高效節(jié)能真空裝置

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技術(shù)來源

在國家大力推行節(jié)能減排的背景下，結(jié)合近些年來電廠氣冷羅茨泵的出現(xiàn)、發(fā)展、技術(shù)上的不斷成熟及我司羅茨水環(huán)真空機組十幾年來在石油化工行業(yè)中驗證了其穩(wěn)定可靠性，故將高效率、運行可靠的羅茨水環(huán)真空機組在電廠中推廣，并取得了非常好的應(yīng)用效果。

技術(shù)特點

由于水環(huán)真空泵用水作為工作液，比較適合運用在凝汽器含水量較高的場合。而且水環(huán)真空泵作為容積式泵，抽氣能力能與凝汽器背壓同步變化，在凝汽器漏氣量增大引起背壓升高時，水環(huán)真空泵出力迅速增加，能很好的抑制凝汽器壓力進(jìn)一步升高，保證發(fā)電機組有最佳的出力。所以火力發(fā)電廠機組凝汽器真空系統(tǒng)大部分都采用水環(huán)真空泵。目前國內(nèi)電廠凝汽器真空系統(tǒng)所用真空泵主要是水環(huán)真空泵，水環(huán)真空泵的特點是真空度越高，抽氣量越小，同時其抽氣性能受水溫的影響也較大，水溫越高，其抽氣量也越小。另外，在高真空階段，水環(huán)真空泵容易汽蝕而導(dǎo)致振動加劇、噪音變大、葉輪容易損壞。

電廠凝汽器抽真空過程分為兩個階段：一個是啟動真空階段，一個是維持真空階段。在啟動真空階段，由于要將凝汽器由大氣壓預(yù)抽至機組可以投入運行的真空，該階段機組還沒有發(fā)電的，所以需要的時間越短越好，需要抽真空系統(tǒng)的抽氣量較大，一般需要采用兩臺或多臺水環(huán)真空泵并聯(lián)抽氣。而到了維持真空階段，由于此時真空泵所抽的主要是凝汽器漏入的空氣，真空泵需要的抽氣量較小，所以往往只需運行一臺水環(huán)真空泵維持真空即可。

由于在電廠凝汽器維持真空的時間占80％以上，因此如果要進(jìn)行節(jié)能改造，一般從該環(huán)節(jié)入手，主要思路就是提高水環(huán)真空泵在高真空的抽氣量，進(jìn)而提高凝汽器的真空度，從而達(dá)到提高發(fā)電效率，降低能耗的目的。國內(nèi)電廠一般采用的有串聯(lián)大氣噴射器、串聯(lián)蒸汽噴射泵、降低水環(huán)真空泵工作水溫度等方式來進(jìn)行該項工作，也取得了一定的成果。但由于仍然是在原有的水環(huán)真空泵上進(jìn)行改造，雖然提高了凝汽器的真空度，但水環(huán)真空泵本身的能耗并沒有降低。

隨著真空技術(shù)的發(fā)展，一種新型真空泵——氣冷羅茨泵逐漸發(fā)展、成熟。氣冷羅茨泵屬于干式泵的一種，具有真空度越高，氣量越大的特點，并且其工作效率極高，一般在80％以上。而水環(huán)真空泵在高真空的效率一般只有15％左右，即使串聯(lián)了大氣噴射器，效率也只能提高到20％左右。如果能將氣冷羅茨泵取代水環(huán)真空泵，效率可以提高70％左右。

水環(huán)真空泵入口壓力維持在130mbar左右，避開汽蝕區(qū)域，運行更平穩(wěn)；在液環(huán)泵入口處設(shè)有自動破真空閥及逆止閥，羅茨泵的入口處設(shè)有逆止閥，多重防護(hù)，防止水、氣體倒灌系統(tǒng)；羅茨水環(huán)真空機組不僅提升凝汽器的真空度，進(jìn)而提高了發(fā)電效率，而且相比之前運行的機組有75%以上的節(jié)電效果、50%以上的節(jié)水能力；

