水环真空泵工作水温对火电机组经济性影响

韩海晨 王政先 郭宝仁

（华电电力科学研究院 辽宁沈阳 110000）

水环真空泵工作水温对火电机组经济性影响

韩海晨 王政先 郭宝仁

（华电电力科学研究院 辽宁沈阳 110000）

本文首先简单介绍了水环真空泵的工作原理及基本构造，同时给出了示例，通过对水环真空泵工作水冷却系统的投入和切除分别进行了试验，给出了水环真空泵在不同的工作水温下对机组经济性的影响。

火电机组；水环真空泵；经济性

引言

火电机组凝汽器、空冷岛等设备需要保持真空状态，为了维持这种状态，需要抽真空设备，目前电厂采用的是射水抽气器和水环真空泵这两种设备。早期电厂普遍采用射水抽气器，其主要特点是效率低、噪音大。而水环真空泵因效率高，普遍采用于大容量电厂[1]。为了提高电厂经济性，也有很多老电厂已经将射水抽气器改为水环真空泵。但水环真空泵还存在着对工作水温比较敏感等问题，本文着重分析水环真空泵工作水温对其出力的影响，最终体现在对机组真空的影响。

1 水环真空泵工作原理及基本构造

图1为一水环真空泵，在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中方向旋转时，水由于离心力的作用被叶轮抛向四周，形成了一个于泵腔形状近似的等厚度的封闭圆环即水环。叶轮偏心安装，使得水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触。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和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转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[2-4]。

图1 水环真空泵工作原理图

水环泵在叶轮不断的旋转过程中，工作水温会不断升高，而工作水温对应的饱和压力就会升高，进而会影响到水环真空泵的吸气量。因而，需要利用冷却水去不断的吸收工作水温的热量从而降低工作水温，提高水环泵的吸气量。目前冷却工作水的冷源主要有循环冷却水以及工业冷却水[5,6]。

2 工作水温对水环真空泵及机组经济性的影响

图2为某循环水泵不同工作水温时的吸气量，从图中可以看出水环真空泵的工作水温越高，吸气量越小，当机组漏空气量大于水环真空泵的吸气量时，空气在凝汽器内聚集形，隔绝水蒸气与循环水的换热，增加了热阻，凝汽器换热效果变差，最终导致了汽轮机排汽压力升高，在机组发电功率一样的情况下热耗增加[7]。

某电厂存在夏天水环真空泵工作水温偏高的问题，导致夏天真空泵吸气能力下降，最终影响到机组真空，为了达到节能降耗的目的，该电厂对水环真空泵工作水的冷却方式进行了改造，在工作水的冷却水处增加了一套成熟的制冷设备，用于降低冷却水温从而达到降低工作水的目的，工作水温由真空泵工作水临界应达值确定，辅助冷却装置可以根据设定自动调整。

为了评价该冷却系统的经济性，对该机组进行了投入与切除冷却系统的对比试验，具体试验结果如表1所示。

图2 真空泵不同工作水温下的出力

表1 300MW工况下投入与切除真空泵冷却水系统对比试验结果

从表中可以看出，水环真空泵冷却系统投入后比切除时仅二类修正后热耗降低了11.4 kJ/kWh，可见节能效果较为明显。

结语

从通过对某300MW电厂进行投入与切除水环真空冷却系统的对比试验，可以看出水环真空泵工作水温影响其抽吸能力，抽吸能力直接影响到机组的真空。

[1]张凯.提高火电厂水环式真空泵抽吸能力的方法研究[J].热电技术,2017(01):39-42.

[2]国家标准化委员会.JB/T 7255-2007水环真空泵和水环压缩机[S].北京:中国质检出版社,2014.

[3]胡勇.水环式真空泵性能对300MW机组经济性影响[J].沈阳工程学院学报,2011,07(4):311-314.

[4]俞健.水环式真空泵对凝汽器经济性的影响[J].热力发电,2009,38(10):29-32.

[5]周兰欣.水环式真空泵工作水温度过高对机组真空的影响及应对措施[J].电力建设,2010,31(12):98-101.

[6]曹荘.水环式真空泵工作液温度对泵出力影响的分析及对策[J].科技视界,2013(35):348-348.

[7]邹征宇.电厂水环式真空泵密封水温度对单元机组效率的影响[J].华东电力,2006,34(2):54-56.

韩海晨（1989-），男，汉族，辽宁沈阳人、硕士研究生、助理工程师，主要工作：汽轮机性能试验。

王政先（1984-），男，汉族，山西晋城人、硕士研究生、工程师，主要工作：汽轮机技术监督。