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摘要：本文主要针对罗茨真空泵的结构、工作原理以及在火电厂真空系统中的节能降耗应用做了简单阐述。对某330MW火力发电厂真空系统改造后与改造前进行对比，分析其应用、经济性以及改造成果。
关键词：罗茨真空泵组;火力发电厂;节能降耗
引言：随着近年来火力发电厂节能降耗改造的进行，罗茨真空泵组在电厂节能改造项目中展现出了一定的优势，并且在现场的实际应用中发现，真空系统在经过改造，使用了罗茨真空泵组后，不但可以有效解决原先使用水环真空泵造成的汽蚀、抽汽性能下降和凝汽器真空下降等问题，而且在同样工况下，罗茨真空泵组比水环真空泵运行电耗大幅降低。
1 系统概况
某电厂#1机组为上海汽轮机厂制造的N330-17.0/543/565型亚临界、一次中间再热、双缸（高中压合缸）、双排汽、凝汽式汽轮机，于2005年6月投产发电。该机组抽真空系统安装有两台上海先锋电机厂生产的Y2-355M2-12型水环式真空泵，用于抽吸凝汽器及真空系统内的空气及不可凝结气体，正常运行时一运一备，工作电流约为150A。
某电厂#1机组真空泵采用的是水环式真空泵，多年运行下来情况平稳，但水环式真空泵自身存在以下缺点：
①运行中容易发生汽蚀现象，并且工作效率较低（一般低于30%），#1机真空泵正常工作电流都保持在150A左右，耗电量较高;
②设计部门在设计选型真空泵组时，将快速启机的响应速度（30 分钟内能达到启机要求真空值）和最大的允许漏气量作为选型时的主要考虑因素，所以导致配置的真空泵功率普遍较大，因此在机组正常运行时，在维持系统真空时，真空泵拥有较大的富余量，会造成许多不必要的能耗。
③水环真空泵的运行工况容易受到工作水温度的影响，在运行的过程中，水的温度会逐渐上升，就会降低泵的工作效率，甚至还会出现汽蚀现象，影响机组的经济性，对设备会造成损伤，在冬天的时候因为环境温度比较低，工作水的温度还不会影响设备运行。可是在夏天尤其是南方地区，冷却水的温度就会比较高，会影响生产。
④汽蚀现象对水环真空泵的内部机械性能影响比较大，这会导致设备的维护成本升高，同时也会影响机组的安全稳定运行。
2 真空系统改造方案概述
2.1 泵组选型依据
本次改造选用的SL2BQ系列罗茨水环真空泵组是技术成熟的成套设备，具有运行安全可靠、结构紧凑、配套完善、工作范围广的显著特点。该成套机组由2BE1系列水环真空泵、ZJQ系列气冷罗茨真空泵、换热器、控制元件、接线箱等部件组成。
气冷罗茨真空泵作为机组的主泵，在较低的入口压力时有较大的抽气速率，但不能单独使用，必须与前级真空泵串连，待被抽系统的压力被前级泵抽到允许入口压力时才开始工作，并且气冷罗茨真空泵不允许高压差时工作，否则会因过载或过热而损坏。
罗茨泵采用梅花形转子与两个半圆形泵体，依靠转子的挤压而产生较高的流速与压差。部分排气口气体经过换热器冷却后回流对罗茨泵转子与泵体进行冷却，因此能长期工作，并且能在高压差下长期稳定地工作，可获得接近于主泵的抽气速率，同时获得更高的真空。同时可直接排大气（单独工作，只是轴功率较大），而且进出口差压较大，能有效弥补真空泵高真空出力不足的弱点。
水环真空泵作为气冷罗茨真空泵的前级泵，其工作流程是由水环真空泵先把入口压力抽到气冷罗茨真空泵允许的入口压力，再启动气冷罗茨真空泵。气冷罗茨真空泵启动后，机组形成气冷罗茨真空泵+水环真空泵串联运行状态，气冷罗茨真空泵排出的气体由水环真空泵抽走。
水环式真空泵中，叶轮偏心地安装在椭园形泵体内。当叶轮按图示箭头方向旋转时，因离心力的作用，注入泵内的液体被甩向泵体内壁，形成一个形状与泵体相似，厚度接近相等的液环。随叶轮一起旋转的液环内表与叶轮轮毂之间形成一个月牙形的空间，当叶轮由A点转到B点时，两相邻叶片之间所包围的容腔逐渐增大，气体由外界吸入;当叶轮由C点转到A点时，相应的容腔由大变小，使原先吸入的气体受到压缩，当压力达到大气压力时，气体被排出。
通过对比可以发现，使用罗茨真空泵组与原先使用的水环式真空泵系统相比较，有如下优势：①气冷罗茨泵大多采用变频调速电机，以避免启动时出现过载;②罗茨泵设有两个回流口，它充分对转子及泵体冷却，气体回流量可以根据进出口差压大小自动调节;③罗茨泵轴承冷却水直接与水—气换热器进、排出口相连，无需外接水源;④在系统中加装水—气换热器：一是对混合气体冷却，减少热量传递;二是使混合气体中的水蒸气迅速凝结成水，从而大大提高了真空泵的出力;⑤采用特殊设计的水—气换热器（双相流，双管层），保证换热效果;⑥在水—气换热器底部设有一个溢流管，它利用真空泵的负压自动将气侧水抽出，保证换热效率。
2.2 优化改造方案
