摘要：大唐黄岛发电有限责任公司三期两台670MW超临界机组抽真空系统分别配置3台50%容量的偏心水环式真空泵，正常情况保持两运一备可以满足机组需要。由于真空泵工作性能受到外部环境、工作水温、抽真空管路清洁状态、本身设备损耗等因素影响，每台真空泵实际出力大小均不完全一致，所以运行真空泵效率的高低、真空泵运行方式的变化直接影响到凝汽器真空从而影响机组经济性。通过几年来的探索，加强了对真空泵出力性能高、低的快速判断方法的管理，确保真空泵在最佳工况下运行并对真空系统的运行方式做了相应优化调整，提高了机组的经济性。
关键词：偏心水环式真空泵 工作性能 运行方式优化
一、概述
黄岛公司三期两台670MW机组各配备3台型号为2BE1-353-OMY4的偏心水环式真空泵，两台运行，一台备用。备用真空泵在联锁投入时，当运行的两台真空泵任一台跳闸或凝汽器真空低于88KPa时，备用真空泵自启动。
真空泵的工作原理：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中所示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。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叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口 相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。
二、真空泵工作性能影响因素判断及凝汽器真空的优化
1、真空泵工作液位的影响
水环真空泵通过泵内偏装叶轮和与之周围形成的水环，使相邻叶片周围容积变化，而达到气体被抽吸的过程。水位过低叶轮周围不能形成很好的水环，影响抽吸，减小真空泵的出力；真空泵水位低或缺水的最大危害就是引起工作密封水水温升高，水温过高更易产生汽化，不光影响真空泵效率，还会因汽蚀损坏泵的内部部件，因此真空泵严禁无水启动。
2、真空泵工作液温度的影响
真空泵的工作水环内是真空状态，对应的饱和温度低，如果工作液温度高，就会汽化，影响工作水环的真空度，降低真空泵的出力。真空泵的极限真空度的高低取决于水的饱和蒸汽压力，而水的饱和蒸汽压的大小又和水的温度有直接的关系，在其它条件不变的情况下，水温越高真空泵的极限真空度越低。若工作液的温度接近凝汽器的排汽温度，真空泵的抽汽能力就会大为减弱。当工作水温接近凝汽器排汽温度、凝结水温度时工作液就会在泵体内气化,影响真空泵效率及机组真空。一般来说，工作水的温度愈低，真空泵能建立的真空越高，即抽吸能力大；反之工作水温高，抽气器的抽吸能力就越小。
真空泵正常运行中应经常检查工作液冷却器进出水温升，正常情况下温升应大于2℃，若温升减小应及时对冷却器进行清洗以提高冷却效果，降低真空泵工作液温度。
6C真空泵冷却器清理前后真空变化情况
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如上图所示，6C真空泵工作液冷却器清理后，同负荷下低背压凝汽器真空提高了1.7KPa。
3、抽真空管路清洁状态的影响
机组长时间运行或大、小修后启动可能存在少量杂质在真空泵抽真空管路特别是真空泵入口滤网处聚集，影响真空泵性能。经过我们长时间的摸索总结出一套真空泵运行中快速判断其入口滤网清洁程度的方法。若真空泵入口滤网发生堵塞其滤网前后的真空度将发生变化，滤网后的真空要大于滤网前真空。具体表现在运行真空泵滤网前后差压有所增大，若滤网堵塞较为严重，滤网后真空所对应的饱和温度应比滤网前低，滤网后抽真空管道便会结露甚至结霜。通过滤网前后差压及温度来判断真空泵入口滤网的清洁状态是一种简便有效的方法。
机组检修后凝汽器上高水位检漏时，凝汽器相应真空管道会充满水，水中携带的杂质极易对真空泵入口滤网造成堵塞。凝汽器高水位检漏结束后应对真空泵入口滤网进行检查清理或在机组运行后对真空泵出力情况做重点关注。
4、真空泵本身设备损耗的影响
真空泵长时间运行可能会发生泵内进入异物造成真空泵运转声音异常、机械密封磨损、气蚀保护管被堵、水环泵叶轮结垢或粘有异物、水圆盘或叶轮被腐蚀、真空泵进排气管道阀片变形等一系列问题，这些问题均会对真空泵工作性能造成影响。
在巡回检查时应注意加强对真空泵本体的检查，发现缺陷及时消除；监盘时注意对真空泵电流的监视；设备切换时应对设备切换前后参数做进一步对比，确保工作性能最佳的真空泵处在运行状态。
以黄岛公司6号机真空泵切换为例来说明真空泵工作性能高低的快速判断及处理方法。6号机进行真空泵定期设备轮换时发现6C真空泵出力低，影响6号机低背压凝汽器真空降低0.76KPa，经检查为真空泵进、排气口阀片变形影响了真空泵出力。更换6C真空泵进出口阀片后低背压凝汽器真空恢复正常。
6C真空泵更换阀片前后低背压真空变化情况
5、真空系统运行方式的影响
黄岛公司670MW超临界机组高、低背压凝汽器抽空气系统原设计为母管制连接方式，由于机组真高、低背压凝汽器抽空气管道连接在一起，高背压侧排挤低背压侧的空气，双背压凝汽器真空达不到设计要求，造成高、低压凝汽器背压差在0.1－0.4kPa之间，比设计值低0.9－0.6kPa左右。
通过技术改造现将凝汽器母管制抽气方式改为高、低背压凝汽器单独抽空气方式。高、低背压抽气管道各装设空气冷却器一台，设出入口及旁路手动门。运行中，高、低背压凝汽器均为单台真空泵运行，另一台真空泵做备用。高、低背压凝汽器抽空气管道加装空气冷却器，将抽空气管道中的水蒸汽凝结成水并回收到凝汽器，凝汽器空气冷却器冷却水取自闭冷水系统并回到闭冷水系统。空气冷却器使气-汽混合物中的水蒸汽瞬间凝结成水并疏回到凝汽器热井，减少了向真空泵工作水的放热，提高其抽吸能力，凝汽器真空平均提高0.75KPa。
三、经济效益分析
2018年全年在机组负荷率较去年同期提高4.4%的基础上，经过对设备、真空系统运行方式的全面优化管理，全厂真空较去年同期提高0.38KPa，影响煤耗降低0.9g/KWh，取得了良好的经济效益。
四、结束语
通过长期以来的探索，结合设备检修、参数分析、设备切换等方式，制定出一套适合现场实际的真空泵工作性能高、低的判断管理方法。能够准确判断出真空泵出力下降的原因，使工作性能下降的真空泵得到快速在线检修，确保真空泵在最佳状态下工作。通过对真空泵及真空系统的优化，提高了机组的经济性。
参考文献：
[1]徐成海 《真空工程技术》化学工业出版社2006.8
[2]达道安主编《真空设计手册》国防工业出版社2004.7