一种火力发电厂抽真空系统及泵组的制作方法

本实用新型涉及火力发电技术领域，具体涉及一种火力发电厂抽真空系统及泵组。

背景技术：

火力发电是利用蒸汽推动汽轮机旋转来发电的，通常在汽轮机排汽口安装抽真空设备，主要作用是抽出凝汽器的不凝结气体，维持最佳真空，提高热能转机械能的效率。由于管道及壳体不严密，空气会漏入，从而破坏凝汽器真空，对汽轮机安全经济运行不利，当空气含量大时，会使凝结水的含氧量增加而加剧对设备腐蚀。

传统的抽空设备是水环真空泵，或者串联大气喷射器，由于工作液温度长期偏离设计值，导致水环真空泵汽蚀严重，而且效率低下；加上大气喷射器的能耗增大，泵组的实际有效抽速降低。

现有的抽空设备由罗茨泵串联小水环真空泵组成，一方面，其抽吸的未凝结气体中含有大量蒸汽，超出该该类型水环真空泵的实际抽吸能力，导致能耗增加；另一方面，其适用范围受罗茨泵吸气温度限制，不能应用于汽轮机排汽温度较高(≥60℃)的汽轮机组维持真空，否则将由于罗茨泵转子受热膨胀，动静间隙减小而导致设备损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种火力发电厂抽真空系统，改善罗茨水环真空系统的工作条件，扩大系统的适用范围，提高系统的抽吸能力；本实用新型还提供一种火力发电厂抽真空泵组，该泵组包括机架及固定在机架上的抽真空系统，该泵组具有结构简单、节约能源、通用性强。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种火力发电厂抽真空系统，包括入口冷凝器、一级罗茨真空泵、级间冷却器、二级罗茨真空泵、末级冷却器、水环真空泵及气液分离器；所述入口冷凝器与所述一级罗茨真空泵的进气管通过连接管连通，所述一级罗茨真空泵的排气管与所述级间冷却器的进气端通过连接管连通，所述级间冷却器的排气端与所述二级罗茨真空泵的进气管通过连接管连通，所述二级罗茨真空泵的排气管与所述末级冷却器的进气端通过连接管连通，所述水环真空泵的进气端与所述末级冷却器通过连接管连通，所述水环真空泵的出气端与所述气液分离器通过连接管连通。

在该实施例中，一级罗茨真空泵之前设置有入口冷凝器，使得凝汽器排出的不凝结气体先在入口冷凝器内进行冷凝处理，气体中的可凝成分凝结成液体，气体的真空度得到提升，使得罗茨真空泵的适用范围更广，提高了系统的抽吸能力。

在本实用新型可选的实施例中，所述火力发电厂抽真空系统还包括冷凝水排水子系统，所述冷凝水排水子系统包括冷凝水管路和排水口，所述入口冷凝器、所级间冷却器、所述末级冷却器及所述气液分离器分别与所述排水口通过所述冷凝水管路连通，所述末级冷却器与所述水环真空泵之间连通有冷凝水管路。

在本实用新型可选的实施例中，所述入口冷凝器与所述一级罗茨真空泵之间设置有气动蝶阀。

在本实用新型可选的实施例中，所述水环真空泵与所述气液分离器之间设置有工作液冷却器，所述工作液冷却器、所述水环真空泵和所述气液分离器共同组成工作液循环子系统，所述水环真空泵的出气端与所述气液分离器的进气端通过连接管连通，所述气液分离器的工作液出口端与所述工作液冷却器的工作液进口端连通，所述工作液冷却器的工作液出口端与所述水环真空泵的工作液进口端连通。

在本实用新型可选的实施例中，所述工作液冷却器的工作液进口端与出口端均设置有温度计，所述温度计用于检测工作液冷却器的换热效果。

在本实用新型可选的实施例中，所述水环真空泵与所述工作液冷却器之间设置有温度传感器。

在本实用新型可选的实施例中，所述火力发电厂抽真空系统还包括液位计和自动补水装置，所述液位计安装于所述气液分离器，所述自动补水装置位于所述气液分离器的补水管路，所述液位计用于检测所述气液分离器内液体的液位及控制所述自动补水装置进行补水。

