真空泵切换过程中真空度突降的原因分析及应对措施

万志勇

(江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州　213011)



真空泵切换过程中真空度突降的原因分析及应对措施

万志勇

(江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州213011)

摘要：燃气-蒸汽联合循环发电机组真空泵切换操作过程中经常出现真空度突降现象，严重威胁机组安全、稳定运行。通过分析真空泵切换操作过程中的危险点，指出了真空度突降的原因，对运行逻辑与操作票进行优化后，消除了真空度突降现象，提高了设备运行的安全性。

关键词：水环式真空泵；真空泵切换；真空度突降；逻辑修改；操作票

0引言

某公司2套390 MW燃气-蒸汽联合循环发电机组是国家天然气“西气东输”配套工程，通过捆绑招标方式引进了美国GE公司生产的9FA型燃气-蒸汽联合循环发电机组。

该型机组为国内首次引进，运行经验不足，存在运行盲点。如运行中进行真空泵切换操作时经常出现真空度突降现象，严重威胁机组安全、稳定运行，因此，应尽快找到真空度突降的原因并采取正确的应对措施，提高设备运行的安全性。

1机组抽空系统概况

9FA燃气-蒸汽联合循环发电机组抽空系统由2台水环式真空泵组并联组成，其作用为：机组启动过程中，抽出凝汽器内的空气，建立启动真空；机组运行中，连续不断地抽出凝汽器内漏入的空气等不凝结气体，以维持凝汽器内的真空度，保证凝汽器工作效率并提高机组经济性。

真空泵组由进口抽空门、真空泵、气水分离器、闭式冷却交换器、密封水电磁阀、补水电磁阀及分离器消音器等组成。真空泵采用GE公司配套的NASH_elmo TC11E型真空泵。凝汽器抽空系统如图1所示。

图1　凝汽器抽真空系统

2存在的问题

真空泵作为机组的重要设备，每月需进行联锁试验及调泵2次，以考察联备泵的可靠性。在切换操作中，启动联备泵后，停原运行泵时发现有真空度突降现象，严重威胁机组的安全运行。表1为3个月内真空泵切换时凝汽器排汽压力及真空泵电流变化情况。

从表1可以看出，真空泵切换操作过程中，联备泵启动正常后，原运行泵停泵瞬间出现凝汽器真空度突降的现象，而后凝汽器真空度又恢复正常。

众所周知，在蒸汽流量和各参数不变时，凝汽器真空度越高，蒸汽在汽轮机中的可用焓降越大，就会相应增加发电机的输出功率。真空度作为机组运行的一个重要参数，有其限值，GE公司规定凝汽器排汽压力至25 kPa，机组就会保护动作而跳闸，因此，切换真空泵时发生凝汽器真空度大幅波动是十分危险的。

3真空泵切换过程中真空度突降原因分析

3.1抽空系统分析

水环式真空泵启动后，补水电磁阀与密封水电磁阀带电打开，凝结水注入，进行真空泵补水和密封，真空泵在电机的带动下旋转，形成水环后开始抽吸与压出。先将凝汽器空气冷却区内的空气抽出，由于空气区内气体夹杂着少许气-汽混合物，而在相同压力下蒸汽的体积大大超过了水的体积，所以在真空泵抽吸管进口设置了一级喷雾减温装置，以冷凝抽吸到的蒸汽，提高真空泵运行效率；冷凝下来的水与空气的混合物由真空泵吸入后再泵出到气水分离器内进行气水分离，分离后的空气由排气管排出，水则经过闭式冷却器冷却后进入真空泵内循环使用。

表1　真空泵切换时凝汽器排汽压力及真空泵电流

3.2水环式真空泵工作原理及特点[1]

水环式真空泵启动前，在工作室内注入一定量的水作为工作液体，当电机带动叶轮旋转时，水在离心力的作用下被甩出，形成一个紧贴工作室内壁的旋转水环。真空泵叶轮偏心布置在泵壳内，水环上部内表面与轮毂相切，两相邻叶片与水环内表面形成一周期性扩大与收缩的月牙形空间。在渐扩空间，随着叶轮旋转方向，空间容积逐渐增大，压力降低，此空间与吸气口想通，由此将气体吸入；在渐缩空间，随着叶轮旋转方向，空间容积逐渐缩小，压力增加，此空间与排气口想通，由此将气体压出。叶轮每旋转1周，月牙形空间容积周期性变化1次，连续完成吸气与排气的工作过程，由此不断地抽吸与压出气体。

