水环式真空泵增加前置喷射装置的改造.doc

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42 ・技术改造・华北电力技术　　NORTH CH INA ELECTR IC POW ER 　　　　　　　　No. 6　2009 水环式真空泵增加前置喷射装置的改造苑敬桃 ,王宝义 (内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 ,内蒙古托克托 010206) 摘　要 :托电一期水环式真空泵自投产以来 ,在高真空时泵的轴承振动值超标 ,造成轴承和叶轮的使用寿命缩短 ,曾发生过轴承损坏和叶轮叶片产生裂纹等故障。针对上述情况 ,对真空泵进行了增加前置喷射装置的改造 ,保证了真空泵的安全稳定运行 ,延长了设备的使用寿命和检修周期 ,同时提高了机组的真空。关键词 :真空泵 ;前置喷射装置 ;改造中图分类号 : TM621. 7　　文献标识码 : B 　　文章编号 : 100329171 ( 2009) 0620042203 Add ing Fron t Spray ing D ev ice to Na sh Pum p Yuan J ing2tao, W ang B ao2yi ( Inner Mongolia Datang International Tuoketuo Power Generation Co. L td. , Tuoketuo 010206, China) Abstract: Since the nash pump of Inner Mongolia Datang International Tuoketuo Power Generation Co. L td. started operation, the vibration of the pump bearing was excessive in high vacuum state, which shortened the life of bearings and impellers. The bearing was broken and the impeller was cracked before. To deal with the situation, a front sp ra2 ying device was added onto the vacuum pump. Thus the vacuum pump can run safely, the life of equpments and main tenance cycle was p rolonged and vacuum level of the units was raised. Key words: vacuum pump; front sp raying device; modification 0　引言内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 (以下简称托电 )一期工程建设 2 ×600 MW 亚临界水冷燃煤机组 , 1、2号机组分别于 2003年 6月 9日、7 月 29 日投产发电。每台机组配备 2 台 100 %容量真空泵 ,型式为 2BW 4403 20B K2Z水环式 ,机组正常运行时一台运行、一台备用。一期真空泵自投产以来 ,在高真空状态下泵的轴承振动值超标 ,造成轴承和叶轮的使用寿命缩短 ,并且发生过轴承损坏和叶轮叶片产生裂纹等故障。针对上述情况 ,托电决定对一期真空泵的问题进行综合分析治理 ,使真空泵的缺陷彻底消除。 1　真空泵振动及原因分析托电一期水环真空泵系统流程图见图 1。一期真空泵自投产以来 ,出现了运行中轴承振动速度超标而振动幅度正常的情况 ,特别是高真空运行状态下泵的轴承振速达到了 8. 0 mm / s, 大大超过了允许值 4. 5 mm / s。表 1 为 2号机 A 真空泵轴承振动的数值。图 1　水环真空泵系统流程图　　真空泵振动大的原因有以下几种 : (1) 轴承安装、检修质量不良 ; (2) 转子不平衡 ; (3) 轴承质量不合格 ; (4) 泵内发生汽蚀。