水環(huán)式真空泵故障原因分析與處理

孫順

【摘 要】隨著我國(guó)火力發(fā)電的快速發(fā)展，技術(shù)也在不斷進(jìn)步，抽真空系統(tǒng)設(shè)備由起初中小機(jī)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(duì)公司動(dòng)力中心水環(huán)式真空泵振動(dòng)超標(biāo)、出力不足等原因進(jìn)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(duì)后續(xù)處理類(lèi)似缺陷具有參考價(jià)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(jì)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，效率高，運(yùn)行維護(hù)方便，已普遍用于各火力發(fā)電廠。但在實(shí)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(jī)組不能維持穩(wěn)定和高效的運(yùn)行。針對(duì)某工程真空泵實(shí)際運(yùn)行出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合本工程工業(yè)抽汽需要連續(xù)補(bǔ)充除鹽水的特點(diǎn)，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(yùn)行和提高機(jī)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(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)可以使工作液在泵體內(nèi)形成數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的液環(huán)，同時(shí)，由于這種偏心的安裝，不但形成了一個(gè)軸向的壓降，還有一個(gè)上下的絕對(duì)壓降，這一壓降形成對(duì)氣體的吸入動(dòng)力。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液環(huán)在葉輪的兩個(gè)葉片之間脈動(dòng)，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(guò)圓盤(pán)上的吸入口軸向進(jìn)入泵體，并在液環(huán)帶動(dòng)下徑向擴(kuò)散，在排出口，氣體被壓縮并通過(guò)排氣口排出，周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)氣體排送。

2水環(huán)式真空泵故障問(wèn)題

2.1真空不足影響機(jī)組出力

機(jī)組投運(yùn)以來(lái)大部分時(shí)間都能夠?qū)崿F(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行，但到了夏季，尤其是氣溫比較高的7—8月份，當(dāng)機(jī)組出力達(dá)到90%額定出力時(shí)，再提高出力非常困難，經(jīng)調(diào)各系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)發(fā)現(xiàn)，凝汽器的真空比較低，對(duì)凝汽器真空泄漏進(jìn)行了檢查，不存在問(wèn)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(guò)了33℃，換熱器沒(méi)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(dá)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(yùn)轉(zhuǎn)中，若局部區(qū)域工作液的絕對(duì)壓力降低到當(dāng)時(shí)溫度下的工作液汽化壓力時(shí)，工作液便在該處開(kāi)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(guò)程中會(huì)對(duì)葉輪產(chǎn)生強(qiáng)烈的撞擊，久而久之葉輪穿孔，最終因無(wú)法修補(bǔ)而被迫更換葉輪，嚴(yán)重影響設(shè)備安全、高效運(yùn)行。機(jī)組停運(yùn)期間對(duì)葉輪進(jìn)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(shí)，影響比較小。

2.3水環(huán)真空泵結(jié)垢

真空泵停機(jī)檢修時(shí)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(huì)影響傳熱，內(nèi)環(huán)境變差，結(jié)垢的速度會(huì)越來(lái)越快，形成不利循環(huán)。

3水環(huán)式真空泵故障處理

3.1機(jī)封修復(fù)

機(jī)械密封使用一段時(shí)間后，存在動(dòng)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(guò)對(duì)動(dòng)靜環(huán)進(jìn)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(jī)械密封時(shí)應(yīng)按實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整彈簧的壓縮量，若過(guò)緊，機(jī)械密封的動(dòng)靜環(huán)表面會(huì)因?yàn)槟Σ链?、溫度過(guò)高，造成密封端面磨損或燒壞;若過(guò)松，則達(dá)不到密封要求。過(guò)緊時(shí)，可在靜環(huán)痤與泵蓋間加墊片來(lái)調(diào)整;過(guò)松時(shí)，可在動(dòng)環(huán)痤與軸端面間加墊片來(lái)調(diào)整。安裝時(shí)，動(dòng)靜環(huán)表面應(yīng)涂潤(rùn)滑油。機(jī)械密封修復(fù)完成后，要進(jìn)行密封性試驗(yàn)，每分鐘泄漏量不超過(guò)5滴，周?chē)鸁o(wú)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(duì)機(jī)械密封進(jìn)行重新調(diào)整。

3.2葉輪修復(fù)

