组合最为关键，即最优的喷咀喉径、扩压器喉径及其面积比可使工况点得到理想的气量，当然前提是水环真空泵在工况点的气量要达到设计要求。
抽气器水箱水温对汽轮机真空的影响
抽气器水箱水温对汽轮机真空的影响摘要：常见影响汽轮机真空的因素，简述抽气器工作状况与射水箱水温关系对汽轮机真空的影响。
关键词：汽轮机抽气器水温真空凝汽设备运行的好坏对整个汽轮机机组的安全经济性有很大影响，影响凝汽真空主要有三项，一是冷却水进口温度twl，与季节与开式循环等冷却方式相关；二是冷却水温升，与循环冷却水量相关，冷却水量越大，温升越小；三是传热端差δt，传热端差主要与铜管表面清洁程度有无结垢以及凝汽器内积聚的空气量相关，其他如蒸汽负荷和循环水入口冷却水温对端差也有影响，另外如果凝汽器热井内水位控制不当，水位过高，使部分冷却水客被淹没减少受热面积，会使热井水温下降，端差可能会上升。
以上三种原因，是凝汽器真空的主要影响因素，还有一种重要因素，一般书本中都没有详细介绍，很容易忽略，即抽气器水箱水温；它表现为凝结水过冷却度。
1、凝结水温度的监测在实际运行中，由于真空系统不严密，有少量空气漏入，并且蒸汽中会有少量的空气，在凝汽器中，蒸汽中空气含量可能达到0.01%，量虽然少，但危害严重。
主凝结区空气平均分压很小，汽水混合物流向冷却水管，蒸汽在冷却水管表面凝结为水膜后滴下流走。
在向下流动的过程，在冷却水管外围，空气分压力逐渐增加，部分蒸汽分子只能通过扩散靠近冷却水管外侧，从而阻碍蒸汽的凝结过程，传热系统大大下降，可能从正常的2500 j/(m2.s.K)左右下降到2000 j/(m2.s.K)以下，使真空下降。
根据道尔顿气体分压定律，Pc=Ps+Pa,其中Ps为蒸汽在凝汽器内的分压。
在空气分压力上升时，蒸汽分压力Ps下降，由Ps所对应的饱和温度即凝结水温必然下降。
凝结水温低于凝汽器入口压力对应的饱和温度的现象称为过冷却度，由于部分凝汽器铜管外表面形成的水膜受到冷却水过冷却，凝结水膜平均温度低于蒸汽的饱和温度，在正常运行时，中大机组过冷却度在0.2~0.5℃以下。
过冷却度增加的主要原因是漏入的空气量增加，或抽汽设备工作状况变差。
水温、进水量、水压对水环真空泵抽气量的影响
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
水温、进水量、水压对水环真空泵抽气量的影响
根据气体的道尔顿定律可知，混合气体的压力等于组成气体的各种成
分的分压力之和，因而水的饱和蒸汽压对泵的抽气量的影响必然会存在，特别
是在水温较高、吸入压力较低(真空度较高)时，对气量的影响更为显著。
由于国内外水环真空泵的技术文件上的气量值都是在泵进水温度为15 ℃条件下得出的，因此在选泵时应考虑到实际供水温度对气量的影响。
水温对气量的影响，可举例计算说明。
根据标准GB/T 13929《水环真空泵和水环压缩机试验方法》规定，水温对水环真空泵抽气量的影响系数K1 可用下式计算。
式中：p1 泵入口气体压力(绝压)，hPa；
p15 水温15 ℃时饱和蒸汽压，17.04 hPa；
pt 水温为t ℃时饱和蒸汽压，hPa；
假如供水温度为30 ℃，其饱和蒸汽压为42.42 hPa，当入口气体压力为400 hPa 时，水温影响系数K1=1.07，即由于水的饱和蒸气压的影响使抽气量与进水温度15 ℃时相比降低了7%，假如入口压力更低而水温更高，对气量的影响就更大了。
因此在应用中应尽量降低泵的进水温度。