在本实用新型可选的实施例中，所述入口冷凝器与所述一级罗茨真空泵之间连通有用于检测所述一级罗茨真空泵入口真空的压力变送器。

在本实用新型可选的实施例中，所述末级冷却器与所述水环真空泵之间设置有止回阀。

一种火力发电厂抽真空泵组，所述火力发电厂抽真空泵组包括机架和火力发电厂抽真空系统，所述火力发电厂抽真空系统安装于所述机架。

在该实施例中，火力发电厂抽真空系统与机架相连接，使得抽真空系统得到固定，形成抽真空泵组。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种火力发电厂抽真空系统及泵组，该泵组在凝汽器排出的气体进入罗茨真空泵前的管路中设置入口冷凝器，对进入罗茨真空泵的气体进行冷凝处理，降低气体的温度、减少体积流量，扩大罗茨水环真空泵组在火力发电真空系统领域的应用范围，采用两级串联气冷罗茨真空泵，能够进一步降低泵组的极限真空，从而提高汽轮发电机组的经济性。该抽真空泵组结构简单，设备占用空间小，能耗低，真空改善效果更明显。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例的火力发电厂抽真空系统的系统图；

图2为本实用新型第二实施例的火力发电厂抽真空泵组的结构示意图。

图中标记具体为：

入口冷凝器100，进气口101，排水口102，气动蝶阀110，压力变送器120，一级罗茨真空泵210，级间冷却器211，二级罗茨真空泵220，末级冷却器300，水环真空泵400，气液分离器500，液位计510，溢流管520，工作液冷却器600，温度计610，温度传感器620，补水管路700，自动补水装置710，补水旁路阀720，排污口730，冷却水管路740，冷凝水管路750，机架800。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种火力发电厂抽真空系统，包括入口冷凝器100、一级罗茨真空泵210、级间冷却器211、二级罗茨真空泵220、末级冷却器300、水环真空泵400及气液分离器500。

入口冷凝器100与一级罗茨真空泵210的进气管通过连接管连通，一级罗茨真空泵210的排气管与级间冷却器211的进气端通过连接管连通，级间冷却器211的排气端与二级罗茨真空泵220的进气管通过连接管连通，二级罗茨真空泵220的排气管与末级冷却器300的进气端通过连接管连通，末级冷却器300的排气端与水环真空泵400的进气端通过连接管连通，水环真空泵400的出气端与气液分离器500通过连接管连通。

冷凝器的作用是：将气体或蒸汽转换成液体。本实施例中，入口冷凝器100的作用是从凝汽器抽取的气体经进气口101进入入口冷凝器100，入口冷凝器100对气体进行冷凝处理，使气体的温度降低，同时，将气体中的可凝成分凝结成水，经排水口102排除，从而使经入口冷凝器100处理过的气体内只含有非可凝性气体和少量水蒸汽。

罗茨真空泵(简称：罗茨泵)是指泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子，转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触的一种变容真空泵。罗茨真空泵是靠泵腔内一对叶形转子同步、反向旋转的推压作用来移动气体而实现抽气的真空泵。罗茨真空泵由于输送和压缩气体而产生热量，这些热量必须从转子传至壳体而散发。但在低压下，气体对热的传导和对流性能极差，致使转子吸收的热量不易散出，造成转子温度永远高于壳体的温度。由于转子的热膨胀，使转子与转子间、转子与泵壳间的间隙减少，特别在压差也高的情况下，尤为严重，甚至造成转子卡死，使泵损坏。罗茨真空泵具有抽干气能力强、效率高等优点，但是其缺点是承受的压差小(一般不超过6KPa)。因此，罗茨真空泵对进入罗茨真空泵的气体有严格的要求，即进入的气体的温度要低、气体的真空度要高且水蒸气含有量少。本实施例中，在罗茨真空泵之前加设了入口冷凝器100，使得进入罗茨真空泵的气体大都是干空气，只有少量水蒸气，气体的温度低且真空度高。

本实施例中，罗茨真空泵采用两组罗茨真空泵，分别为相互连通的一级罗茨真空泵210和二级罗茨真空泵220。一级罗茨真空泵210的进气管与入口冷凝器100通过连接管连通，二级罗茨真空泵220的排气管与末级冷却器300通过连接管连通，一级罗茨真空泵210与二级罗茨真空泵220之间通过级间冷却器211连通。级间冷却器211可以冷却一级罗茨真空泵210流出的气体，使得进入二级罗茨真空泵220的气体的温度相对于一级罗茨真空泵210流出的气体的温度低，从而使得二级罗茨真空泵220的抽吸能力增强。级间冷却器211凝结的冷凝水流入冷凝水管路750经排水口102排出。

