水环式真空泵简析

　　凝汽器的真空系统主要由真空泵及其管道系统等组成; 用以维持凝汽器系统真空。真空泵种类繁多, 目前普遍采用的是机械离心式真空泵和水环式真空泵。河津发电厂2×350MW 机组采用水环式真空泵, 并在真空泵吸入口前串联1 个射气抽气器。

1、抽真空系统主要设备及工作原理

1.1、抽气器原理

　　抽气器一般有射水抽气器和射汽抽气器两种。其工作原理大致相同, 仅仅是喷射工质不同而已, 一种是水, 而另一种是蒸汽。图1是抽气器的工作原理图。从图1中可以看到; 喷射工质(水或汽) 由喷咀高速喷出时, 在扩压管入口形成高度真空, 将周围空气(从凝汽器引来的) 吸入扩压管。在扩压管出口水汽的速度逐渐降低, 压力不断升高。最后将混合的气体排入大气中。这样就可将凝汽器内的空气和不凝结蒸汽抽出。抽气器本身结构比较简单、工作可靠、启动迅速, 并具有较强的自吸能力。

图1　抽气器工作原理

1.2、抽气器结构

　　图2是抽气器的结构图, 它与前面所提到的射水(汽) 抽气器有所不同, 不是靠射水或者射汽来作为工作的介质, 而是靠抽气器出入口的差压产生引射作用来工作。它主要用来弥补水环式真空泵受高真空度下工作的限制。

图2　抽气器结构图

1.3、水环式真空泵的结构

　　水环式真空泵主要由泵轴、叶轮, 泵壳、端盖,隔板、泵轴和密封装置等组成。从图3 中可以看到:泵壳为圆筒双结构, 泵壳的夹层分别与两侧的隔板(5)和(8)的进排气口及密封水入口相通, 形成进气、排气、和密封水3个空间。借助端盖上的螺栓, 将隔板压紧在泵壳上, 并使它与叶轮(7)端面的间隙保持一定在0.2 mm～0.4mm。由于叶轮端面与隔板的轴向间隙很小,为了防止真空泵在工作时泵轴窜动而引起动静部分的磨损, 在泵轴的自由端设有一双向推力球面轴承。作为泵轴轴向定位的基准。而泵轴两侧分别由2个径向滚柱轴承支承。

1.4、密封水泵

　　密封水泵的型号为50X 40CSH-K单级卧式离心泵, 它作为水环式真空泵的密封水泵, 其结构形式与一般卧式离心泵并无多大差别。因为水环式真空泵在工作中, 由于叶轮与水环不断撞击摩擦, 使水环温度不断上升, 而直接影响到泵的吸入真空度。同时, 密封水随气体被送到气水分离水箱, 一部分水分会随着气体排出。这就要求在真空泵的运行过程中, 必须连续地向泵内补入一定量的水, 以弥补密封水的损耗和进行冷却的作用。在SONIT-F200B 水环式真空泵装置中, 密封水的供给由密封水泵来完成。

　　但是, 随着凝汽器真空度要求的提高, 单独使用水环式真空泵往往无法达到凝汽器的真空要求,所以要将抽气器和水环式真空泵结合起来。河津发电厂350MW机组就是采用水环式真空泵吸入口前串联1个射气抽气器, 可使机组达到一个较高的水平。

1.5、真空泵工作原理

1-泵轴; 2, 11-滚动轴承; 3-密封装置;4-端盖; 5, 8-隔板; 6-泵壳; 7-叶轮;9-密封轴套; 10-油封圈; 12-推力轴;13-浮动球; 14-排气装置; 15-叶轮井

图3　SONIT-F200B真空泵结构图

　　如图3 所示, 在水环式真空泵的圆筒泵壳内, 偏心地安装着叶轮, 在叶轮中, 装有前弯式的叶片。当泵工作时, 泵内充满水, 叶轮旋转时, 工作水在离心的作用下甩向叶轮的周围, 形成沿泵壳旋转的水环。由于叶轮是偏心的, 水环相对于叶片作相对运动, 使相邻2个叶片之间的空间容积呈周期性变化, 类似往复式活塞一样, 工作水先膨胀, 使真空泵进口形成真空, 将空气吸入泵内, 然后再通过压缩提高压力后, 和水一同将空气从真空泵的排气口排出。同时, 它还具有如下特点:

　　a) 启动性能好, 当入口压力高时, 抽气量会迅速上升。水环式真空泵的这种特性对汽轮机的快速启动极为有利;

　　b) 适应性强, 当真空系统在运行中漏气量增大时, 真空仅会有较小的下降, 且抽气过程中, 若进水也不会产生危险;

　　c) 控制简单、操作方便、自动化程度高、安全可靠;

　　d) 能量损耗小;

　　e) 汽水工质损失少;

　　f) 动静部分接触面小、检修维护周期长、工作量小。