进水量的大小对气量也有一定的影响。
进水量过大，对气量增加并不明显，相反会增加泵的轴功率。
进水量过少，间隙的密封作用减弱，气量降低，
水温也升高过快。
因此真空技术网(chvacuum/)认为合适的进水量也是使泵正常工作必不可缺少的一个条件。
目前各制造厂的技术说明书中均给出了泵的进水
量要求，通常都是经过试验得出的，可按说明书中要求供水。
在使用中也可安
装流量计显示流量的大小，用调节阀门来控制。
水环真空泵加装大气喷射器的应用与分析
水环真空泵加装大气喷射器的应用与分析苑鹏（云南大唐国际红河发电有限责任公司，云南开远661600）摘要真空泵发生汽蚀会造成设备损坏，可靠性降低，机组运行时会出现极限抽吸能力不足等问题。
大气喷射器的作用是利用大气压相对于真空泵的压差，产生空气射流，在喷射器内获得比真空泵更低的抽吸压力，从而提高真空泵的极限抽吸压力，防止真空泵汽蚀，消除噪音和振动，起到保护真空泵的作用，同时也能保证机组真空系统安全稳定运行。
关键词水环真空泵汽蚀大气喷射器真空1前言云南大唐国际红河发电公司一期2 x 300MW机组的真空系统均配置广东佛山泵业生产的2BW4353-0EK4型水环真空泵，该型号水环式真空泵是佛山泵业引进德国西门子技术，全套生产的国产设备，该泵的特点是抽吸能力较强，运行经济可靠。
机组启动时两台泵同时运行，正常运行时，一台运行，一台备用。
最低吸入压力（极限真空度）：3300Pa，抽吸能力≥54 kg/h(入口压力3.4kPa，冷却水温15℃时)。
两台机组投产以来，随设备运行时间增加，真空泵汽蚀造成设备的可靠性降低，以及电厂对真空系统完善的要求，提高机组经济性、可靠性，所以对#1机组的真空泵进行改造。
如何消除真空泵汽蚀，目前广泛采取的做法有：降低真空泵工作水温度、降低真空泵入口抽气温度、以及在真空泵加装大气喷射器等。
采用降低工作水温的方案，只需有冷却水源（如湖、河水），此类改造条件比较简单，但受到环境限制，我厂并不具备这种冷却水源，经系统内多家电厂调研，决定采用真空泵加装大气喷射器的方案。
由于此次改造在云南省内火力发电厂中尚属首次，希望能给其他兄弟电厂提供一些借鉴和参考。
2 改造前运行情况工作原理：水环真空泵叶轮是偏心安装的，在泵体中装有适量的工作液（电厂一般采用凝结水）。
运行时，由于离心力的作用，水形成了一个泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。
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和叶片数目相等的若干个小腔。
#2机真空泵对真空影响的实验报告
#2机真空泵对真空影响的实验结果报告近段时间发现#2机组在目前的运行方式下，保持一台真空泵运行时，在增启另一台真空泵时，发现机组真空会升高0.4-0.5KPa，针对该问题近期组织过多次真空系统查找，未发现系统有明显漏点，同时近期也做过多次真空严密性试验，结果都在良好接近优秀；针对此种情况，我于12月19日前夜班专门组织展开试验，试验情况如下：1.17:07分，在两台真空泵都运行的情况下，停A真空泵，12分钟后#2机真空由-95.75KPa降至-95.33KPa，（↓0.4KPa），然后开始回升，18:04回升至-95.64KPa基本保持稳定，与最初真空只相差0.1KPa。