采用的是氣冷羅茨真空泵，羅茨真空泵的材質(zhì)為普材，過流部件鍍鎳磷，軸封采用機械密封，完全滿足用于抽腐蝕性或易燃易爆的氣體。

技術(shù)優(yōu)勢

采用改進(jìn)型的2BE1 水環(huán)真空泵配套，性能更穩(wěn)定，運行更可靠。

改進(jìn)型2BE1系列液環(huán)真空泵是我公司在引進(jìn)德國西門子2BE1系列真空泵的基礎(chǔ)上依靠三十多年生產(chǎn)液環(huán)真空泵的豐富經(jīng)驗和強大的研發(fā)能力，運用先進(jìn)的CFD航空設(shè)計軟件和三維CAD軟件，對其進(jìn)行二次開發(fā)及不斷的結(jié)構(gòu)改進(jìn)而推出的具有世界先進(jìn)技術(shù)水準(zhǔn)的真空泵。

湖北省神瓏泵業(yè)2BW5成套裝置中的真空泵，采用全過程控制的整體鑄造葉輪，經(jīng)很多電廠在同臺位的對比運行，湖北省神瓏泵業(yè)提供的真空泵不但運行可靠，而且降低了凝汽器的背壓，大大提高了電站火電機組的運行效益。

柔性閥板排氣口開度在全性能范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)

羅茨水環(huán)真空機組配置的真空泵是平面結(jié)構(gòu)形式，獨有的柔性排氣口（見下圖），能根據(jù)被抽系統(tǒng)中所處的不同真空，利用壓力平衡的原理，自動調(diào)節(jié)排氣角，與剛性排氣口、壓縮比固定的雙級真空泵比較，具有如下的優(yōu)勢：

1～1：33的壓縮比范圍內(nèi)均能高效運行（請參考相關(guān)真空泵性能曲線）；

在啟動汽輪機之前，與雙級泵比，平面泵能以最短的時間抽到預(yù)定真空；

在凝汽器真空維持期間，無論是機組處于夏季、冬季或調(diào)峰工況下運行，自動調(diào)節(jié)壓縮比的真空泵都能應(yīng)付自如。使發(fā)電機組獲得最佳出力；

當(dāng)出現(xiàn)有空氣過量泄漏進(jìn)入凝汽器的意外發(fā)生時，帶有柔性排氣口的真空泵控制凝汽器背壓上升的能力明顯優(yōu)于剛性排氣口的真空泵。

真空泵裝有防汽蝕閥，通過防汽蝕閥中的閥球兩側(cè)產(chǎn)生的壓差，在氣泡的破裂區(qū)自動補入相適量的氣體，及時填充氣泡破裂產(chǎn)生的“空間”。防止氣泡破裂造成的汽蝕對零件表面的損壞。

節(jié)能，眾所周知，液環(huán)真空泵尚存在著能耗高、效率低等問題，現(xiàn)有小規(guī)格液環(huán)泵的效率一般為30%-45%，大規(guī)格的泵也只能達(dá)到50%或略高。造成液環(huán)真空泵效率低的主要原因是泵內(nèi)氣液兩相流動產(chǎn)生了較大的水力損失，而泵行業(yè)對液環(huán)真空泵內(nèi)氣液兩相流動狀況、損失機理缺乏認(rèn)識。無論是定量結(jié)果或是定性分析，無論是數(shù)值計算或是流場顯示，國內(nèi)外至今尚未能給出某型號液環(huán)真空泵內(nèi)氣液兩相流場的具體分布情況。另一方面，現(xiàn)有液環(huán)泵流動理論及分析手段未能準(zhǔn)確有效的描述泵內(nèi)非穩(wěn)態(tài)氣液兩相流動，因此建立在現(xiàn)有液環(huán)泵流動理論基礎(chǔ)上的常規(guī)設(shè)計方法自然難以設(shè)計出高效的液環(huán)真空泵產(chǎn)品。

此次所投標(biāo)真空泵的配套功率為22KW，羅茨泵配套功率為18.5KW。

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我公司為專業(yè)生產(chǎn)電廠水環(huán)式真空泵的廠家， 羅茨水環(huán)真空機組產(chǎn)品的重要零部件均采用數(shù)控加工和3D檢測，水環(huán)真空泵試驗臺將使機組的檢測設(shè)備的水平國內(nèi)領(lǐng)先。

水環(huán)真空泵轉(zhuǎn)子：整體鑄造，采用樹脂砂鑄造工藝，避免傳統(tǒng)煤粉砂鑄造所造成的夾砂、氣孔隱性裂紋等鑄造缺陷的出現(xiàn)。鑄件進(jìn)行固熔處理，消除應(yīng)力.確保鑄件的剛性.對鑄件進(jìn)行探傷。

葉輪機械半精加工（組合數(shù)控機床），葉輪平衡實驗（平衡機），葉輪與軸裝配，葉輪與軸采用過盈配合，精加工，葉輪與泵軸一體進(jìn)行機械精加工。

羅茨真空泵轉(zhuǎn)子?

