罗茨水环泵机组与双级锥体真空泵在技改中地比较2015

罗茨水环泵复合机组与佶缔纳士双级锥体真空泵在电力技改中的优势比较

一、前言：

凝汽器抽真空机组在中国发展，经历了从最早的蒸汽喷射器系统，到水力喷射器系统，到圆盘式液环真空泵，到各种各样的复合机组如罗茨水环泵机组，到最终现在使用最多的锥体双级真空泵，期间经历了一个技术不断完善的过程。

随着国家2014~2020节能改造计划的颁布，电厂凝汽器抽空系统的节能技改也成为大家关注的焦点。锥体双级液环真空泵在电厂的技改项目中取得了突出的效果，同时罗茨水环泵复合机组也在一些电厂得到了推广和应用。那么究竟哪一种技改方案更好呢？本文通过对某300MW电厂的技改方案和效果进行比较说明。

二、罗茨水环泵复合机组方案与锥体双级真空泵的性能比较分析

1.发展历史

罗茨水环泵复合机组在很多行业都有应用，并非最新的科技或发明。而单单的罗茨机组在电力凝汽器抽空中很少使用（见第3部分原因分析）。美国30年前曾经因采购价格较低使用了一部分罗茨水环泵复合机组，到今天已经完全被液环真空泵机组替代，而罗茨真空泵复合机组在电厂凝汽器的应用已也完全被淘汰。

2.参数分析

以通常罗茨水环泵复合机组在300MW机组的技改方案参数如下：

根据以上数据表，我们可以看到罗茨泵的型号为ZJQ600,系统能够处理的气量取决于罗茨泵的能力。根据罗茨泵型号我们可以技术整套机组可以处理的凝汽器混合气体中干空气流量。

罗茨泵的名义流量为600升/秒=2160 m3/h

按照通常凝汽器背压4.0kpa.a对应的饱和蒸汽温度28.98℃，凝汽器的过冷度为4.17℃考虑，可以计算得出从凝汽器中，被抽出的混合气体温度为：28.98-4.17=24.81℃，对应的饱和蒸汽分压为3.13kpa.a, 那么混合气体中干空气的分压为4.0-3.13=0.87kpa。

也就是吸混合气体中干空气量按照分压计算为：2160*0.87/4=469.8m3/h

因罗茨泵在实际运行中吸气口温度高，同时罗茨泵经过压缩后温度升高，不像液环真空泵一样有冷凝，因此干空气的质量流量不会超过名义计算的流量469.8m3/h。将此体积流量折算成质量流量：

469.8*4/101.3*273/(273+24.81)*1.29kg/m3=21.9kg/h

这与表格中描写的两套机组的气量是205kg/h差异是怎么回事呢？经过分析发现，表格中205kg/h是指罗茨机组在抽吸大气作为介质的时候，单台气量为102.5kg/h，没有考虑凝汽器工况下蒸汽的流量，即2160 m3/h全部是干空气计算：

2160*4/101.3*273/(273+24.81)*1.29kg/m3=98.17kg/h ，这与102kg/h比较接近。

专业技术人员都知道，凝汽器中抽出的气体是蒸汽与干空气及不凝气的混合气体，而真空泵技术协议中真空泵的所谓的气量是混合气体中的干空气流量，因此可见罗茨水环泵复合机组的参数偷换了概念。

相关标准：300MW凝汽器的干空气泄漏量按照HEI标准，一般是51.08kg/h,罗茨水环机组的气量不足标准的一半。这就是罗茨水环复合机组不能将原设备拆除的主要原因。

由此可见罗茨水环泵机组的节能，只是减小了系统的出力，并非真节能。如果按照

21.9kg/h选择，锥体双级真空泵更节能，轴功率也只有20~30KW。

市旺隆热电在配用了某家的专利的罗茨水环泵机组后，至今这套系统没法投运，凝汽器背压不能维持。田集电厂和华能电厂配用的罗茨水环真空泵机组至今都不能正常投运。

而锥体双级真空泵的气量是完全满足HEI标准要求，配套电机只有110KW，能够维持凝汽器更高的真空和比原机组更低的运行电流（详见附后案例），同时满足启动工况的要求。对于凝汽器严密性好的机组，经过流量测试后，也可根据测量数据配套更合适的锥体双级真空泵并联于原设备，节能效果更明显。