2.18:08分，重启A真空泵保持两台泵同时运行，真空由-95.67KPa开始(18:14)升高至96.2KPa（↑0.53KPa）开始回头，18:37降至95.8KPa稳定，与启泵前只相差0.13KPa，随后由于外界温度下降循环水温也下降，真空缓慢上升至96.0KPa。
3.19:36分，将B真空泵停运，真空由96.0KPa开始下降至95.6KPa开始（19:47）回头，20:19升高至95.9KPa稳定，与停泵前只相差0.1KPa。
4.21:05分，保持A真空泵单泵运行，开始对A真空泵分离器进行换水，真空由95.6KPa很快上升至96.2KPa，升高0.6KPa（期间可能也有供热量增加、负荷减少的缘故），但换水效果应是主要原因，随后各值可继续再进一步作试验。
5.经试验，凝汽器热水井水位在1500mm与200mm之间升高与降低对机组真空基本无影响。
综上分析：近期由于进行冬季单机运行生水节水工作的开展，一方面降低了工业水压力（由0.44MPa降低至0.36MPa），第二是节流了机房工业水回水门（由原先的3/4开度节流到1/5左右），因此导致真空泵冷却器工作效率降低，真空泵密封水温度高，此时增启另一台泵时，由于另一台泵密封水温低，所以短时间（10分钟左右）内真空会升高0.4-0.5KPa，但运行30分钟以后由于这台泵密封水温度也逐渐升高，真空也逐渐回头，与启泵之前相差不多。
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图 ２ 加装前置喷射器原理 图
表 １ 试 验 记 录 表
真 空泵加装大气 喷射器工作水温对真 空的影响
蔡高翔
（ 华润 电力（ 常熟 ） 有 限－ ２ ＇ － ￣ 江苏常熟）
摘要 关键词
华润电力（ 常熟 ） 有限公 司 ３ ： ， ＜ ６ ０ ０ Ｍ Ｗ 机组 的真空泵于 ２ ０ １ １ 年改造加装 了前置喷射 器， 主要 目标是 消除夏季因＿ Ｙ － 作 水温 水环式真空泵
存 在 着 较 大Hale Waihona Puke 的局 限性 。 真 空 泵 加 装
机组真空严密性在合格范围内； 机组 负荷稳定 ， 真空泵及其
大气喷射器具备正 常运行条件 ； 模拟夏季运行情况 ， 机组带两 台
真空泵运行 ， 工作水温最高调至夏季实际水温 ３ ５℃附近。
４ ． 试 验 项 目及 方 法
（ １ ） 稳定机组运行负荷 。 （ ２ ） 通过改变两台真空泵冷却器冷却水入 口门开度 ， 调整真 空泵工作水温在 １ ０ — ３ ５ 变化 ， 待水 温稳定后 ， 记 录不 同真空
泵 体
泵 入 口加 装 大气 喷射器 ， 其原理 是
通 过 喷 射 器 提 高 真 空泵入 口压力 ， 真 空 泵 入 口压 力
吸气 孔
液 环
６ ． 试验分析 从试验结果的数据看 ， 真 空泵不带喷射器运行 ， 工作水温＞ ２ ５℃时 ， 机组真空下 降很快（ 图３ ） ， 而真空泵投 入喷射器 后运 图 １ 真空泵工作原理示意图 行， 工作水温从 １ ０ — ３ ５ ｑ ｃ 机组 真空基本无变化（ 图４ ） 。 由于水环 真空泵工作介质为水 ， 这就决定 了其极限抽吸真空 ， 不 可能超过
确定水温对真空泵独立抽气能力 的影响 ；观察水 温对真空 泵加装大气喷射器后 ， 对抽气能力的影响。
２ ． 试验时间、 机组 和仪 器 ２ ０ １ ２ ． ０ ２ ． ０ ｌ 试 验 ，３ 机 组 。采 用 远 红 外 测 温仪 测 温 。 ３ ． 试 验 条件 及 要 求
１ ） 。 由于真空泵用水作 为工作介质 ， 故真空泵入 口的绝对压力值
