國家能源費縣發(fā)電有限公司 王統(tǒng)志

1 水環(huán)式真空泵的結構和工作原理

環(huán)式真空泵由葉輪、殼體組成，葉片和輪轂構成了葉輪。泵體內組成了一個類似圓柱體的空間，葉輪被偏心地安裝在泵體內，

水同時泵體上裝設了吸氣口和排氣口。葉輪側面殼體的氣體分配器上裝設排氣口和吸氣口，形成了泵吸氣及排氣的通道[1]。殼體是葉輪的工作空間，還有一個比較大的作用是影響泵內水的運動，從而達到影響泵內能量的轉換過程。

水環(huán)式真空泵啟動之前，泵內需要注入合適的水，這些水起到傳遞能量和密封作用。電機驅動葉輪旋轉時，由于葉片的推力水獲得了圓周速度，在離心力的作用下水向外部運動，因而在泵殼內表面處形成一個運動水環(huán)。但是葉輪與殼體是偏心安裝的，水環(huán)內表面與葉輪也是偏心的。由水環(huán)內表面、葉片表面、輪轂表面、殼體側蓋表面共同圍成了多個互不聯(lián)通的小腔室。

由于水環(huán)與葉輪是偏心安裝的，所以不同位置的腔室的體積是不一樣的。所有小腔室隨著葉輪的旋轉，它的容積是一直變化的。如果在小腔室的容積由小逐漸變大的過程中使之與吸入的氣體相聯(lián)通，就會不停的吸入氣體。當小腔室的容積由大逐漸變小時，封閉該腔室，吸入的氣體就會不斷的被壓縮。壓縮氣體達到一定程度后，讓該腔室與排氣口相聯(lián)通，就可以排出被壓縮的氣體[2-3]。

對水環(huán)式真空泵的工作原理進行歸納：在泵體內裝入合適的水作為工作液。當葉輪按照圖1所示順時針方向進行旋轉時水被葉輪甩向四周，在離心力的作用下水形成了一個類似泵腔形狀的封閉水環(huán)。葉輪輪轂與水環(huán)的下部分內表面恰好相切，葉片頂端與水環(huán)的上部內表面接觸。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間的部分形成一個類似月牙形空間，而這個空間又因葉輪和葉片的存在被分割成若干個小腔。如將葉輪的下部0°作為起點，那么葉輪在旋轉過程中，前180°時小腔的容積由小逐漸變大且與吸氣口相通，氣體被吸入泵內，當吸氣完畢時小腔與吸氣口隔絕；當葉輪繼續(xù)轉動時小腔逐漸由大變小，使氣體不停的被壓縮；當小腔與排氣口聯(lián)通時氣體被排出泵體外。

圖1 水環(huán)式真空泵

費縣電廠2×650MW超臨界汽輪機是由上海汽輪機廠設計制造。汽輪機的型式：超臨界、三缸四排汽、一次中間再熱、雙背壓、單軸、凝汽式。凝汽器抽真空系統(tǒng)有兩臺水環(huán)式真空泵和兩臺雙級羅茨真空維持泵組成，機組啟動時兩臺真空泵同時投入運行，以加快抽真空過程；正常運行過程中兩臺水環(huán)真空泵或真空維持泵運行，其余停運備用。運行中出現(xiàn)了2B真空泵出力低、2B缸真空低的異常狀況。2B真空泵手動補水至高水位，B缸真空上升2kPa，手動關補水，B缸真空同時下降2kPa。本文對水環(huán)式真空泵出力低的具體原因進行了詳細分析，并提出了相應的解決辦法。

2 真空泵出力低的原因及解決方案

水環(huán)式真空泵的軸端密封效果不好，軸承端蓋盤根的總數(shù)不夠或盤根壓蘭力距不夠，空氣在軸端處漏入真空泵，降低了真空泵實際出力；閥片密封效果變差，真空泵兩側的閥片長周期運行，易造成閥片損傷而導致裂紋。單側閥片斷裂，該側進氣管溫度會下降同時引起真空泵振動。兩側閥片同時斷裂會造成真空嚴重下降；工作液水位過高、過低的影響。如水位過高，工作液過多會影響泵芯排水，水位過低泵體內水環(huán)形成困難，均會對真空造成影響；工作液溫度過高，工作液溫度已經(jīng)達到該真空下相對應的飽和溫度，部分工作液氣化，影響水環(huán)形成，吸入和排出氣體變得困難。

就地對真空泵軸端進行檢查，未發(fā)現(xiàn)有漏空氣現(xiàn)象。對真空泵液位計進行了更換，水位未發(fā)生變化；就地測量2B真空泵冷卻器，工作液進、出口溫度41.7℃，39.7℃；冷卻水進、出口溫度22.3℃，32.7℃。泵體溫度45℃，端差17.4℃；就地測量2A真空泵冷卻器，工作液進、出口溫度40℃，27.7℃。冷卻水進、出口溫度21.4℃，28.7℃。泵體溫度41.4℃。端差6.3℃。具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 兩臺水環(huán)式真空泵運行參數(shù)對比

經(jīng)查詢飽和蒸汽、溫度對照表，B缸真空在91.36kPa時對應飽和溫度43℃。2B真空泵泵體溫度45℃。2A真空泵泵體溫度41.4℃。2B真空泵工作液已經(jīng)達到飽和溫度之上，存在汽化現(xiàn)象，影響真空泵內水環(huán)形成。因真空泵補水直接進入真空泵泵體內，手動補水時工作液溫度下降，2B真空泵出力增加。關補水時工作液溫度回升，2B真空泵出力下降。對2B真空泵冷卻器進行清理后，2B真空泵出力恢復正常。

通過對真空泵出力低的原因進行分析，逐項排查，發(fā)現(xiàn)真空泵冷卻器冷卻效果差。對冷卻器進行清理檢查，真空泵出力低得已解決。同時在定期工作中增加真空泵冷卻器端差測量定期工作，端差（工作液出口溫度—冷卻水入口溫度）＞5℃行冷卻器清理，確保了真空泵長周期正常運行。