水环式机械真空泵选型计算

精心整理水环式机械真空泵选型计算
（业务培训教材）
（4）
苏州和顺泵业有限公司
一.
二.
率，，。

1.启动工况：
众所周知，汽轮机在启动前，凝汽器两侧容积均被空气所占有，水环真空泵需抽吸、排除凝汽器汽侧
汽缸内及抽吸管道内等部位的空气，使凝汽器在规定的时间内达到一定的真空度。

在西欧国家一般要求30分钟内使凝汽器压力达到200mbar～400mbar，以便启动汽轮机。

我国要求启动真空压力为300mmHg相当于上限400mbar(1mmHg=1.33mbar)。

水环式机械真空泵抽吸时间计算公式：
T=（60V k/ns）Ln(P2/P1)
t-----真空泵需抽吸凝汽器真空时间min
V k----真空泵需抽吸空间容积m3
n----启动时，真空泵运行数量
S----真空泵在抽吸压力P1条件下真空泵下抽气量m3/h
P2---真空泵排出口压力mbar
P1---真空泵需要抽吸的真空度mbar
2.运行工况
当汽轮机投入运行后，水环式机械真空泵还需要不断地抽吸漏入真空系统的泄漏空气，随蒸汽带入
的不凝结气体和来不及冷却的蒸汽混合物，以确保凝汽器良好的热交换，维持机组排汽真空度。

（1）确定泄露空气量
A.汽轮机机凝汽器真空系统泄漏量与该机组真空系统主、辅设备制造质量和安
装密封程度有关，但一般可用单位时间内的凝汽器真空下降大小来衡量——
B.
C.
D.
E.
图1 凝汽器运行中泄漏空气流量
凝汽器蒸汽量
2000
1000
700
500
400
300
200
150
100
60
50
40
30
20
15泄漏干空气流量
泄漏干空气量
泄漏空气和气—汽混合物流量的计算
一、泄漏空气量
徜泄漏空气量暂时按德国VDEM特性曲线上查得，以安徽平圩电厂为例，该工程汽轮机低压缸排入凝汽器蒸汽总量为1250T/h，从VDEM特性曲线查得泄漏空气量M G=35Kg/h.
泄漏空气体积流量可按下列公式计算：
V G=（m g×R G×T min）/(P min×100)m3/h
V G——泄漏空气体积流量m3/h
M G——泄漏空气质量流量Kg/h
D DX G G g
通过以上计算，求得了泄漏空气质量流量、体积流量、混合物体积流量和蒸汽质量。

这些流量
值是相互关连的，对于运行中的同一台凝汽器，知道了它的泄漏空气质量流量，经过换算，可求得另一些数值。

水环式机械真空泵制造商常以泄漏空气量数值来加以叙述。

如安徽平圩电厂工程，在运行工况：凝汽器压力0.055ata时，水环式真空泵实际至少需要从凝汽器抽吸气体混合物2608m3/h，但用另一句话来说，即至少需要抽吸干空气重量35Kg/h,二者意义是相同的。

b)ITD值的确定
根据泄漏空气量M G、凝汽器特性曲线和不同的循环水温度t，经过计算，综
合分析选用相匹配
的水环式机械真空泵，平圩电厂的凝汽器是双背压的，其计算结果列表如下：
A、ITD值——指吸入侧压力下饱和温度与水环式机械真空泵入口冷却水温度的差值。

B、设计换热器冷却水进口温度为25℃，水环式机械真空泵冷却水来自循环水，
故真空泵进口水温应考虑到下列因素：换热器进、出口温度端差，随不凝
结气体带入的过热水蒸气引起的温升，真空泵补充凝结水引起的温升等。

C、根据换热器冷却水循环水温25℃和汽轮发电机组额定负荷，在凝汽器特
D℃和
E
F
适的真空泵。

G、平圩电厂已经选定2BW4353-0EK4（转速590rpm）水环式机械真空泵，对
凝汽器低压侧ITD=6℃，P1=1.6”Hg，在泵的特性曲线查得它的抽吸能力
为36Kg/h，高压侧ITD=11.52℃，P1=2.13”Hg，真空泵抽吸能力为80Kg/h。

H、由于平圩电厂高压侧混合物通过连通管流入低压侧后抽吸排除，故应以
低压侧工况来选用真空泵，即选用2B4353—0EK4（n=590rpm）。

I、现在已经知道凝汽器真空系统总的泄漏量为35Kg/h（暂时按VDEM），而
在冷却水温25℃时，真空泵的抽吸能力为36Kg/h，所以运行中只需要开
一台水环式机械真空泵就能维持凝汽器真空，说明真空泵抽吸能力是足够的，后来运行也证明了这一点。

