水环式真空泵增加前置喷射装置的改造.doc

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・技术改造 ・
华北电力技术 　　NORTH CH INA ELECTR IC POW ER 　　　　　　　　No. 6　2009

水环式真空泵增加前置喷射装置的改造

苑敬桃 ,王宝义
(内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 ,内蒙古托克托 010206)

摘 　要 :托电一期水环式真空泵自投产以来 ,在高真空时泵的轴承振动值超标 ,造成轴承和叶轮的使用寿命缩
短 ,曾发生过轴承损坏和叶轮叶片产生裂纹等故障 。针对上述情况 ,对真空泵进行了增加前置喷射装置的改
造 ,保证了真空泵的安全稳定运行 ,延长了设备的使用寿命和检修周期 ,同时提高了机组的真空 。
关键词 :真空泵 ;前置喷射装置 ;改造
中图分类号 : TM621. 7　　文献标识码 : B 　　文章编号 : 100329171 ( 2009) 0620042203

Add ing Fron t Spray ing D ev ice to Na sh Pum p
Yuan J ing2tao, W ang B ao2yi
( Inner Mongolia Datang International Tuoketuo Power Generation Co. L td. , Tuoketuo 010206, China)

Abstract: Since the nash pump of Inner Mongolia Datang International Tuoketuo Power Generation Co. L td. started
operation, the vibration of the pump bearing was excessive in high vacuum state, which shortened the life of bearings
and impellers. The bearing was broken and the impeller was cracked before. To deal with the situation, a front sp ra2
ying device was added onto the vacuum pump. Thus the vacuum pump can run safely, the life of equpments and main
tenance cycle was p rolonged and vacuum level of the units was raised.
Key words: vacuum pump; front sp raying device; modification

0　引言

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司
(以下简称托电 )一期工程建设 2 ×600 MW 亚临
界水冷燃煤机组 , 1、2号机组分别于 2003年 6月
9日 、7 月 29 日投产发电 。每台机组配备 2 台
100 %容量真空泵 ,型式为 2BW 4403 20B K2Z水环
式 ,机组正常运行时一台运行 、一台备用 。一期
真空泵自投产以来 ,在高真空状态下泵的轴承振
动值超标 ,造成轴承和叶轮的使用寿命缩短 ,并

且发生过轴承损坏和叶轮叶片产生裂纹等故障 。
针对上述情况 ,托电决定对一期真空泵的问题进
行综合分析治理 ,使真空泵的缺陷彻底消除 。

1　真空泵振动及原因分析

托电一期水环真空泵系统流程图见图 1。
一期真空泵自投产以来 ,出现了运行中轴承
振动速度超标而振动幅度正常的情况 ,特别是高
真空运行状态下泵的轴承振速达到了 8. 0 mm / s,
大大超过了允许值 4. 5 mm / s。表 1 为 2号机 A
真空泵轴承振动的数值 。
图 1　水环真空泵系统流程图
　　真空泵振动大的原因有以下几种 :
(1) 轴承安装 、检修质量不良 ;
(2) 转子不平衡 ;
(3) 轴承质量不合格 ;
(4) 泵内发生汽蚀 。
分析认为 ,真空泵经过几次检修 ,安装 、检修
质量不存在问题 ;轴承经过解体检查 ,质量合格 ;
转子在出厂时已做过动平衡试验 ,也没有问题 。
最终分析认为是高真空运行时真空泵内发生汽蚀
所致 。经过调查 ,国内其它厂水环真空泵也曾经
发生类似情况 。

No. 6　2009 　　　　　　　华北电力技术 　　NORTH CH INA ELECTR IC POW ER

表 1　2A真空泵改造前轴承振动数值
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项 　目
驱动端
非驱动端
⊥振幅
/μm
21
20
- 振幅
/μm
17
16
⊙振幅
/μm
16
16
⊥振速
/ (mm ・s- 1)
4. 5
8. 0
- 振速
/ (mm・s- 1)
2. 5
4. 7
⊙振速
/ (mm ・s- 1)
3. 6
3. 8

