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【摘 要】某电厂在夏季运行时由于闭式水温度高，导致冷却效果差，使真空泵出力下降、泵轮气蚀，影响机组的安全和经济运行。该厂通过对真空泵系统的分析，制定了对真空泵工作液加装冷却装置的方案，并取得了良好效果。
【关键词】真空泵；冷却装置
某电厂汽轮机为北重N330-17.75/540/540型汽轮机。机组配备2台2BW4353-OMK-Z单级水环式真空泵。启动时两台泵同时运行，正常运行时一运一备，采用远方控制。
一、问题提出
真空泵从凝汽器抽出的空气是由不可凝结的气体和水蒸汽的混合物组成，其中水蒸汽占总体积的3/4，所以在真空泵的吸人管安装有2个冷却喷嘴，从换热器出来冷却后的工作液，大部分回到泵体，少量通过冷凝喷嘴去冷却吸人的水蒸汽，可使70%左右的蒸汽产生冷凝，提高真空泵的抽气能力。
该泵的工作液冷却水来自机组的闭式水，设计冷却水流量为50M3/h，温度为：5℃-30℃之间，工作液温度≤33℃。随着天气转暖，闭式水温度逐渐升高，夏季温度高时闭式水温度在37-40℃，最高时到达42℃，闭式水温度的升高，使得真空泵工作液温度升高，严重影响真空泵的抽吸能力，导致机组真空下降。
2011年，该厂闭式水最高温度为40-42℃，工作液温度在50-55℃，工作液在此温度下会大量汽化。真空泵因抽吸自身工质汽化产生的气体，挤占真空泵抽气量，会造成出力不足，增加了真空泵的负担，影响了真空泵抽出凝汽器中不凝结气体的能力，降低了机组的真空，降低机组经济性。经济运行主要由真空泵的抽汽能力影响凝汽器真空造成的，一般30万机组机组真空每提高1kpa，机组热耗降低煤耗降低1%---1.5%，出力约提高1%。为提高真空泵的抽吸能力，保障设备运行的安全性和稳定性、提高机组热经济性、需要降低真空泵工作液的温度。
二、方案的提出与实施
为降低真空泵工作液温度，需从冷却水的温度、换热设备等方面考虑。现在的冷却水即闭式水，通过循环水（海水）来冷却，如果降低闭式水温度甚至是循环水温度，成本太高且实施起来非常困难，在此不予考虑。主要从换热设备方面考虑。
1、更换管式换热器为板式换热器
现使用的卧式管束换热器具体参数如下：
1、型式：列管式
2、管束：304根
3、换热面积：37㎡
4、工作液：水，工作温度<35℃
5、冷却液：冷却水耗量：50/h；压力：0.4Mpa；温度：5℃-30℃
已不能满足机组夏季运行所要求工作液温度要求。需增加换热面积来降低工作液温度。相对于管束式换热器，板式换热器具有以下优点：由于传热系数高，传热端温差可以选得很低，因此非常适合于低位能热量的回收；板片可以组合成各种流程，因此板式换热器都能进行优化设计，并可灵活地适应热负荷的变化，只需增加或减少板片数，不须更换框架，就能适应新的变化了的工艺条件；板片的设计使其无死角区域，所以不需拆卸就可在现场进行化学清洗大大缩短了维修工作时间。当闭式水温度在30℃时，根据对数传热公式经计算要保证真空泵工作水温度<35℃，需要将管式换热器改装为换热面积为50㎡材料为304的板式式换热器。但是由于我厂闭式水温度夏季较高到达40℃，所以在夏季时不能从根本上解决真空泵工作液温度低的问题。
2、真空泵换热器串联压缩制冷装置
在真空泵冷却器出口串联一套压缩制冷装置，通过压缩制冷装置进一步降低水环式真空泵密封水温度，压缩制冷装置可实现根据冷却器出口温度设定自动启停，作为真空泵冷却器的辅助设备，达到提高真空泵出力和提高凝汽器真空的目的。真空内部约5t工作液，从技术上可以实现降低温度。设备变动如下：
图2真空加装制冷装置示意图
该机组设计当循环水温度为33℃时，机组背压为11.8kpa（-88.2kpa），我厂循环水夏季夏季最高在33-36℃，按凝汽器背压曲线测算真空在11.8kpa-13.6kpa（-88.2kpa---86.1kpa），根据表1可知真空泵工作液温度不应超过47℃。根据去年运行经验闭式水最高温度为40-42℃，工作液温度在50-55℃，所以工作液温度需要降8℃才能保障真空泵不发生气蚀，保证真空泵的抽汽能力。