水环式真空泵工作时，必须从外部连续地向泵内注入一定量的闭式冷却水，以补充随气体被带走的水。闭式冷却水除了起到传递能量的作用外，还起到密封工作室与冷却气体的作用。

水环式真空泵具有设计简单、结构紧凑、占地面积小的优点，无需对泵内进行润滑，而且磨损很小；转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成；吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。但其缺点是过载能力差，当吸气量过大、真空泵水环破坏或未形成时，真空泵工作会恶化、失效。

3.3切换操作危险点分析

运行中真空泵正常切换过程：(1)解除真空泵联锁；(2)启动备用真空泵，检查确认备用真空泵启动后其进口抽空门自开正常；(3)检查确认备用泵启动正常、凝汽器真空度正常后停用原运行泵，检查确认原运行真空泵停用后其进口抽空门自关正常；(4)投用真空泵联锁。

整个切换过程中，真空度突降现象发生在第3步，即停原运行泵步骤。检查运行逻辑，进口抽空门自关逻辑为：真空泵停止后，延时2 s自动关真空泵进口门。

现场检查分析发现，在真空泵的气水分离器与排气管间有一个逆止阀，阀后管道连通大气，该逆止阀的关闭动力为阀前、后压差。切换过程中，在停用原运行真空泵的瞬间，出口压力降低，逆止阀由于存在关闭时间差还未关闭或阀门卡涩时，大气会流经排气口→逆止阀→气水分离器→真空泵泵体内→真空泵进口抽空母管，导致联备泵内工作环境被破坏，联备真空泵出力下降，影响凝汽器真空度，威胁机组安全运行。在原运行泵分离器逆止阀完全关闭或原运行泵进口抽空门经延时关闭后，真空度逐步恢复。

4逻辑优化及检验

根据以上分析，通过修改运行逻辑与优化运行操作票来保证切换操作安全、可行。

运行逻辑修改：(1)将“真空泵停止后延时2 s自动关真空泵进口抽空门”逻辑改为“真空泵停止无延时自关”；(2)取消“真空泵进口抽空门不允许手动关”逻辑。

真空泵切换操作票修改。

(1)检查备用真空泵，确保满足运行条件。

(2)在分散控制系统(DCS)画面上，开备用真空泵补水电磁阀，补水至气水分离器高报警后关闭。

(3)在DCS画面上，退出“联锁”，按钮变灰色。

(4)在DCS画面上，启动备用真空泵，检查真空泵电流至正常运行值(150 A左右)，检查确认备用真空泵进口门自开正常，凝汽器真空度正常。

(5)就地检查确认备用真空泵运行正常(水泵声响、轴承振动、轴封漏水、分离器水位等)。

(6)在DCS画面上，关原运行真空泵进口门，检查确认阀门状态为“允许”，检查确认凝汽器真空度正常。

(7)在DCS画面上，停原运行真空泵，检查确认电流至零，进口门状态为“不允许”。

(8)在DCS画面上，投入“联锁”，按钮变橙色。

在进行运行逻辑修改及操作票优化后，进行真空泵切换操作检验，切换过程中的真空度突降现象完全消除。

5结束语

真空泵切换操作过程中发生的真空度突降，严重威胁机组的安全、稳定运行。通过运行分析找到造成操作过程中真空度突降的原因并采取正确的应对措施，完全消除了切换过程中的真空度突降现象，提高了机组运行的安全性。

参考文献：

[1]叶衡.泵与风机[M].北京:中国电力出版社，2004.

(本文责编：刘芳)

收稿日期:2016-03-07；修回日期:2016-05-18

中图分类号：TM 611.31

文献标志码：B

文章编号：1674-1951(2016)05-0052-02

作者简介：

万志勇(1975—)，男，江苏常州人，助理工程师，从事燃机运行管理工作(E-mail:1064551436@qq.com)。