　　水环真空泵的工作原理是利用容积变化来实
现抽真空 ,转子在泵内偏心安装 ,它的转动会迫使
工作液沿泵壳内壁形成一个与其同向旋转的液
环 ,此时会在两相邻叶片 、叶轮轮毂和液环内表面
之间形成气腔 ,随转子的转动此气腔在泵的吸气
区体积逐渐增大 ,其内部压力下降 ,从而将气体吸
入泵内 ,相反气腔在排气区体积逐渐缩小 ,内部压
力上升 ,从而将气体排出 。
在整个运行过程中 ,从最大吸气区到排气区
阶段 ,泵一直处于高真空状态下运行 ,真空泵一般
的设计极限绝对压力为 3. 3 kPa,压力低时泵内汽
蚀相当严重 ,从而造成泵体振动 。随着真空的上
升 (即压力降低 ) ,汽蚀和振动都将加剧 ,水环也
在增大 ,因而叶片负荷也急剧增加 ,高真空所形成
的巨大拉应力作用在叶片上 ,容易导致叶片疲劳
断裂 ,该现象往往出现在叶轮铸造缺陷的位置 。
真空泵长时间在汽蚀的恶劣工况下运行 ,不仅由
于振动使轴承的寿命缩短 ,而且叶轮的使用寿命
也将大大缩短 。

2　改造情况

为解决真空泵汽蚀的情况 ,需提高真空泵入
口压力 ,为此提出为真空泵增加前置喷射装置 。
211　前置喷射装置的工作原理
前置喷射装置为一个喷嘴和扩压管组合装
置 ,动力气源采用真空泵出口气流 。通过从排气
侧 (气水分离器 )引入接近大气压力的气流 ,通过
喷嘴加速形成高速气流 ,来带动吸入口内的气体
一起从吸气支管进入泵内 。在泵初始运行入口压
力高时 ,喷射器不投入 ,绝对压力达到 15 kPa 左
右时 ,喷射器投入工作 。真空泵增加前置喷射装
置改造后 ,可将泵入口绝对压力由原先的 4 ～8
kPa提升至 9～15 kPa,从而大大减轻泵内的汽蚀
现象 ,达到稳定运行的目的 。同时增加喷射器后
可提高凝汽器在低真空状态下的抽气量 ,提高系
统真空度 。
212　改造施工方案
改造安装的系统方案如图 2,具体方案为 :
( 1) 将真空泵入口气动阀去掉 ,保留入口逆
止阀 ,在泵入口与逆止阀之间加装两个气动阀
( 16a、16b) 。
(2) 在喷射器至分离器管段加装第三道气动
阀 ( 19a) 。
(3) 在汽水分离器靠排气侧的顶部开孔 ,用
以连接喷射器吸入直管 。
(4) 在泵进气管靠分离器侧顶部开孔 ,连接
前置喷射器喷管及连接部件 。
(5) 16a、16b两阀门中间短管开孔 ,用来接
喷射管部件 。
(6) 就地选取压力气源口并接管至气源配气
箱 ,以供气动门用气 。
(7) 顶部 4个热工压力测点及 1个就地压力
表测点口如图 2所示 。
(8) 系统的程序控制做入 DCS中 。

图 2 　真空泵改造后的设备流程图
213　加装前置喷射器后真空泵的逻辑程序
(1) 泵启动前要求气动阀 16a、19a关闭 , 16b
处于开启状态 。
(2) 泵启动后 ,当入口压差 ΔP ( 16a气动阀
前后 1、2测点 )达到 2 kPa ( 2点绝对压力 - 1 点
绝对压力 ≥2 kPa)时 , 16a气动阀开启 ,其他两门
维持原状 。
(3) 当入口绝对压力 P1低于 ( 6～8 kPa)时
(相对值 - 84 kPa,当地大气压以 90 kPa计算 ) 16b
关闭 ,同时打开 19a气动阀 , 16a维持原开状态。
(4) 泵在正常停运时 , 16a先关闭后 ,才允许

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停泵 (联锁状态下控制 ,不允许 CRT手操 ) 。
( 5) 16a、16b是气开门 (即 24 VDC 通电供气
开门 , 24 VDC断电 ,断气关门 ) ; 19a气关门 (即 24
VDC通电供气关门 , 24 V DC断电 ,断气开门 ) 。

3　改造前和改造后运行情况对比
311　2号机 A真空泵前置喷射器投运试验
2号机 A 真空泵于 2007 年 5月 19 日 14 点
51分投入前置喷射器 ,投入前后部分参数对比见
表 2。
表 2　2A真空泵投入喷射器真空和噪声对照表

