真空泵改造专项方案.docx

1、真空泵改造专项方案300MW汽轮机真空系统节能改造技术方案湖南大唐节能科技概述现在电站汽轮机真空系统抽真空设备关键是射水抽气器和水环真空泵，尤其是300MW及以上机组基础采取水环真空泵。这些抽真空设备，普遍存在以下问题：1）选型偏大设计选型时，关键考虑快速启机响应速度（30 分钟内能达成启机要求真空值）和最大许可漏气量作为选型标准，但在机组正常运行时，维持系统真空时有较大裕量。2）效率低水环真空泵效率较低，液环真空泵总效率sms等温指示效率0.920.95，反应实际压缩过程和等温压缩过程偏差。0.50.7，它反应叶轮搅动液体流动损失。m0.980.99，机械效率。所以水环真空效率很低，通常只有

2、30%左右。3）水环真空泵抽气性能受制于工作水温度改变水环真空泵实际抽速Qt=Q15K，K=(P1-Pt)/(P1-P15)Qt水温为t时抽气量m3/h Q15水温为15时抽气量m3/hP1水环泵吸入压力KPa Pt水温为t时饱和蒸汽压力KPaP15水温为15时饱和蒸汽压力KPa K抽气量修正系数当工作水达成 35以上，抽气能力急剧下降 80%以上，这是因为工作水温度升高到水环真空泵入口压力下对应饱和温度时发生了汽化现象，真空泵关键应付于抽取汽化蒸汽，造成抽闲气能力大幅下降；同时，工作水温度升高对真空泵极限真空值产生较大影响这是因为极限真空值就是水环泵工作水温度所对应饱和压力。这是夏季凝汽器端

3、差较大关键原因。4）水环真空泵受汽蚀现象影响大，设备维护成本高，也影响设备安全运行，加装大气喷射器，即使能够缓解水环真空泵汽蚀，但并不节能，通常投入大气喷射器后，水环泵电流会增大10%20%，同时整个大气喷射-水环真空泵组抽气能力下降，约为单独水环真空泵60%左右抽气能力。一、汽轮机真空系统真空泵性能参数及运行情况以引进型300MW 湿冷机组为例，其抽真空设备通常配置2台水环式真空泵，运行方法：一运一备，其型号基础全部是353型水环真空泵，其铭牌参数以下：型 号： 2BE1 353抽 速： 4600 m3/h （88.3 m3/min）抽吸压力： 3.3KPa101.3KPa（绝压）；排汽绝压

4、： 101.3KPa电机额定功率： 110KW 正常运行电流： 140A伴随对机组泄漏深入治理，300MW机组真空严密性基础全部达成优良水平，通常全部小于200Pa/min，有机组真空严密性只有几十Pa/min，所以现有水环真空泵在正常运行时，抽气量设计裕量太大，存在严重大马拉小车现象，含有较大节能降耗空间。其次夏季气温升造成水环真空泵抽气能力急剧下降、造成机组真空降低，从而增加机组热耗，影响机组经济性。二、罗茨水环真空泵组节能改造方案概述针对现在汽轮机抽真空系统中水环真空泵存在上述问题,高效罗茨水环抽真空泵组既可有效处理水环泵汽蚀、气温高时抽气性能下降问题，同时经过降低过大设计裕量，能够节电

5、 50%80%。本技术在贵州黔西电厂#3、#4机已成功应用，节能效果显著。实施罗茨水环真空泵组改造，并不改变原有两台水环真空泵，只是在抽真空母管上并接一台罗茨水环真空泵组。罗茨水环真空泵组是由一台罗茨真空泵和一台水环真空泵串联而成。当罗茨水环真空泵组运行时，蒸汽和不凝结气体经罗茨真空泵增压后经级间冷凝器冷却进入水环泵，因为罗茨真空泵增压和级间冷凝器冷凝作用，使得水蒸汽基础在级间冷凝器内凝结，其汽化潜热由级间冷凝器冷却水带走，水环真空泵吸入气体基础全部是不凝结气体；同时罗茨真空泵增压，使水环真空泵入口压力提升一倍，可确保水环真空泵高效稳定运行。在机组开启快速建立真空期间，使用原抽真空系统运行；在