泵工作水温（ 以冷却器出 口水温 为基准 ） 下机组的排汽温度及运
行真 空值 。
吸气 口 叶轮
大气 喷射器 改造 ， 是 目前 较 为 有 效 排气
的 提 高 夏 季 真 空 泵 抽 吸效 果 的 措 排气 施， 主要 是 在 真 空
（ ３ ） 分 别记录相 同条件下两 台真空 泵切 除大气喷射器运行 （ 关闭喷射器人 口气动阀 ） 以及两台真 空泵投入大气喷射器运行 时的排汽温度及运行真空值 ，切换完 喷射器后需要等机组真空
理论上的极限值等于工作水 温对应 的饱和压力 ，夏季真空泵工 作水的温度就决定 了真空泵入 口的绝对压力 ，从而在很大程度 上影 响着凝汽器 的真空 。夏 季 由于苏 南地 区循 环水温能 高达 ３ １℃， 真空泵实际工作水 温最高可达 ３ ５ ℃左右 ， 查焓熵表可知 此时真空泵入 口极 限真空仅为 ５ ． ６ ｋ Ｐ ａ ， 所以单极水环式真空泵
Ｔ Ｈ１ ７
度升高影响真 空泵 出力的情况， 提升凝 汽器真空， 改造后 为验证这一效果， 进行 了真 空泵的变水温试验 。 大气喷射器
文 献标 识 码
凝汽器真空
Ｂ
１ ． 试 验 目的
中图分类号
２ Ｂ Ｗ４ ３ ５ ３ 型单级水环式真空泵 （ 山东淄博纳西姆泵业有 限公司生产 ） ， 工作水源为闭式水 ， 冷却水 源为开式循环水 ， 正常 情况下 ２用 １ 备。 其工作原理是利用叶轮旋转使水形成水环 ， 转 子为上下偏心布置 ， 气体从下部吸人 ， 经叶轮压缩后和部分工作 水一起从上部排入气水分离器 ， 其中气体排入大气 ， 水进入冷却 器冷却后再进入真空泵进行下一个循环 ， 工作原理见示意图（ 图
温在很 大幅度上升时 ，由于喷 射器的投入 会使得机 组真 空不
会 有 明 显 的 降低 （ 图２ ） 。
经过调研分析 ，决定对 厂里 的水环式真空泵进行加装前置
大气喷射器改造 ， 改造 ２ ０ １ １ 年底完 成 ， 为验证改造后 大气 喷射
器作用 ， 公 司汽机专业人员 ， 会 同发电部于 ２ ０ １ ２年 ２月进行 了 变水温试验 ， 观察在不 同水温下投入 和切除大气喷射器 ， 水温高 低对于凝 汽器真空 的影响 ， 可以代表改造前和改造后的效果 。
提 高 使 得 真 空 泵 内工 作 水 对 应 饱 和温度 提高 ， 当将
真空泵入 口压力 提高时 ， 水饱 和温 度也随之提高 。当真空泵水
其工作水温对应 的饱和压力 。随着工作水温在 ２ ０ ３ ５ ℃， 其极 限抽吸能力急速下 降，夏季工作水温高时就将对机组真空产生
较大影响 。 在真空泵入 口加装大气喷射器后 ， 喷射器成 为第一级 抽汽 、真空泵变为第二级抽汽 ，通过喷射器提高真空泵入 口压 力 ，真空泵入 口压力提高使得真空泵 内工作水对应饱 和温度提 高。 所 以即使真空泵水温有较大幅度上升时 ， 由于喷射器 的投入
会使得机组真空不会有明显的降低。当工作水温 ≤２ ０ ℃时 ， 真 空泵投用喷射 器与切除喷射器对机组真空基本没有影 响，但夏
囫 设 备 管 理 与 维 偿２ ０ １ ５ № ４
ｆ （ １ ０ ｏ ＋ ４ ｐ ） ｋ Ｐ ａ
ｍ加
ａ
一
一
一
器
９ ０
８ ５
稳定 ５ ｍｉ ｎ后 再记 录 。 ５ ． 记 录 表格 （ 表１ ） 大气压 １ ０ ２ ． ９ １ ｋ Ｐ ａ ； 机组严密性 ２ ２ １ Ｐ ａ ／ ｍ ｉ ｎ ； 循 环 水 进 口温
度 ７ ． ６ ／ ８ ｏ Ｃ； 出 口温 度 ２ ３ ． ７ ／ ２ ３ ． ６ ℃。