分析认为 ,真空泵经过几次检修 ,安装、检修质量不存在问题 ;轴承经过解体检查 ,质量合格 ; 转子在出厂时已做过动平衡试验 ,也没有问题。最终分析认为是高真空运行时真空泵内发生汽蚀所致。经过调查 ,国内其它厂水环真空泵也曾经发生类似情况。 No. 6　2009 　　　　　　　华北电力技术　　NORTH CH INA ELECTR IC POW ER 表 1　2A真空泵改造前轴承振动数值 43 项　目驱动端非驱动端 ⊥振幅 /μm 21 20 - 振幅 /μm 17 16 ⊙振幅 /μm 16 16 ⊥振速 / (mm ・s- 1) 4. 5 8. 0 - 振速 / (mm・s- 1) 2. 5 4. 7 ⊙振速 / (mm ・s- 1) 3. 6 3. 8 　　水环真空泵的工作原理是利用容积变化来实现抽真空 ,转子在泵内偏心安装 ,它的转动会迫使工作液沿泵壳内壁形成一个与其同向旋转的液环 ,此时会在两相邻叶片、叶轮轮毂和液环内表面之间形成气腔 ,随转子的转动此气腔在泵的吸气区体积逐渐增大 ,其内部压力下降 ,从而将气体吸入泵内 ,相反气腔在排气区体积逐渐缩小 ,内部压力上升 ,从而将气体排出。在整个运行过程中 ,从最大吸气区到排气区阶段 ,泵一直处于高真空状态下运行 ,真空泵一般的设计极限绝对压力为 3. 3 kPa,压力低时泵内汽蚀相当严重 ,从而造成泵体振动。随着真空的上升 (即压力降低 ) ,汽蚀和振动都将加剧 ,水环也在增大 ,因而叶片负荷也急剧增加 ,高真空所形成的巨大拉应力作用在叶片上 ,容易导致叶片疲劳断裂 ,该现象往往出现在叶轮铸造缺陷的位置。真空泵长时间在汽蚀的恶劣工况下运行 ,不仅由于振动使轴承的寿命缩短 ,而且叶轮的使用寿命也将大大缩短。 2　改造情况为解决真空泵汽蚀的情况 ,需提高真空泵入口压力 ,为此提出为真空泵增加前置喷射装置。 211　前置喷射装置的工作原理前置喷射装置为一个喷嘴和扩压管组合装置 ,动力气源采用真空泵出口气流。通过从排气侧 (气水分离器 )引入接近大气压力的气流 ,通过喷嘴加速形成高速气流 ,来带动吸入口内的气体一起从吸气支管进入泵内。在泵初始运行入口压力高时 ,喷射器不投入 ,绝对压力达到 15 kPa 左右时 ,喷射器投入工作。真空泵增加前置喷射装置改造后 ,可将泵入口绝对压力由原先的 4 ～8 kPa提升至 9～15 kPa,从而大大减轻泵内的汽蚀现象 ,达到稳定运行的目的。同时增加喷射器后可提高凝汽器在低真空状态下的抽气量 ,提高系统真空度。 212　改造施工方案改造安装的系统方案如图 2,具体方案为 : ( 1) 将真空泵入口气动阀去掉 ,保留入口逆止阀 ,在泵入口与逆止阀之间加装两个气动阀 ( 16a、16b) 。 (2) 在喷射器至分离器管段加装第三道气动阀 ( 19a) 。 (3) 在汽水分离器靠排气侧的顶部开孔 ,用以连接喷射器吸入直管。 (4) 在泵进气管靠分离器侧顶部开孔 ,连接前置喷射器喷管及连接部件。 (5) 16a、16b两阀门中间短管开孔 ,用来接喷射管部件。 (6) 就地选取压力气源口并接管至气源配气箱 ,以供气动门用气。 (7) 顶部 4个热工压力测点及 1个就地压力表测点口如图 2所示。 (8) 系统的程序控制做入 DCS中。图 2 　真空泵改造后的设备流程图 213　加装前置喷射器后真空泵的逻辑程序 (1) 泵启动前要求气动阀 16a、19a关闭 , 16b 处于开启状态。 (2) 泵启动后 ,当入口压差 ΔP ( 16a气动阀前后 1、2测点 )达到 2 kPa ( 2点绝对压力 - 1 点绝对压力 ≥2 kPa)时 , 16a气动阀开启 ,其他两门维持原状。 (3) 当入口绝对压力 P1低于 ( 6～8 kPa)时 (相对值 - 84 kPa,当地大气压以 90 kPa计算 ) 16b 关闭 ,同时打开 19a气动阀 , 16a维持原开状态。 (4) 泵在正常停运时 , 16a先关闭后 ,才允许 44 华北电力技术　　NORTH CH INA ELECTR IC POW ER 　　　　　　　　No. 6　2009 停泵 (联锁状态下控制 ,不允许 CRT手操 ) 。 ( 5) 16a、16b是气开门 (即 24 VDC 通电供气开门 , 24 VDC断电 ,断气关门 ) ; 19a气关门 (即 24 VDC通电供气关门 , 24 V DC断电 ,断气开门 ) 。 