2BW4 353—OEK4型水環(huán)式真空泵技術(shù)改造

摘要：張家口熱電公司2x300MW機組，使用湖北同方高科泵業(yè)有限責任公司生產(chǎn)的2BW4 353-OEK4型水環(huán)式真空泵，水環(huán)式真空泵多次在機組運行期間出現(xiàn)葉輪受到汽蝕而使葉輪破裂，使水環(huán)式真空泵無法運行，影響機組的安全性。針對以上問題通過調(diào)研后，通過給水環(huán)式真空泵加裝大氣噴射器可以減少或消除此問題。2011年9月和11月利用機組停備的機會首先對張熱#1、2機組水環(huán)式機械真空泵進行技術(shù)改造，改后的運行結(jié)果取得了多方面的效益。在改善機組經(jīng)濟性和安全性的工作中創(chuàng)立了一個良好的開端，積累了寶貴的經(jīng)驗，為同類型水環(huán)式真空泵的技術(shù)改造提供了可借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：汽蝕 安全性 經(jīng)濟性

1 設(shè)備概況

張家口熱電公司#1、#2機組分別于2010年2月12日、2009年12月11日投入運營。水環(huán)式機械真空泵為湖北同方高科泵業(yè)有限責任公司生產(chǎn)的2BW4 353-OEK4型泵，2BW4 353-OEK4型水環(huán)式真空泵是將機組凝汽器內(nèi)部的不凝結(jié)氣體抽出，保持機組凝汽器內(nèi)部負壓。水環(huán)式真空泵為容積泵，葉輪與軸為同一軸而不同心的安裝，在電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，而形成吸氣、排氣的全過程，最終將凝汽器內(nèi)部不凝結(jié)氣體抽出排向大氣，維持凝汽器的負壓。（見圖1）當葉輪與泵軸同心時，葉輪在部分充水的泵體中運轉(zhuǎn)時，受離心力的作用，水被甩向泵筒體四周，如圖1（b）所示，形成同心的水環(huán)，該水環(huán)被葉片等分成小水室，因此，小水室中的氣體不會被擴展或壓縮。然而，當葉輪和泵軸裝有一定偏心位置時，葉輪在旋轉(zhuǎn)時，葉輪將水環(huán)分成6個不同容積的腔室，如圖c所示，當葉輪旋轉(zhuǎn)時，腔室1、2、3容積逐漸增大，形成了一個吸氣的過程，當葉輪再次旋轉(zhuǎn)時，腔室4、5、6容積逐漸縮小，形成了一個壓縮的過程，將腔室內(nèi)部的氣體排出，可見，水環(huán)式真空泵的工作可分成吸氣、壓縮、排氣3個過程。水環(huán)式真空泵就是靠這種葉輪與水之間的腔室容積的變化來完成吸氣和排氣的。在機組運行期間多次出現(xiàn)葉輪受到汽蝕而導致葉輪損壞破裂，可見降低真空泵葉輪避免受到汽蝕是保證真空泵安全、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

2 水環(huán)式真空泵存在的問題

①出現(xiàn)的問題。2010年至2011年張家口熱電兩臺機組四臺真空泵葉輪多次出現(xiàn)破裂，而使機組真空泵失去備用泵運行，嚴重影響機組的安全運行。②原因分析。a泵在運轉(zhuǎn)中，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結(jié)破裂的同時，液體質(zhì)點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，使真空泵產(chǎn)生汽蝕。b工作狀況，工作環(huán)境發(fā)生變化，實際工作狀況和設(shè)計工況不符，使真空泵發(fā)生汽蝕。c真空泵在設(shè)計時的有效汽蝕余量不足，使真空泵產(chǎn)生汽蝕。

真空泵葉輪受到汽蝕是葉輪破裂的主要原因。

3 水環(huán)式真空泵改造方案

為了減小真空泵產(chǎn)生汽蝕，使真空泵安全、高效、穩(wěn)定的運行及降低真空泵返廠檢修的維修費，在真空泵入口管道加裝大氣噴射器。加裝大氣噴射器后，大氣噴射器經(jīng)過噴嘴后，超音速噴出，由于氣體的粘性，帶走吸入室中的氣體使其形成負壓，將引射氣體吸入，經(jīng)混合室混合再由擴壓室擴壓后，動能轉(zhuǎn)變成壓力能。（見圖2）

水環(huán)式真空泵在加裝大氣噴射器后，真空泵啟動時當真空泵達到-81KPa時F1（真空泵入口一道門）氣動蝶閥打開，真空投入運行，使凝汽器內(nèi)部建立負壓。凝汽器負壓達到設(shè)定值-87KPa之后F2（真空泵入口二道門）氣動蝶閥關(guān)閉，F(xiàn)3（噴射器入口門）氣動蝶閥開啟，使真空泵大氣噴射器投入運行。當真空泵降低到設(shè)定值時-85KPa，則F2氣動蝶閥開啟，F(xiàn)3氣動蝶閥關(guān)閉，使真空泵大氣噴射器退出運行。凝汽器真空再次升高，真空泵大氣噴射器再次投入運行。F2、F3設(shè)置獨立的操作端，兩個門互相連鎖。真空泵在停止狀態(tài)下F1、F3為關(guān)閉狀態(tài)，F(xiàn)2為開啟狀態(tài)。在大氣噴射器投入過程中F2氣動蝶閥關(guān)閉后，F(xiàn)3因某種原因無法打開時，延時4秒開啟F2氣動蝶閥，保證真空泵的正常運行?？紤]夏季、冬季因天氣原因機組凝汽器真空不同，在大氣噴射器入口門及真空泵入口二道門增加連鎖投切按鈕，運行人員可人為進行氣動門的開、關(guān)操作。

4 改造后達到的效果

由于真空泵大氣噴射器從汽水分離器內(nèi)引了一路空氣，在噴射器噴嘴的作用下，使氣體流速增加，帶動泵入口管到氣體進入真空泵內(nèi)，使泵內(nèi)繼續(xù)做功，大氣噴射器本身不消耗功率，但是改善泵的工作工況。工況的反映在以下幾個方面：①擴大真空泵的抽氣范圍，延伸了原真空泵不能達到的極限真空。②改善真空泵氣蝕性能，延長壽命，提高可靠性。③可降低設(shè)備運行時的噪音，有利于環(huán)保。

5 結(jié)論

張家口熱電公司#1、2水環(huán)式真空泵通過加裝大氣噴射器在近兩年內(nèi)，真空泵安全穩(wěn)定的運行。真空泵加裝大氣噴射器后的成功應(yīng)用，降低設(shè)備運行時的噪音、真空泵抽氣范圍、改善氣蝕性能，延長壽命，提高可靠性。為改善機組經(jīng)濟性的工作中創(chuàng)立了一個良好的開端，積累了寶貴的經(jīng)驗。

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作者簡介：楊凱軒（1984-），男，本科學歷，2008年7月參加工作，現(xiàn)任河北大唐國際張家口熱電有限責任公司汽機點檢員，助理工程師，2011年獲得河北大唐國際張家口熱電大干四個月優(yōu)秀青年，2013年獲得循環(huán)泵節(jié)能優(yōu)化改造三等獎，2013年獲得為全國電力行業(yè)質(zhì)量管理小組榮譽證書，2013年獲得“保增促”勞動競賽先進個人，2013年獲得提高電廠水環(huán)式真空泵可靠性簡易系統(tǒng)實用新型專業(yè)證書。