表2我厂夏季最恶劣工况下的设备参数
根据以上数据设计能使5t/h的工作液温度降低7℃的压缩制冷装置与真空泵换热器串联在一起，根据国内其它电厂经验凝汽器真空可提高0.5-1kpa。所以通过上面分析原冷却器和制冷装置只要实现单次循环的最大温降为10℃（保留3℃的裕余量），即可满足要求，保证运行真空泵出力正常，叶轮不出现气蚀情况。
考虑到原冷却器污脏、堵塞等因素，原冷却器工作水温降分配为3℃（工作液温度由55℃降至52℃），制冷装置（冷水机组）分配温降为7℃（工作液温度由52℃降至45℃）。由此计算出压缩制冷装置的制冷量约147KW。考虑到制冷装置长期运行后效率下降的可能性，按1.1倍余量即161.7KW设计，制冷装置的电功率约45KW。
三、实施效果及结论：
该冷却装置自投运以来，提高了机组凝汽器真空，降低了发电煤耗，提高了机组的热经济性；同时避免了真空泵产生汽蚀，保障了设备运行的安全性和稳定性。经过一年的数据分析，机组真空年平均提高约0.5kpa，降煤耗1.6g。市场煤价约600元/吨，机组年运行10个月，年利用小时数约5500h，厂用电电价取0.40元/kWh。
节煤费用：600×330000×5500×1.6/=174.24（万元）
耗电费用：45×10×30×24×0.4/10000=12.96（万元）
节能收益：节煤费用-耗电费用=243-12=161.28（万元）
通过初步计算，真空泵加装制冷装置后，单台机组每年节约费用161.28万元。刨去设备的购置及安装费用约43万元，当年即可见效益。该工程投资少，见效快，相信能给其它有类似问题的兄弟电厂提供参考。
参考文献：
1章熙民 任泽霈：传热学
中国建筑工程出版社2007.07
尉帅（1988.04-），男，山东聊城人，华北电力大学热能与动力专业毕业，大学本科，单位：大唐山东电力检修运营有限公司，研究方向：电厂汽轮机检修。
【关键词】真空泵；冷却装置
某电厂汽轮机为北重N330-17.75/540/540型汽轮机。机组配备2台2BW4353-OMK-Z单级水环式真空泵。启动时两台泵同时运行，正常运行时一运一备，采用远方控制。
一、问题提出
真空泵从凝汽器抽出的空气是由不可凝结的气体和水蒸汽的混合物组成，其中水蒸汽占总体积的3/4，所以在真空泵的吸人管安装有2个冷却喷嘴，从换热器出来冷却后的工作液，大部分回到泵体，少量通过冷凝喷嘴去冷却吸人的水蒸汽，可使70%左右的蒸汽产生冷凝，提高真空泵的抽气能力。
该泵的工作液冷却水来自机组的闭式水，设计冷却水流量为50M3/h，温度为：5℃-30℃之间，工作液温度≤33℃。随着天气转暖，闭式水温度逐渐升高，夏季温度高时闭式水温度在37-40℃，最高时到达42℃，闭式水温度的升高，使得真空泵工作液温度升高，严重影响真空泵的抽吸能力，导致机组真空下降。
2011年，该厂闭式水最高温度为40-42℃，工作液温度在50-55℃，工作液在此温度下会大量汽化。真空泵因抽吸自身工质汽化产生的气体，挤占真空泵抽气量，会造成出力不足，增加了真空泵的负担，影响了真空泵抽出凝汽器中不凝结气体的能力，降低了机组的真空，降低机组经济性。经济运行主要由真空泵的抽汽能力影响凝汽器真空造成的，一般30万机组机组真空每提高1kpa，机组热耗降低煤耗降低1%---1.5%，出力约提高1%。为提高真空泵的抽吸能力，保障设备运行的安全性和稳定性、提高机组热经济性、需要降低真空泵工作液的温度。
二、方案的提出与实施
为降低真空泵工作液温度，需从冷却水的温度、换热设备等方面考虑。现在的冷却水即闭式水，通过循环水（海水）来冷却，如果降低闭式水温度甚至是循环水温度，成本太高且实施起来非常困难，在此不予考虑。主要从换热设备方面考虑。
