水环式真空泵故障原因分析与处理

孙顺

【摘 要】随着我国火力发电的快速发展，技术也在不断进步，抽真空系统设备由起初中小机组的射水抽气器和射汽抽气器逐渐被水环真空泵所代替。本文针对公司动力中心水环式真空泵振动超标、出力不足等原因进行了分析，找到了缺陷产生的根本原因，制定了可靠的解决方案，有效提高了水环式真空泵的安全可靠性，对后续处理类似缺陷具有参考价值。

【关键词】水环式;真空泵;故障

引言

抽真空采用真空泵设计，系统简单，效率高，运行维护方便，已普遍用于各火力发电厂。但在实际使用中，水环真空泵往往因被抽吸气体的状态和工作液的温度影响导致其工作性能不理想，机组不能维持稳定和高效的运行。针对某工程真空泵实际运行出现的问题，结合本工程工业抽汽需要连续补充除盐水的特点，提出了工作液密封系统的改造方案，改善真空泵工作的内环境，有利于真空泵的安全运行和提高机组的出力。

1水环真空泵工作原理

水环真空泵内装有带固定叶片的偏心转子，并由电机带动旋转，叶轮的转动可以使工作液在泵体内形成数个转动的液环，同时，由于这种偏心的安装，不但形成了一个轴向的压降，还有一个上下的绝对压降，这一压降形成对气体的吸入动力。叶轮转动时，液环在叶轮的两个叶片之间脉动，中间封闭着吸入的气体。在吸入侧，液环逐渐远离叶轮轮毂，气体通过圆盘上的吸入口轴向进入泵体，并在液环带动下径向扩散，在排出口，气体被压缩并通过排气口排出，周而复始，实现气体排送。

2水环式真空泵故障问题

2.1真空不足影响机组出力

机组投运以来大部分时间都能够实现满负荷运行，但到了夏季，尤其是气温比较高的7—8月份，当机组出力达到90%额定出力时，再提高出力非常困难，经调各系统运行参数发现，凝汽器的真空比较低，对凝汽器真空泄漏进行了检查，不存在问题，最后发现真空泵的外冷却循环水温度比较高，超过了33℃，换热器没有足够的换热面积余量，导致工作液温度将近50℃，已完全达饱和气化状态，真空泵不能正常工作，凝汽器内存有大量的不凝气体。

2.2水环真空泵汽蚀

真空泵在运转中，若局部区域工作液的绝对压力降低到当时温度下的工作液汽化压力时，工作液便在该处开始汽化并产生大量蒸汽气泡。这些细微的气泡极易破碎，破碎的过程中会对叶轮产生强烈的撞击，久而久之叶轮穿孔，最终因无法修补而被迫更换叶轮，严重影响设备安全、高效运行。机组停运期间对叶轮进行了检查，发现叶轮局部有凹凸不平的小坑，叶轮已经产生了一定的破坏，但发现比较及时，影响比较小。

2.3水环真空泵结垢

真空泵停机检修时发现叶轮、换热器、管路等与工作液接触的部分出现不同程度的结垢现象，其主要原因是工作液的温度偏高，出现气化现象，再加上工作液水质的硬度超标导致结垢。设备结垢后换热器端差加大，会影响传热，内环境变差，结垢的速度会越来越快，形成不利循环。

3水环式真空泵故障处理

3.1机封修复

机械密封使用一段时间后，存在动静环磨损和密封老化现象，具体表现为漏水和有刺激性气体泄出。通过对动静环进行解体检查，如果发现磨损严重、密封圈老化、弹簧锈蚀等，则予以更换。组合机械密封时应按实际测量数据来调整弹簧的压缩量，若过紧，机械密封的动静环表面会因为摩擦大、温度过高，造成密封端面磨损或烧坏;若过松，则达不到密封要求。过紧时，可在静环痤与泵盖间加垫片来调整;过松时，可在动环痤与轴端面间加垫片来调整。安装时，动静环表面应涂润滑油。机械密封修复完成后，要进行密封性试验，每分钟泄漏量不超过5滴，周围无明显脱硫液刺激性气味为满足要求，如不能满足密封要求，应对机械密封进行重新调整。

