水环真空泵辅助冷却技术简介

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1、水环真空泵辅助冷却技术能源动力与机械工程学院田松峰Tel：13503320251Email：tiansongfeng@163.com1水环真空泵辅助冷却技术简介1水环式真空泵工作原理水环式真空泵是目前大、中型机组中广泛采用的凝汽器抽气设备，作用是抽除凝汽器内的不凝性气体，保证和维持凝汽器真空。其叶轮偏心地安装在泵体内，起动时向泵内注入一定高度的水作为工作液，当叶轮旋转时，水受离心力的作用在泵体内壁形成一旋转的封闭水环，水环上部内表面与轮毂相切，水环的下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与叶片数目相等的若干个小腔。

2、在叶轮旋转过程中，各个小腔分别进行吸气、压缩和排气等过程。叶轮每旋转一周，叶片间空间（小腔）吸、排气一次，若干小腔不停地工作，如此往复，泵就连续不断地抽吸或压送气体，如下图所示。图1水环真空泵工作原理图水环泵在排气时，工作液也不可避免地要和气体一起被排出一部分，因此水环泵的工作液必须连续不断地加以补充，以保持稳定的水环厚度。而且在水环泵中，水环除起抽吸和压缩气体的“活塞”作用外，还起密封工作腔和冷却气体等作用。2水环式真空泵设计工作条件工作介质：水（液环）被抽气体：空气气体温度：20℃排气压力：101325Pa(标准大气压)工作液温：15℃1相对湿度：70％3影响水环真

3、空泵工作性能的因素水环真空泵的性能与所抽吸气体的状态（压力、温度）和工作液的温度等有关。1）抽气压力影响抽气压力是以水环泵的吸入口压力是以凝汽器压力为基础的，并且随着凝汽器压力的变化而变化的。（凝汽器抽气口压力一般在3.39kPa到12kPa范围内变化）在一定条件下的抽气量V、泵轴功率P、等温总效率h与抽气压力p之间的关系sppx曲线即为水环真空泵的特性线。图2水环真空泵性能曲线从图中可以看出，真空泵抽气量、轴功率和等温总效率随着抽气压力的变化趋势。2）抽气温度影响对应抽气压力，抽气温度在25℃到49℃范围内变化（不考虑抽气过冷度），下图是不同抽气温度下真空泵的特性曲线

4、。图3不同的抽气温度对真空泵的特性曲线从图中可以看出，抽气温度越低，抽气量越大，但是根据凝汽器运行工况，一般情2况下抽气温度都会高于设计抽气体温度（20℃），但是因为抽气压力一般在10kPa一下，因此从图中看出，抽气温度对抽气量影响不太明显。3）工作液温度影响图4不同工作水温度的真空泵特性曲线从图中可以看出，工作液温度对真空泵性能影响较大，特别是在抽气压力比价低的情况下影响更加明显，而电厂中真空泵的抽气压力刚好在此范围之内。因此提高真空泵工作性能从改变工作液温度着手切实可行，且效果明显。4水环式真空泵系统存在的问题随着工作时间的延长，由于做功和水蒸气释放气化潜热会造成工

5、作液温度不断升高，而工作液温度会造成真空泵抽气能力下降，凝汽器真空变差，影响机组经济性，同时还会引起真空泵气蚀，影响安全运行。工作液设计温度15℃，实际运行中均高于这一温度，目前真空泵工作液通常由循环水冷却，但循环冷却水温度受气候影响，特别是夏天随着循环水温度升高，真空泵工作液温度将远高于设计值。工作液温度升高会造成以后后果：1）破坏真空，降低机组经济性随着工作液温度升高，对应的饱和压力不断升高，比如30℃的汽化压力为4.241kPa，40℃的汽化压力为7.35kPa，当水环真空泵抽吸压力小于或等于工作液温对应的饱和压力时，将使部分工作液汽化，真空泵因抽吸自身工质汽化产

6、生的气体挤占真空泵抽气量造成真空泵出力严重不足，不凝性气体将造成传热恶化并在凝汽器内积聚破坏凝汽器真空，水蒸气中质量含量占1%的空气能使表面传热系数降低60%，从而降低机组经济性。3对某国产引进型300MW机组所配凝汽器在设计参数下，计算空气积聚对凝汽器压力的影响。如下表所示。表1空气积聚对凝汽器压力影响空气与蒸汽质量比蒸汽分压力，Pa空气分压力，Pa凝汽器压力，Pa0.00014.91×1030.304.91×1030.0014.96×1033.084.97×1030.015.03×10331.235.06×1030.15.09×103316.525.41×10315

7、.15×1033200.558.35×103某600MW机组为亚临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机组采用带双曲线自然通风冷却塔的二次循环闭式供水系统。真空泵型号为改进型2BW4353-0EK4。表2工作液温度与凝汽器真空试验结果1图5工作液温度与机组凝汽器真空及端差曲线4300MW机组试验数据如下。表3工作液温度与凝汽器真空试验结果2工况冷却水温度，℃工作液温度，℃背压，kPa真空度，%120.026.79.4290.58228.735.311.0388.97337.245.112.7887.22443.451.2