1、更换管式换热器为板式换热器
现使用的卧式管束换热器具体参数如下：
1、型式：列管式
2、管束：304根
3、换热面积：37㎡
4、工作液：水，工作温度<35℃
5、冷却液：冷却水耗量：50/h；压力：0.4Mpa；温度：5℃-30℃
已不能满足机组夏季运行所要求工作液温度要求。需增加换热面积来降低工作液温度。相对于管束式换热器，板式换热器具有以下优点：由于传热系数高，传热端温差可以选得很低，因此非常适合于低位能热量的回收；板片可以组合成各种流程，因此板式换热器都能进行优化设计，并可灵活地适应热负荷的变化，只需增加或减少板片数，不须更换框架，就能适应新的变化了的工艺条件；板片的设计使其无死角区域，所以不需拆卸就可在现场进行化学清洗大大缩短了维修工作时间。当闭式水温度在30℃时，根据对数传热公式经计算要保证真空泵工作水温度<35℃，需要将管式换热器改装为换热面积为50㎡材料为304的板式式换热器。但是由于我厂闭式水温度夏季较高到达40℃，所以在夏季时不能从根本上解决真空泵工作液温度低的问题。
2、真空泵换热器串联压缩制冷装置
在真空泵冷却器出口串联一套压缩制冷装置，通过压缩制冷装置进一步降低水环式真空泵密封水温度，压缩制冷装置可实现根据冷却器出口温度设定自动启停，作为真空泵冷却器的辅助设备，达到提高真空泵出力和提高凝汽器真空的目的。真空内部约5t工作液，从技术上可以实现降低温度。设备变动如下：
图2真空加装制冷装置示意图
该机组设计当循环水温度为33℃时，机组背压为11.8kpa（-88.2kpa），我厂循环水夏季夏季最高在33-36℃，按凝汽器背压曲线测算真空在11.8kpa-13.6kpa（-88.2kpa---86.1kpa），根据表1可知真空泵工作液温度不应超过47℃。根据去年运行经验闭式水最高温度为40-42℃，工作液温度在50-55℃，所以工作液温度需要降8℃才能保障真空泵不发生气蚀，保证真空泵的抽汽能力。
表2我厂夏季最恶劣工况下的设备参数
根据以上数据设计能使5t/h的工作液温度降低7℃的压缩制冷装置与真空泵换热器串联在一起，根据国内其它电厂经验凝汽器真空可提高0.5-1kpa。所以通过上面分析原冷却器和制冷装置只要实现单次循环的最大温降为10℃（保留3℃的裕余量），即可满足要求，保证运行真空泵出力正常，叶轮不出现气蚀情况。
考虑到原冷却器污脏、堵塞等因素，原冷却器工作水温降分配为3℃（工作液温度由55℃降至52℃），制冷装置（冷水机组）分配温降为7℃（工作液温度由52℃降至45℃）。由此计算出压缩制冷装置的制冷量约147KW。考虑到制冷装置长期运行后效率下降的可能性，按1.1倍余量即161.7KW设计，制冷装置的电功率约45KW。
三、实施效果及结论：
该冷却装置自投运以来，提高了机组凝汽器真空，降低了发电煤耗，提高了机组的热经济性；同时避免了真空泵产生汽蚀，保障了设备运行的安全性和稳定性。经过一年的数据分析，机组真空年平均提高约0.5kpa，降煤耗1.6g。市场煤价约600元/吨，机组年运行10个月，年利用小时数约5500h，厂用电电价取0.40元/kWh。
节煤费用：600×330000×5500×1.6/=174.24（万元）
耗电费用：45×10×30×24×0.4/10000=12.96（万元）
节能收益：节煤费用-耗电费用=243-12=161.28（万元）
通过初步计算，真空泵加装制冷装置后，单台机组每年节约费用161.28万元。刨去设备的购置及安装费用约43万元，当年即可见效益。该工程投资少，见效快，相信能给其它有类似问题的兄弟电厂提供参考。
参考文献：
1章熙民 任泽霈：传热学
中国建筑工程出版社2007.07
尉帅（1988.04-），男，山东聊城人，华北电力大学热能与动力专业毕业，大学本科，单位：大唐山东电力检修运营有限公司，研究方向：电厂汽轮机检修。