三葉漸開線型線結(jié)構(gòu)和高精度機械加工確保產(chǎn)品運轉(zhuǎn)平穩(wěn)安靜。

機組設(shè)計可靠性

羅茨水環(huán)真空機組故障或停機切換設(shè)置兩道保障：一是進(jìn)口設(shè)置止回閥（關(guān)閉時間0.5S）快速有效起到密封作用，二是氣動蝶閥（關(guān)閉時間3-5S）快速有效的起到保障密封作用，兩道屏障一旦真空泵機組出現(xiàn)故障立即將系統(tǒng)與真空泵機組切斷，

氣冷羅茨泵可以做到五點機械密封，軸封、轉(zhuǎn)子與齒輪油箱之間的四個動密封也采用機械密封（國內(nèi)其它廠家采用骨架密封）。羅茨泵故障率最高的就是潤滑油乳化，失去潤滑作用，由于電廠抽吸的是飽和空氣，所以五點機械密封非常重要，有效的防止?jié)櫥腿榛瑴p少了故障率，同時減少了維護(hù)量。

氣動蝶閥嚴(yán)密性等級Ⅵ級，一旦失去氣源，氣動蝶閥留在原位，保證真空泵的正常工作。

羅茨泵因為葉輪和外殼的間隙及葉輪間的間隙與水環(huán)真空泵比都很小，所抽吸的氣體含有大量的水蒸氣，所以材質(zhì)選擇普材鍍鎳磷工藝，多年使用經(jīng)驗該材質(zhì)防止銹蝕效果很好。

我公司有近30年的真空泵制造歷史；

液環(huán)真空泵采用引進(jìn)西門子技術(shù)。

壓力變送器帶鑄鋁防水型接線盒，現(xiàn)場液晶顯示；

采用高壓美國ASCO電磁閥，可保證補水電磁閥的使用壽命，并無需減壓閥；

機組內(nèi)部管路用焊接管路法蘭聯(lián)接（而非采用螺紋聯(lián)接）；

羅茨水環(huán)真空機組在羅茨泵與水環(huán)真空之間的設(shè)置手動破真空閥，當(dāng)真空泵機組故障或停機切換時打開，防止水環(huán)真空泵的工作液進(jìn)入羅茨泵；

羅茨水環(huán)真空機組設(shè)有溢流閥，將真空泵多余的水排出，從而保證液位的平衡；

羅茨水環(huán)真空機組入口氣動蝶閥按電廠配置安裝壓力開關(guān)，在羅茨水環(huán)真空機組與凝汽器壓力相當(dāng)時再打開入口氣動蝶閥，保證氣流不反流。

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水環(huán)真空泵換熱器采用換熱效率高板式換熱器，可拆洗，方便維護(hù)、地腳安裝（而釬焊結(jié)構(gòu)，不可拆洗，懸空安裝，靠管路聯(lián)接來固定）。

水環(huán)真空泵在側(cè)面有觀察孔，只要擰下螺栓就可以從觀察孔檢查轉(zhuǎn)子，并可以輕松的更換閥片。（如果沒有該觀察孔則要拆泵）

羅茨真空泵

1）泵的主軸外密封采用了多彈簧平衡式機械密封，使產(chǎn)品的動密封比傳統(tǒng)的骨架密封產(chǎn)品的使用壽命提高二倍以上（經(jīng)調(diào)研多家電廠原最先使用節(jié)能羅茨泵廠家，漏油及電泵聯(lián)問題較多）而且避免了老產(chǎn)品易漏油的缺陷。不僅增加產(chǎn)品的使用壽命，拆裝也非常方便，一體式安裝。

2）端蓋以及泵體密封全部改為O型圈密封，可以反復(fù)拆卸，維修維護(hù)起來方便簡單。

3）放大了油窗視鏡，油箱內(nèi)使用情況可更加清晰可見，方便維護(hù)。

4）氣冷羅茨泵的泵軸采用了加粗設(shè)計，泵軸變形更小，運行時振動也比較小，軸承壽命會更久。

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