作为本实施例的可选方案，入口冷凝器100与一级罗茨真空泵210之间可以连通有压力变送器120。压力变送器120的作用是将管路中气体的压力(即真空度)以电信号的形式发送给外部控制设备，使得操作人员检测管路中气体的真空度。当管路中的真空度高时，说明入口冷凝器100处理过后的气体符合进入一级罗茨真空泵210的要求；当管路中的真空度低时，说明入口冷凝器100处理过后的气体不符合进入一级罗茨真空泵210的要求，需对管路中的气体进行隔离，阻止气体进入一级罗茨真空泵210。

作为本实施例的可选方案，入口冷凝器100与一级罗茨真空泵210之间可以连通有气动蝶阀110。气动蝶阀110的作用是隔离进入罗茨水环真空系统的气体，即阻止管路中的气体进入一级罗茨真空泵210。气动蝶阀110的启动设置有设定值，当管路中气体的真空度达到设定值时，外部控制设备控制气动蝶阀110启动，气动蝶阀110开启，入口冷凝器100处理过的气体经气动蝶阀110进入一级罗茨真空泵210。同时，当管路中的其他设备出现故障致使管路中的气体出现异常时，外部控制设备控制气动蝶阀110关闭，气动蝶阀110隔离管路中的气体进入一级罗茨真空泵210。管路中气体的真空度是由连通在入口冷凝器100与一级罗茨真空泵210之间的压力变送器120检测的，气动蝶阀110连通于入口冷凝器100与压力变送器120之间。

本实施例中，气体经二级罗茨真空泵220增压之后，进入末级冷却器300。末级冷却器300的作用是冷却二级罗茨真空泵220排出的气体，降低气体的温度。末级冷却器300保证管路中的气体具有高的真空度且温度低，气体中的可凝成分凝结成冷凝水，气体进入水环真空泵400后，满足水环真空泵400的工作条件。二级罗茨真空泵220与水环真空泵400之间加设末级冷却器300降低了容积流量，降低了汽化热能量，使下一级的水环真空泵400的功率大大提高，通过二级罗茨真空泵220提高水环真空泵400的入口压力，有效避开了水环真空泵400的汽蚀。作为本实施例的可选方案，末级冷却器300与水环真空泵400之间的气体管路设置有止回阀310，气体只能自末级冷却器300流向水环真空泵400。末级冷却器300凝结的冷凝水与级间冷却器211凝结的冷凝水混合，一部分流向水环真空泵400，另一部分经冷凝水管路750自排水口102排出。末级冷却器300与水环真空泵400连通的冷凝水管路750设置有止回阀，末级冷却器300与入口冷凝器100之间的冷凝水管路750设置有止回阀。

水环真空泵400是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，属于变容式真空泵。气体进入水环真空泵400后被压缩，当气体的压强大于排气压强时，被压缩的气体从排气端被排出，在泵的连续运转过程中，水环真空泵400不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。水环真空泵400的作用是对级间冷却器300排出的气体进行压缩。本实施例中，水环真空泵400设置在气液分离器500的进气端，保证了进入气液分离器500的气体具有高的真空度。

饱和气体在降温或者加压过程中，一部分可凝气体组分会形成小液滴随气体一起流动。气液分离器500的作用是处理含有少量凝液的气体，实现凝液的回收或者气相净化。由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇聚在一起通过排水管排出。本实施例中，气液分离器500通过连接管连通于水环真空泵400的排气端，气体进入气液分离器500后，气体中的可凝成分凝结成冷凝水，经气液分离器500的冷凝水出口进入冷凝水管路750，与末级冷却器300的冷凝水管路750的冷凝水汇合经排水口102排出；气体中的非可凝成分随气体经排气口排出。本实施例中，气液分离器500的排水管包括排污管、冷凝水排水管和工作液排水管，气液分离器500与入口冷凝器100之间的冷凝水管路750设置有止回阀，冷凝水只能由气液分离器500流入入口冷凝器100。