改造后 , 2A 真空泵轴承振速下降了 1. 4 ～
5. 8 mm / s,振速最大值 2. 4 mm / s,达到合格水平 ;
机组真空在负荷不变的情况下提高约 0. 7 kPa,噪
音下降 9 dB。
改造后 , 2B 真空泵轴承振速下降了 0. 8 ～
4 mm / s,振速最大值 3 mm / s,达到合格水平 ;机组
真空在负荷不变的情况下提高 1. 1 kPa,噪音下降
7 dB。

4　结论

项 　目
投入前
15: 37 15: 54
投入后
14: 38 14: 51
托电水环式真空泵增加前置喷射装置的改
造 ,有效降低了真空泵轴承的振动值和运行噪音 ,

机组负荷 /MW
600
600
600
600
提高了机组的真空 ,取得了良好效果 。

循环水温度 /℃
机组真空 / kPa
22. 3 22. 5 22. 9 22. 8
78. 8 79. 1 79. 3 80. 0
(1) 真 空 泵 进 行 增 加 前 置 喷 射 器 改 造

泵南侧噪声 / dB
泵北侧噪声 / dB
104
103
104
103
94
94
94
94
后 ,真空泵即 使 在 高 真 空 运 行 状 态 下 泵 的 轴
承振动值也 远 小 于 标 准 值 , 可 有 效 延 长 轴 承

　　2号机 A 真空泵投入前置喷射器前振动见表
1,投入后真空泵振动见表 3。
3 2　2号机 B 真空泵前置喷射器投运试验
2号机 B真空泵于 2007年 5月 20日 0点 18分
投入前置喷射器 ,投入前后部分参数对比见表 4。
表 4 　2B真空泵投入喷射器真空和噪声对照表
投入前 投入后
和叶轮的使用寿 命 , 有 利 于 设 备 的 安 全 稳 定 运
行 ; 同时可延长 设 备 的 检 修 周 期 , 节 约 检 修 费
用 。
(2) 真空泵进行增加前置喷射器改造后 ,可
降低设备运行时的噪音 ,有利于环保 。
(3 ) 真空泵进行增加前置喷射器改造后 ,可

项 　目
机组负荷 /MW
循环水温度 /℃
机组真空 / kPa
泵南侧噪声 / dB
泵北侧噪声 / dB
00: 18
600
20. 1
85. 3
99
104
03: 24
600
20. 0
86. 4
92
97
提高运 行 机 组 的 真 空 , 降 低 煤 耗 , 有 利 于 节 能
降耗 。

参考文献

[ 1 ] 杨乃恒 ,等. 真空获得设备 [M ]. 北京 :冶金工业出版

　　2号机 B 真空泵投入前置喷射器前振动见表
5,投入后真空泵振动见表 6。
313　2号机真空泵前置喷射器投运试验结果
对比以上数据 ,可以得出以下结果 :
社 , 2001.
收稿日期 : 2008212229
作者简介 :苑敬桃 ( 1974—) ,男 ,工程师 ,主要从事电厂汽机专业
工作 。

项 　目

⊥振幅
/μm
表 3 　2A真空泵投入喷射器后轴承振动数值
- 振幅 ⊙振幅 ⊥振速
/μm /μm / (mm ・s- 1)

- 振速
/ (mm・s- 1)

⊙振速
/ (mm ・s- 1)

驱动端
非驱动端
19
20
18
16
12
16
2. 0
2. 2
1. 4
2. 4
1. 6
1. 8

项 　目


⊥振幅
/μm
表 5　2B真空泵投入喷射器前轴承振动数值
- 振幅 ⊙振幅 ⊥振速
/μm /μm / (mm ・s- 1)


- 振速
/ (mm・s- 1)


⊙振速
/ (mm ・s- 1)

驱动端
非驱动端
23
23
29
16
1. 2
1. 1
5. 3
7. 0
2. 3
4. 8
2. 8
4. 3

项 　目


⊥振幅
/μm
表 6　2B真空泵投入喷射器后轴承振动数值
- 振幅 ⊙振幅 ⊥振速
/μm /μm / (mm ・s- 1)


- 振速
/ (mm・s- 1)


⊙振速
/ (mm ・s- 1)

驱动端
非驱动端
20
15
29
11
11
10
2. 5
3. 0
1. 5
2. 4
1. 4
2. 0
(本文编辑 　季佳彬 )