6、正常运行期间，切换到罗茨水环真空泵组而将原有两台水环真空泵作备用，提升了运行可靠性和经济性。三、罗茨水环真空泵组改造方案可行性分析1、安全可靠性分析罗茨水环真空泵组改造方案是在原抽真空系统中，并入了一台高效罗茨水环抽真空泵组，原有两台水环真空泵仍然保留，确保系统安全可靠：1) 汽轮机组开启时，原有两台水环真空泵按原运行方法投入运行；2) 机组运行正常、真空稳定、真空严密性优良情况下，高效罗茨水环真空泵组投入运行、原有两台水环真空泵作备用；3) 机组真空系统发生严重泄漏，罗茨水环真空泵组不能维持凝汽器真空时，原有水环真空泵联锁投入运行满足真空要求；4) 罗茨水环真空泵组在停泵或设备故障时，原有水

7、环真空泵联锁投入运行，罗茨水环真空泵组入口进气门自动关闭，确保真空要求。5) 现在两台水环真空泵为一运一备方法，经罗茨水环真空泵组改造后，机组正常运行时由罗茨水环真空泵组维持真空，实现真空泵一运两备，大大提升真空系统安全可靠性：由原有一运一备变为一运两备。6）罗茨水环真空泵组工作效率高，其抽吸极限压力值小于500Pa，比原有水环真空泵极限压力值（3300pa）约高一个数量级，符合真空泵选型设计要求，所以其抽吸能力更强。2、真空泵抽气量核实试验测试表明：在真空严密性合格情况下，正常运行中汽轮机凝汽器漏气量是很少。以300MW湿冷机组为例，在真空严密性为200Pa/min时，漏入空气量约20Kg/

8、h。经计算，在背压为5KPa时，真空严密性小于等于200Pa/min情况下，只要选择一台实际抽气量大于1650 m3/h真空泵即可抽出漏入凝汽器真空系统20Kg/h空气，维持系统真空。300MW湿冷机组在夏季背压可能上升到12KPa，在真空严密性小于500Pa/min情况下，只要选择一台实际抽气量大于1863 m3/h高效罗茨真空泵组即可抽出漏入凝汽器真空系统50Kg/h空气，维持系统真空。因为罗茨水环真空泵组罗茨真空泵为干式真空泵，抽气速率没有水环真空泵工作液水温影响，所以夏季罗茨水环真空泵组可靠性更高。背压5KPa真空严密性200Pa/m时漏入空气量m3/h现水环真空泵额定抽速m3/h现水

9、环真空泵额定功率KW现水环真空泵正常运行电流A罗茨水环真空泵组额定抽速m3/h罗茨水环真空泵组额定功率KW罗茨水环真空泵组正常运行电流A16504600110140216048.5483、高效罗茨水环真空泵组节能效果首先，现有300MW机组使用水环真空泵，配置110KW电机，水环真空泵运行电流正常为140A。若选择满足真空严密性200Pa/min抽气量、总功率为48.5KW罗茨水环真空泵组，其正常运行总电流为50A，以年运行7500小时计算，年节省电量约34万KWH以上。其次，高效罗茨水环真空泵组含有强劲抽吸能力，极限压力(绝压)可达500Pa以下，而且因为罗茨泵增压，使得水环泵入口压力提升一

10、倍以上，工作液水温改变对罗茨水环真空泵组抽气性能影响很小，避免原水环真空泵夏季气温高抽气性能受工作液水温升高而大幅下降影响，减小凝汽器端差，提升机组真空；处理原水环泵汽蚀问题，大幅降低维修、维护成本。四、真空系统节能改造方案满足在真空严密性小于200Pa/min工况，选择抽气量为2160 m3/h罗茨水环真空泵组。泵组配置一台30 KW罗茨泵及一台18.5 KW水环泵。1、方案设计要求 罗茨水环真空泵组是由一台罗茨真空泵和一台水环真空泵串联而成罗茨水环真空泵组。（1）设备要求1）手动阀：入口抽气管路上设手动阀一个，作隔离用；2）气动衬胶蝶阀：罗茨泵入口设气动衬胶蝶阀一个，作泵组故障或泵组停机时