現(xiàn)場(chǎng)所用型號(hào)為2BW4253-OMK4真空泵葉輪材質(zhì)與工況相匹配，正常情況下不會(huì)出現(xiàn)因腐蝕而造成動(dòng)平衡失穩(wěn)引起設(shè)備振動(dòng)超標(biāo)的現(xiàn)象。從解體情況來(lái)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(duì)損壞崩裂較嚴(yán)重的葉輪，可更換新備件;對(duì)局部掉塊或磨損的葉輪，可采用堆焊、挖補(bǔ)等方法予以修復(fù)。葉輪與軸裝配好后要進(jìn)行動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)合格后方可進(jìn)行泵的組裝。

3.3結(jié)垢的解決措施

過(guò)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(wèn)題。通過(guò)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(guò)濾水進(jìn)行更換。催化劑廠現(xiàn)有水源三種，分別是過(guò)濾水、化學(xué)水、酸性水，考慮酸性水對(duì)真空泵部件的腐蝕，排除使用酸性水代替過(guò)濾水的辦法。綜合考慮，利用化學(xué)水代替過(guò)濾水作為真空泵的工作液?；瘜W(xué)水的硬度較過(guò)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(guò)高的解決措施

對(duì)水環(huán)式真空泵用水系統(tǒng)流程進(jìn)行了優(yōu)化。為了解決容-38的過(guò)濾水得不到及時(shí)補(bǔ)充降溫的問(wèn)題，對(duì)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(guò)在容-38內(nèi)及時(shí)補(bǔ)充新鮮過(guò)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(mén)由DN80mm更換為DN50mm，以便更好控制水量，經(jīng)過(guò)閥門(mén)開(kāi)度調(diào)整試驗(yàn)，將流量控制在6m3/h，既可以控制水溫，同時(shí)有利于降低水量消耗。

4改造方案

機(jī)組實(shí)際運(yùn)行存在問(wèn)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(wèn)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(diǎn)，進(jìn)行了系統(tǒng)改造。改造系統(tǒng)增加了1臺(tái)自制水封和部分管道及閥門(mén)，通過(guò)利用工業(yè)補(bǔ)水水溫較低、水質(zhì)較好的特點(diǎn)，實(shí)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(shí)，利用工業(yè)補(bǔ)水作為工作液開(kāi)式循環(huán)冷卻和密封，此種循環(huán)方式可以一直保證進(jìn)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(diǎn)：第一，充分利用工業(yè)補(bǔ)水水溫低、水質(zhì)好的特點(diǎn)，優(yōu)先進(jìn)行真空泵內(nèi)冷卻使用，最后至凝汽器進(jìn)行補(bǔ)水，實(shí)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(jī)組出力不足和氣化結(jié)垢的問(wèn)題，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。第三，改造僅增加1臺(tái)自制的水封和部分管道閥門(mén)，投資小，收益大。第四，保留原有系統(tǒng)不變，進(jìn)行外圍系統(tǒng)改造，可方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的切換，運(yùn)行靈活。第五，改造系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不存在技術(shù)難點(diǎn)，運(yùn)行安全可靠。

5改造后的效果

真空泵改造后凝汽器的凝補(bǔ)水優(yōu)先進(jìn)入真空泵充當(dāng)工作液進(jìn)行工作，分離器出口的工作液排出進(jìn)入凝汽器進(jìn)行補(bǔ)水，補(bǔ)水溫度可以適當(dāng)提高，這樣可以提高凝結(jié)水的溫度，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行具有一定的經(jīng)濟(jì)性，改造后最主要的效果是工作液溫度由原來(lái)50℃降至25℃，運(yùn)行的背壓也由近13kPa降至8.5kPa，機(jī)組由改造前只能實(shí)現(xiàn)約90%的負(fù)荷，很容易達(dá)到100%負(fù)荷，提高了機(jī)組的出力，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。此外，改造以后，大修時(shí)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(cè)試結(jié)果均低于85dBA，說(shuō)明工作液溫度的降低對(duì)機(jī)組有很大的影響。

結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合公司具有工業(yè)補(bǔ)水的特點(diǎn)，對(duì)原有真空泵工作系統(tǒng)進(jìn)行外圍改造，實(shí)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(wèn)題消除，噪聲明顯降低，提高了真空泵運(yùn)行的安全性。夏季運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的出力也能夠很容易由原來(lái)的90%額定負(fù)荷升至100%額定負(fù)荷，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

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

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