2BW4 353—OEK4型水环式真空泵技术改造

摘要：张家口热电公司2x300MW机组，使用湖北同方高科泵业有限责任公司生产的2BW4 353-OEK4型水环式真空泵，水环式真空泵多次在机组运行期间出现叶轮受到汽蚀而使叶轮破裂，使水环式真空泵无法运行，影响机组的安全性。针对以上问题通过调研后，通过给水环式真空泵加装大气喷射器可以减少或消除此问题。2011年9月和11月利用机组停备的机会首先对张热#1、2机组水环式机械真空泵进行技术改造，改后的运行结果取得了多方面的效益。在改善机组经济性和安全性的工作中创立了一个良好的开端，积累了宝贵的经验，为同类型水环式真空泵的技术改造提供了可借鉴经验。

关键词：汽蚀 安全性 经济性

1 设备概况

张家口热电公司#1、#2机组分别于2010年2月12日、2009年12月11日投入运营。水环式机械真空泵为湖北同方高科泵业有限责任公司生产的2BW4 353-OEK4型泵，2BW4 353-OEK4型水环式真空泵是将机组凝汽器内部的不凝结气体抽出，保持机组凝汽器内部负压。水环式真空泵为容积泵，叶轮与轴为同一轴而不同心的安装，在电机的带动下旋转，而形成吸气、排气的全过程，最终将凝汽器内部不凝结气体抽出排向大气，维持凝汽器的负压。（见图1）当叶轮与泵轴同心时，叶轮在部分充水的泵体中运转时，受离心力的作用，水被甩向泵筒体四周，如图1（b）所示，形成同心的水环，该水环被叶片等分成小水室，因此，小水室中的气体不会被扩展或压缩。然而，当叶轮和泵轴装有一定偏心位置时，叶轮在旋转时，叶轮将水环分成6个不同容积的腔室，如图c所示，当叶轮旋转时，腔室1、2、3容积逐渐增大，形成了一个吸气的过程，当叶轮再次旋转时，腔室4、5、6容积逐渐缩小，形成了一个压缩的过程，将腔室内部的气体排出，可见，水环式真空泵的工作可分成吸气、压缩、排气3个过程。水环式真空泵就是靠这种叶轮与水之间的腔室容积的变化来完成吸气和排气的。在机组运行期间多次出现叶轮受到汽蚀而导致叶轮损坏破裂，可见降低真空泵叶轮避免受到汽蚀是保证真空泵安全、稳定运行的关键。

2 水环式真空泵存在的问题

①出现的问题。2010年至2011年张家口热电两台机组四台真空泵叶轮多次出现破裂，而使机组真空泵失去备用泵运行，严重影响机组的安全运行。②原因分析。a泵在运转中，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，使真空泵产生汽蚀。b工作状况，工作环境发生变化，实际工作状况和设计工况不符，使真空泵发生汽蚀。c真空泵在设计时的有效汽蚀余量不足，使真空泵产生汽蚀。

真空泵叶轮受到汽蚀是叶轮破裂的主要原因。

3 水环式真空泵改造方案

为了减小真空泵产生汽蚀，使真空泵安全、高效、稳定的运行及降低真空泵返厂检修的维修费，在真空泵入口管道加装大气喷射器。加装大气喷射器后，大气喷射器经过喷嘴后，超音速喷出，由于气体的粘性，带走吸入室中的气体使其形成负压，将引射气体吸入，经混合室混合再由扩压室扩压后，动能转变成压力能。（见图2）

水环式真空泵在加装大气喷射器后，真空泵启动时当真空泵达到-81KPa时F1（真空泵入口一道门）气动蝶阀打开，真空投入运行，使凝汽器内部建立负压。凝汽器负压达到设定值-87KPa之后F2（真空泵入口二道门）气动蝶阀关闭，F3（喷射器入口门）气动蝶阀开启，使真空泵大气喷射器投入运行。当真空泵降低到设定值时-85KPa，则F2气动蝶阀开启，F3气动蝶阀关闭，使真空泵大气喷射器退出运行。凝汽器真空再次升高，真空泵大气喷射器再次投入运行。F2、F3设置独立的操作端，两个门互相连锁。真空泵在停止状态下F1、F3为关闭状态，F2为开启状态。在大气喷射器投入过程中F2气动蝶阀关闭后，F3因某种原因无法打开时，延时4秒开启F2气动蝶阀，保证真空泵的正常运行。考虑夏季、冬季因天气原因机组凝汽器真空不同，在大气喷射器入口门及真空泵入口二道门增加连锁投切按钮，运行人员可人为进行气动门的开、关操作。

4 改造后达到的效果

由于真空泵大气喷射器从汽水分离器内引了一路空气，在喷射器喷嘴的作用下，使气体流速增加，带动泵入口管到气体进入真空泵内，使泵内继续做功，大气喷射器本身不消耗功率，但是改善泵的工作工况。工况的反映在以下几个方面：①扩大真空泵的抽气范围，延伸了原真空泵不能达到的极限真空。②改善真空泵气蚀性能，延长寿命，提高可靠性。③可降低设备运行时的噪音，有利于环保。

5 结论

张家口热电公司#1、2水环式真空泵通过加装大气喷射器在近两年内，真空泵安全稳定的运行。真空泵加装大气喷射器后的成功应用，降低设备运行时的噪音、真空泵抽气范围、改善气蚀性能，延长寿命，提高可靠性。为改善机组经济性的工作中创立了一个良好的开端，积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]俞健，杨建明.水环真空泵数学模型与运行特性[J].发电设备，2009（02）.

[2]章建叶.凝汽器水环式真空泵的原理与运行[J].浙江电力， 2000（03）.

[3]于国强，高会林，林湖.水环式真空泵运行特性分析及工况调节[J].东北电力技术，2006（05）.

作者简介：杨凯轩（1984-），男，本科学历，2008年7月参加工作，现任河北大唐国际张家口热电有限责任公司汽机点检员，助理工程师，2011年获得河北大唐国际张家口热电大干四个月优秀青年，2013年获得循环泵节能优化改造三等奖，2013年获得为全国电力行业质量管理小组荣誉证书，2013年获得“保增促”劳动竞赛先进个人，2013年获得提高电厂水环式真空泵可靠性简易系统实用新型专业证书。