J、然后再计算出冷却水温10℃、15℃、35℃工况下水环式真空泵的抽吸能
根据以上计算结果所列数据表格，可以得出以下几点结论：
1.真空泵入口密封水温度升高时，凝汽器真空下降，绝对压力值升高，饱和
温度也随之升高，饱和温度与冷却水温度之温差ITD减小。

2.凝汽器绝对压力的升高对于水环式真空泵的影响，超过温差ITD减小的影
响，所以泵的抽吸能力是提高的。

3.平圩工程水环式真空泵按凝汽器低压侧的要求选型，真空泵入口密封水温
低于15℃时，为了维持凝汽器特性曲线上吸入侧较低的压力，即小于
0.03atm时，需要开启两台水环式机械真空泵，因为一台真空泵的抽吸能
力已接近或小于凝汽器真空系统总的泄露空气量35Kg/h，而当冷却水温高
于15℃时，只需一台真空泵就能满足要求，所以平圩电厂选择三台
温度：
A．
不是
修正，在此基础上还需对真空泵转速进行修正，最终得出真空泵的实际抽气量。

凝汽器在汽——气混合物的抽出区域，需要考虑过冷度的设计，使部分蒸汽冷却下来，混合物汽体的分压力下降，气体的比例增大，德国按4.17℃进行考虑，美国按4.2℃进行考虑，如果过冷度不同，就会影响真空泵的抽吸能力，目前国内以4.17℃为基准进行修正（按德国VDEM标准）：
根据德国DIN28431.1987《真空技术液环真空泵验收规范》4.2.2条的规定：真空泵气量换算关系如下：
A）转速换算系数：
K1=（n g/n t）
K1———速度换算系数。

n
g———真空泵规定转速rpm。

n
t———试验中测定的真空泵转速
rpm。

由于此次真空泵选用改型2BW4353-0EK4真空泵，真空泵规定转速为：n g——590rpm。

电机规定转速为：n t——594rpm。

B）密封水温修正公式：
K
2=｛（P
1
-P
dg
）×（t
LT
+273.15）｝÷｛（P
1
-P
dt
）×（t
Lg
+273.15）｝
K
2
P1
P dg
P dt
t LT
t Lg
C）
K2=
t LT
t Lg
D）真空泵气量换算系数：
K=K1×K2×K3
故平圩电厂气量换算系数为：K=1.934
V cor=K×V cort
V cort———真空泵实际运行工况条件下抽气量：m3/h V cor———真空泵在标准工况条件下抽气量：m3/h
上文已计算过真空泵抽气量为2608m3/h，换算标准状态下气量为：5044m3/h 查2BW4353-0EK4，真空泵，在P1=55.76mbar，真空泵抽气量为：5022m3/h，基本满足了电厂运行要求（实践也证明了这一点）。

六．关于凝汽器泄漏量方面的研究
凝汽器结构设计问题：
1
机组，
GE A
B
虽然工况不同，而在低压侧选择三台相同型号的水环真空泵，但凝汽器低压侧的泄漏空气量考虑总的真空系统泄漏量的一半，以此选择水环真空泵（即两台运行，一台备用），而平圩电厂工程是以100％的泄漏量来选择真空泵，故真空泵的型号是偏大了一点。

C）德国凝汽器高压侧和低压侧又分为两部分，设有混合物的排出区域，混合物通过该管束，再次有部分蒸汽冷却下来，故采用4.17℃的过冷度。

D）在德国700MW发电厂和1300MW核电站凝汽器与低压侧采用钢性连接，基础部位设置支承弹簧，150MW机组则相反，下部钢性，颈部弹性。

E）我汽轮机泄漏空气量是如何确定的？德国、美国和英国各自有自己的标准，
2.
也增加了泄漏范围，凝汽器和汽轮机低压缸等这些处于真空状态下的设备的尺寸大小主要是由机组容量来决定。

提高汽轮机高、低压密封阀门的密封性，控制凝汽器的制造质量和提高机组的安装质量，是减少泄漏量的最好方法。

当泄漏量减少到一个尽可能小范围内的时候，留下来的任务就是合理地配备抽气系统的事了。

3.机组真空偏低除了真空泵外，还与循环冷却水有关（如偏低，凝汽器换热效果将降低）、凝汽器铜管污染（如结垢、堵塞）、凝汽器水室内有空气、凝汽器胶球清洗装置投入率低，外界环境的影响、轴封系统不易调节等有关。

由此可见，真空泵在选型时须考虑这方面因素的影响。

4.上海电力中试所搞了一套测量凝汽器泄漏量的措施，先后对闸北电厂25MW机
2B W4253-O EK4
水环式机械真空泵
（电站）
标准图纸
苏州和顺泵业有限公司
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（电站）
标准图纸
苏州和顺泵业有限公司2B W4403-O EL4。