11、快速隔离之用；3）罗茨泵：配置电机功率比标准配置功率高一级，以防变功况时出现过载现象；4）水环真空泵：和罗茨泵抽速相匹配；5）控制箱：设置泵组电源、电流、运行操作及指示状态，并向DCS提供相关状态信号和DCS远方控制信号；（2）联锁保护要求1）罗茨泵有条件随水环真空泵泵启、停：当罗茨泵入口绝压小于10KPa时，罗茨泵自动开启；2）泵组开启、停止状态联锁开启、关闭罗茨真空泵入口气动蝶阀；3）泵组故障停机时向外发送故障信号，由用户DCS发出联锁其它备用真空泵。2、设备系统步骤如附图1所表示，真空泵组并接在抽真空母管上，经过管道和抽真空母管相连接，在罗茨真空泵入口抽气管道上装设一个手动阀和一个速关气

12、动阀，被抽吸汽气混合物进入罗茨真空泵增压后，经过级间冷凝器冷却后，进入水环真空泵，不凝结气体经过水环真空泵压缩后随工作液一起排入汽水分离器，不凝结气体经排气管直接排大气。水环泵工作液采取凝结水补水。3、相关专业设备及配套接口 （1）汽机专业 负责罗茨水环真空泵组安装，包含泵组冷却水管路连接。（2）电气专业罗茨水环真空泵组有两台电机：罗茨真空泵电机、 水环真空泵电机。真空泵组设有控制箱一只，内设电流、电压指示表各一块，泵组启停控制及保护等元件，设备使用电压等级为380V。（3）热控专业 为确保真空泵启停操作、监控，罗茨水环真空泵组设有电气控制箱，并提供相关信号接口。罗茨水环真空泵组设置有以下保护

13、：1）罗茨泵条件开启闭锁；2）罗茨水环真空泵组停泵或故障跳闸联锁关闭入口气动门；3）罗茨水环真空泵组停泵或故障停泵联锁开启一台大水环真空泵；4）低真空低至某一值时（如绝压10KPa）联锁开启一台大水环真空泵。4、方案实施（1）设备设计和制造我企业负责罗茨水环真空泵组设计和制造。供货周期60天，罗茨水环真空泵组成套设备包含：包含罗茨泵一台、水环真空泵及配套汽水分离器一套、入口气动阀一只、级间冷凝器一台、控制箱一只。和机组联接管道、电缆由业主自行采购。（依据业关键求，我企业也能够采购） （2）设备安装设备由供方负责发至用户指定地点，由用户自主安装，（也可委托供方进行安装）设备提供方负责技术指导。设

14、备安装尽可能靠近抽气口，由抽闲气母管经过管道引至罗茨水环真空泵组入口气动门前，气动门前加一个手动门。（3）设备调试 设备安装完成后，根据设备使用说明书，在供货方技术人员指导下进行设备试运。1. 高效罗茨水环真空泵组试运 试运目标：检验机组各部件运转正常，无异音，转向正确，电流正常，无卡涩，在关闭进口手动阀状态下，检验泵组极限真空值，测试工作水温升。2.高效罗茨水环真空泵组投入运行a)先统计机组负荷、运行参数；b)开启罗茨水环真空泵组； c)检验真空低联锁保护已投入；d)开启罗茨泵进口手动阀、气动门；统计运行参数改变；e)停运大水环真空泵，观察凝汽器真空值改变、负荷改变；统计运行参数改变；f)统

15、计稳定运行工况下参数。（4）设备运行校核和验收在调试过程中，测试罗茨水环真空泵组极限真空值达成设计值（关闭罗茨泵进口阀条件下，极限压力小于500Pa）；在大水环真空泵停运行情况下，罗茨水环真空泵组抽气能力能维持凝汽器真空值不低于原有大水环真空泵运行时真空值。当上述两个参数满足时，即验收为合格。（5）培训供方负责对用户运行人员和检修人员培训。五、罗茨水环真空泵组改造实例黔西电厂300MW机组安装了48.5 KW罗茨水环抽真空泵组，经调试正常投入运行后，罗茨水环抽真空泵组总电流为48 A左右，汽轮机凝汽器真空和投运原有大水环真空泵相比，真空保持一致，而原水环真空泵电流为240A，节电约80%。（当地大气压为87Kpa）机组负荷凝汽器真空KPa单开B水环真空泵电流（A）单开罗茨水环真空泵组总电流（A）节电率250MW-81.512404880%300MW-80.7424048.779.7%注：后附黔西#3机罗茨水环真空泵组现场照片及DCS真空系统参数。附图1 改造后真空系统图