3.2叶轮修复

现场所用型号为2BW4253-OMK4真空泵叶轮材质与工况相匹配，正常情况下不会出现因腐蚀而造成动平衡失稳引起设备振动超标的现象。从解体情况来看，叶轮的损坏一般是由轴承损坏造成旋转轴心发生变化引起的摩擦、碰撞引起的。对损坏崩裂较严重的叶轮，可更换新备件;对局部掉块或磨损的叶轮，可采用堆焊、挖补等方法予以修复。叶轮与轴装配好后要进行动平衡实验，实验合格后方可进行泵的组装。

3.3结垢的解决措施

过滤水的水质和温度超标是造成真空泵结垢的主要原因。为此，必须尽可能降低水的硬度、控制水的温度才能解决真空泵结垢问题。通过优化用水系统流程可以很好的控制水温，使水温控制在40℃以下，保证真空泵的用水温度条件。为了降低水的硬度，需要将过滤水进行更换。催化剂厂现有水源三种，分别是过滤水、化学水、酸性水，考虑酸性水对真空泵部件的腐蚀，排除使用酸性水代替过滤水的办法。综合考虑，利用化学水代替过滤水作为真空泵的工作液。化学水的硬度较过滤水下降很多，可以降低真空泵发生结垢的几率。

3.4水温过高的解决措施

对水环式真空泵用水系统流程进行了优化。为了解决容-38的过滤水得不到及时补充降温的问题，对用水流程做了以下优化，真空泵所用的工作液不再自流至容-38中循环使用，而是自流至容-34，经泵-34输送至尾气处理单元，作为湿捕水。这样，通过在容-38内及时补充新鲜过滤水就可以有效地控制容-38的水温。第二，将真空泵的工作液入口阀更换为可控制流量大小的闸阀，将阀门由DN80mm更换为DN50mm，以便更好控制水量，经过阀门开度调整试验，将流量控制在6m3/h，既可以控制水温，同时有利于降低水量消耗。

4改造方案

机组实际运行存在问题的主要原因是工作液的温度偏高，内环境较差。为解决这些问题，需要降低工作液温度，公司结合真空泵组原有工作系统和工程的特点，进行了系统改造。改造系统增加了1台自制水封和部分管道及阀门，通过利用工业补水水温较低、水质较好的特点，实现改造系统与原有工作系统的耦合。当外界环境温度较高时，利用工业补水作为工作液开式循环冷却和密封，此种循环方式可以一直保证进入真空泵内的工作液为低温的液体（20～25℃），极大地降低了工作液的温度。系统改造的主要特点：第一，充分利用工业补水水温低、水质好的特点，优先进行真空泵内冷却使用，最后至凝汽器进行补水，实现了水的阶梯利用。第二，改造系统工作液温度低，能够彻底解决因夏季温度高而机组出力不足和气化结垢的问题，提高机组运行的经济性和安全性。第三，改造仅增加1台自制的水封和部分管道阀门，投资小，收益大。第四，保留原有系统不变，进行外围系统改造，可方便实现系统间的切换，运行灵活。第五，改造系统简单，不存在技术难点，运行安全可靠。

5改造后的效果

真空泵改造后凝汽器的凝补水优先进入真空泵充当工作液进行工作，分离器出口的工作液排出进入凝汽器进行补水，补水温度可以适当提高，这样可以提高凝结水的温度，对机组的运行具有一定的经济性，改造后最主要的效果是工作液温度由原来50℃降至25℃，运行的背压也由近13kPa降至8.5kPa，机组由改造前只能实现约90%的负荷，很容易达到100%负荷，提高了机组的出力，具有很好的经济性。此外，改造以后，大修时未发现管道和分离器等出现结垢现象，噪声明显降低，各工况下噪声测试结果均低于85dBA，说明工作液温度的降低对机组有很大的影响。

结束语

结合公司具有工业补水的特点，对原有真空泵工作系统进行外围改造，实现了阶梯性的一水两用。改造后工作液温度大幅度降低，泵汽蚀问题消除，噪声明显降低，提高了真空泵运行的安全性。夏季运行时，机组的出力也能够很容易由原来的90%额定负荷升至100%额定负荷，提高了機组运行的经济性。

参考文献：

[1]丘宇新.水环式真空泵的原理和常见故障分析[J].中国电力教育，2010（Z2）：457-458.

（作者单位：内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司）