3.维护量比较

罗茨水环泵复合机组在宣传文件中以此机组终身免维护，真空高，节能等特点推广。通过上面的分析可知，在气量不足设计值一半的情况下，节能和高真空就很难保证了，那么终身免维护的优势是真的吗？我们通过现场调研发现，现场出现了如下问题：

a)凝汽器抽出的介质中有大量的水蒸气，罗茨泵润滑油在遇到水后会乳化，尽管罗茨泵使

用了机械密封，但还是不能避免罗茨泵润滑油的乳化问题。在黔西电厂我们可以看到运行时间不长，罗茨泵中的润滑油已呈现乳白色（下图），乳化现象严重,现场到处是泄漏的润滑油（下图）。潜在的风险可想而知。

b)罗茨泵是两个八字形的铸件转子中的间隙非常小,所抽气体介质中如含有小颗粒,或泵停

机后有所抽介质冷凝物粘合在八字形的转子上,重新启动不注意均会对罗茨泵造成损害；

c)罗茨泵的机械密封一旦损坏，现场更换非常麻烦，工作量大；

d)罗茨泵的转速高，现场振动大，噪音高，漏油情况时常发生；

e)罗茨泵250h到1000h需要更换一次润滑油,维护量大,有污染；

f)罗茨水环泵机组系统配置除了液环真空泵，还有罗茨泵，冷凝器及很多阀门仪表，配套

复杂，故障点多；

g)凝汽器泄漏量变化时，罗茨机组的适应能力差。尽管原大泵

相比罗茨水环泵复合机组，锥体双级液环真空泵系统简单，运行稳定，日常的维护量几乎没有，每年更换一次轴承的润滑油。在核电项目中的市场占有率超过95%。火电中也有大量的运行和技改业绩，其安全性和高效性已经得到了公认。

4.极限真空的比较

抽空设备的极限真空是非常重要的特性之一，特别是在凝汽器抽空的工艺中。然而，对电厂真正有价值的是体现在设备能够维护凝汽器的最低背压。罗茨水环泵复合机组尽管在推广材料中说明极限真空高，然而在实际案例中，没有发现一家技改后凝汽器背压降低的案例，这可能也是设备气量小的原因。而佶缔纳士机械在锥体双级真空泵的技改案例中，大量的数据和试验表明（见相关技改报告），锥体双级真空泵能够维持凝汽器较高的真空（产品特点见附后说明）。而凝汽器背压在一定围每降低1kpa，每年节省的煤耗上百万元。以下是

佶缔纳士部分技改案例，数据均来自电厂自己的数据分析或根据电厂实际数据比较。

三、佶缔纳士锥体双级真空泵的特点介绍

佶缔纳士机械是世界液环真空泵的发明者和继承者，是液环真空泵行业的的领导者。佶缔纳士公司在的生产基地，是美国GD集团的四大生产基地之一，是集团双级锥体真空泵的唯一生产基地，每年往世界各地输送优质的真空泵及真空泵机组。他同时拥有全球最知名的两大液环真空泵品牌，原德国西门子旗下的elmo单级圆盘真空泵和美国NASH公司的双级液环真空泵，拥有最全面的液环泵真空技术和全球优良的使用业绩。佶缔纳士机械以其在电厂应用中丰富的工程化能力，给您提供最佳的解决方案。

1.锥体双级真空泵有较高的极限真空度，能够维持凝汽器更低的背压，更适合双背压凝汽器机

组的高真空要求。

锥体部分特殊的GSV真空铲斗专利设计，使从排气口回流的气体经引流通道回到排气口，从而使真空泵的极限真空可以到2.7kPa.a。通常液环真空泵仅能达到3.4kPa.a.

2.锥体设计，更适合含有水蒸气的工艺，流阻小，效率高。

锥体真空泵由于锥体结构的特殊设计，使真空泵的进、排汽口通道较大，这就允许更多的液

体夹带。对于凝汽器抽真空的场合，使用锥体双级真空泵效率更高。如下图所示：

图：锥体与传统平圆盘结构进气口比较

3.锥体双级真空泵双级设计，单个叶轮，是目前全球最先进的技术。不仅降低了压缩比，降低

了高真空区域的温升，从而防止了汽蚀损害的发生，而且降低了对工作液温度的敏感程度。

罗茨水环泵复合机组，也同理采用了两级的原理。然而因罗茨泵的不稳定性和系统的复杂性，

使得这一系统没有得到广泛的使用。

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