3　改造前和改造后运行情况对比 311　2号机 A真空泵前置喷射器投运试验 2号机 A 真空泵于 2007 年 5月 19 日 14 点 51分投入前置喷射器 ,投入前后部分参数对比见表 2。表 2　2A真空泵投入喷射器真空和噪声对照表改造后 , 2A 真空泵轴承振速下降了 1. 4 ～ 5. 8 mm / s,振速最大值 2. 4 mm / s,达到合格水平 ; 机组真空在负荷不变的情况下提高约 0. 7 kPa,噪音下降 9 dB。改造后 , 2B 真空泵轴承振速下降了 0. 8 ～ 4 mm / s,振速最大值 3 mm / s,达到合格水平 ;机组真空在负荷不变的情况下提高 1. 1 kPa,噪音下降 7 dB。 4　结论项　目投入前 15: 37 15: 54 投入后 14: 38 14: 51 托电水环式真空泵增加前置喷射装置的改造 ,有效降低了真空泵轴承的振动值和运行噪音 , 机组负荷 /MW 600 600 600 600 提高了机组的真空 ,取得了良好效果。循环水温度 /℃ 机组真空 / kPa 22. 3 22. 5 22. 9 22. 8 78. 8 79. 1 79. 3 80. 0 (1) 真空泵进行增加前置喷射器改造泵南侧噪声 / dB 泵北侧噪声 / dB 104 103 104 103 94 94 94 94 后 ,真空泵即使在高真空运行状态下泵的轴承振动值也远小于标准值 , 可有效延长轴承　　2号机 A 真空泵投入前置喷射器前振动见表 1,投入后真空泵振动见表 3。 3 2　2号机 B 真空泵前置喷射器投运试验 2号机 B真空泵于 2007年 5月 20日 0点 18分投入前置喷射器 ,投入前后部分参数对比见表 4。表 4 　2B真空泵投入喷射器真空和噪声对照表投入前投入后和叶轮的使用寿命 , 有利于设备的安全稳定运行 ; 同时可延长设备的检修周期 , 节约检修费用。 (2) 真空泵进行增加前置喷射器改造后 ,可降低设备运行时的噪音 ,有利于环保。 (3 ) 真空泵进行增加前置喷射器改造后 ,可项　目机组负荷 /MW 循环水温度 /℃ 机组真空 / kPa 泵南侧噪声 / dB 泵北侧噪声 / dB 00: 18 600 20. 1 85. 3 99 104 03: 24 600 20. 0 86. 4 92 97 提高运行机组的真空 , 降低煤耗 , 有利于节能降耗。参考文献 [ 1 ] 杨乃恒 ,等. 真空获得设备 [M ]. 北京 :冶金工业出版　　2号机 B 真空泵投入前置喷射器前振动见表 5,投入后真空泵振动见表 6。 313　2号机真空泵前置喷射器投运试验结果对比以上数据 ,可以得出以下结果 : 社 , 2001. 收稿日期 : 2008212229 作者简介 :苑敬桃 ( 1974—) ,男 ,工程师 ,主要从事电厂汽机专业工作。项　目 ⊥振幅 /μm 表 3 　2A真空泵投入喷射器后轴承振动数值 - 振幅 ⊙振幅 ⊥振速 /μm /μm / (mm ・s- 1) - 振速 / (mm・s- 1) ⊙振速 / (mm ・s- 1) 驱动端非驱动端 19 20 18 16 12 16 2. 0 2. 2 1. 4 2. 4 1. 6 1. 8 项　目 ⊥振幅 /μm 表 5　2B真空泵投入喷射器前轴承振动数值 - 振幅 ⊙振幅 ⊥振速 /μm /μm / (mm ・s- 1) - 振速 / (mm・s- 1) ⊙振速 / (mm ・s- 1) 驱动端非驱动端 23 23 29 16 1. 2 1. 1 5. 3 7. 0 2. 3 4. 8 2. 8 4. 3 项　目 ⊥振幅 /μm 表 6　2B真空泵投入喷射器后轴承振动数值 - 振幅 ⊙振幅 ⊥振速 /μm /μm / (mm ・s- 1) - 振速 / (mm・s- 1) ⊙振速 / (mm ・s- 1) 驱动端非驱动端 20 15 29 11 11 10 2. 5 3. 0 1. 5 2. 4 1. 4 2. 0 (本文编辑　季佳彬 )

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