由于水环真空泵400工作过程中需要工作液作为工作介质，水环真空泵400对工作液的温度要求较高，而气液分离器500排出的工作液温度较高，不满足水环真空泵400对工作液的要求，所以，气液分离器500排出的工作液需经过冷却处理后才能进入水环真空泵400。作为本实施例的可选方案，水环真空泵400与气液分离器500之间可以设置有工作液冷却器600。工作液冷却器600、水环真空泵400和气液分离器500共同组成工作液循环子系统：水环真空泵400的出气端与气液分离器500的进气端通过连接管连通，气液分离器500的工作液出口端与工作液冷却器600的工作液进口端连通，工作液冷却器600的工作液出口端与水环真空泵400的工作液进口端连通，即工作液从气液分离器500中流出，进入工作液冷却器600，在工作液冷却器600的冷却作用下降温，然后经管道进入水环真空泵400，工作液随气体流动进入气液分离器500，形成工作液循环管路。

工作液冷却器600的工作液进口端和工作液出口端均设置有温度计610，用于工作人员现场检测管路中工作液的温度，从而检测工作液冷却器600的换热效果。当工作液冷却器600的进、出口的工作液温差小于设计值时，说明工作液冷却器600换热恶化。

水环真空泵400的工作液进口端设置有温度传感器620，温度传感器620用于将管路中工作液的温度以电信号的形式传送给外部控制设备。温度传感器620设置有两个预定值(预定值1和预定值2)，当工作液温度达到预定值1时，温度传感器620反馈预警信号；当工作液温度达到预定值2时，温度传感器620反馈报警信号，即工作液的温度过高，不能满足水环真空泵400的需求。

本实施例中，火力发电厂抽真空系统还包括液位计510和自动补水装置710，液位计510安装于气液分离器500，自动补水装置710位于气液分离器500的补水管路700。液位计510用于检测气液分离器500中液体的液位，并将液体的液位信号反馈给外部控制设备；自动补水装置710用于控制补水管路700中水的流量。当气液分离器500中液体的液位低时，液位计510给外部控制设备反馈缺水信号，外部控制设备给自动补水装置710下达补水信号，对气液分离器500进行补水；当气液分离器500中液体的液位高时，液体会经溢流管520排出。作为本实施例的可选方式，补水管路700上可以设置有补水旁路阀720。当自动补水装置710出现故障失效后，工作人员可以手动开启和关闭补水旁路阀720，为气液分离器500补水。

本实施中，水环真空泵400与气液分离器500还设置有排污管，水环真空泵与气液分离器中的污水经排污口730排出。

本实施例提供的火力发电厂抽真空系统的工作原理是：凝汽器排出的不凝结气体在进入罗茨真空泵之前先进入入口冷凝器100，入口冷凝器100对不凝结气体进行冷凝处理，气体中的可凝成分凝结为液体，气体中的非可凝成分和少量水蒸气经管道进入罗茨真空泵，罗茨真空泵包括一级罗茨真空泵210和二级罗茨真空泵220，一级罗茨真空泵210与二级罗茨真空泵220之间设置有级间冷却器211，使得气体在进入水环真空泵400之前得到升压且温度较低，水环真空泵400的进气端的管路中设置有末级冷却器300，进一步对气体进行降温和升压；水环真空泵400、气液分离器500及设置于水环真空泵400和气液分离器500之间的工作液冷却器600共同组成工作液循环子系统，使得水环真空泵400中的工作液处于较低的温度，提高水环真空泵400的工作效率，提高抽真空系统的真空度，同时，降低电耗。

第二实施例

请参照图2所示，本实施例提供一种火力发电厂抽真空泵组，包括机架800和第一实施例提供的火力发电厂抽真空系统。入口冷凝器100固定于机架800与一级罗茨真空泵210的进气管通过管道连通，末级冷却器300固定于机架800与二级罗茨真空泵220的排气管连通，末级冷却器300的出气端与水环真空泵400的进气端通过连接管连通，气液分离器500固定于机架800且与水环真空泵400的出气端通过连通管连通。

本实施例提供的抽真空泵组，包括冷却水管路740(参照图1所示)，由于工作过程中泵组产生的热量将影响泵组正常工作，因此，泵组内要设置有冷却水管路740，用于泵组内形成冷却水循环，降低泵组内工作环境的温度。

综上所述，本实用新型提供的一种火力发电厂抽真空系统及泵组，在凝汽器排出的气体进入罗茨真空泵前的管路中设置入口冷凝器100，对进入罗茨真空泵的气体进行冷凝处理，降低气体的温度、减少体积流量，扩大罗茨水环真空泵组的应用范围；采用两级串联气冷罗茨真空泵，可进一步降低泵组的极限真空，从而提高汽轮发电机组的经济性。该抽真空泵组结构简单，设备占用空间小，能耗低，真空改善效果更明显。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。