本次機组的真空系统节能降耗改造是在不改变原有真空系统的设备及功能的基础上，在原来的真空母管上并联安装一台罗茨-水环真空泵组，确保机组运行的安全性和经济性。在经过改造后机组的运行方式作了如下调整：①机组启动初期，仍按原先的运行方式将原有抽真空设备投入运行，达到快速建立真空的目的;②机组运行正常及真空稳定情况下，罗茨真空泵组投入运行、将原有抽真空设备切除做备用，此时罗茨真空泵组的通路工作，蒸汽和不凝结气体进入罗茨泵，加压后经过冷却器冷凝，最后进入下级水环真空泵，由于水环真空泵的入口压力被极大的提高，可以保证水环真空泵运行的稳定性和安全性;③机组真空系统如果发生严重泄漏，罗茨真空泵组不能维持凝汽器真空时，真空低报警并联动原有的水环真空泵投入运行;④罗茨真空泵组在检修或设备故障时，应该将原有的水环真空泵投入运行，满足真空要求。
改造前本机组两台真空泵的运行方式为一运一备方式，经过改造后机组正常运行时采用罗茨真空泵组运行来维持真空，实现一运两备，设备之间设有可靠的联锁控制系统。经过改造后的机组其真空系统耗电量与之前相比有了明显的降低同时安全性和可靠性有了大幅提高。
3 真空系统改造后效果分析
某电厂#1机组于2018年5月对真空系统进行了节能降耗改造，改造后运行情况良好，机组的安全性和经济性都得到了显著的提高。改造前后运行参数对比如表3所示。
由以上实测数据表明，在工况近似相同的情况下，改造后的真空系统与之前相比，均能满足维持凝汽器运行真空的要求，而且改造后的真空系统能耗水平仅是原有抽真空系统能耗水平的36% ，节电率达到了将近64% 。
结论：某电厂#1机组真空系统节能降耗改造后，系统能耗大幅降低，节电率达到近64%，大大提高了机组运行的经济性，降低了厂用电率，同时也减少了原水环式真空泵的运行时间，极大地消除了原水环式真空泵易发生汽蚀的缺陷，降低了维护成本，提高了机组真空系统运行的可靠性，达到了节能降耗的目的。罗茨真空泵组作为一种适应性较强的新型节能设备，具有广阔的应用前景。
关键词：罗茨真空泵组;火力发电厂;节能降耗
引言：随着近年来火力发电厂节能降耗改造的进行，罗茨真空泵组在电厂节能改造项目中展现出了一定的优势，并且在现场的实际应用中发现，真空系统在经过改造，使用了罗茨真空泵组后，不但可以有效解决原先使用水环真空泵造成的汽蚀、抽汽性能下降和凝汽器真空下降等问题，而且在同样工况下，罗茨真空泵组比水环真空泵运行电耗大幅降低。
1 系统概况
某电厂#1机组为上海汽轮机厂制造的N330-17.0/543/565型亚临界、一次中间再热、双缸（高中压合缸）、双排汽、凝汽式汽轮机，于2005年6月投产发电。该机组抽真空系统安装有两台上海先锋电机厂生产的Y2-355M2-12型水环式真空泵，用于抽吸凝汽器及真空系统内的空气及不可凝结气体，正常运行时一运一备，工作电流约为150A。
某电厂#1机组真空泵采用的是水环式真空泵，多年运行下来情况平稳，但水环式真空泵自身存在以下缺点：
①运行中容易发生汽蚀现象，并且工作效率较低（一般低于30%），#1机真空泵正常工作电流都保持在150A左右，耗电量较高;
②设计部门在设计选型真空泵组时，将快速启机的响应速度（30 分钟内能达到启机要求真空值）和最大的允许漏气量作为选型时的主要考虑因素，所以导致配置的真空泵功率普遍较大，因此在机组正常运行时，在维持系统真空时，真空泵拥有较大的富余量，会造成许多不必要的能耗。
③水环真空泵的运行工况容易受到工作水温度的影响，在运行的过程中，水的温度会逐渐上升，就会降低泵的工作效率，甚至还会出现汽蚀现象，影响机组的经济性，对设备会造成损伤，在冬天的时候因为环境温度比较低，工作水的温度还不会影响设备运行。可是在夏天尤其是南方地区，冷却水的温度就会比较高，会影响生产。
④汽蚀现象对水环真空泵的内部机械性能影响比较大，这会导致设备的维护成本升高，同时也会影响机组的安全稳定运行。
2 真空系统改造方案概述
2.1 泵组选型依据
本次改造选用的SL2BQ系列罗茨水环真空泵组是技术成熟的成套设备，具有运行安全可靠、结构紧凑、配套完善、工作范围广的显著特点。该成套机组由2BE1系列水环真空泵、ZJQ系列气冷罗茨真空泵、换热器、控制元件、接线箱等部件组成。
气冷罗茨真空泵作为机组的主泵，在较低的入口压力时有较大的抽气速率，但不能单独使用，必须与前级真空泵串连，待被抽系统的压力被前级泵抽到允许入口压力时才开始工作，并且气冷罗茨真空泵不允许高压差时工作，否则会因过载或过热而损坏。
罗茨泵采用梅花形转子与两个半圆形泵体，依靠转子的挤压而产生较高的流速与压差。部分排气口气体经过换热器冷却后回流对罗茨泵转子与泵体进行冷却，因此能长期工作，并且能在高压差下长期稳定地工作，可获得接近于主泵的抽气速率，同时获得更高的真空。同时可直接排大气（单独工作，只是轴功率较大），而且进出口差压较大，能有效弥补真空泵高真空出力不足的弱点。
水环真空泵作为气冷罗茨真空泵的前级泵，其工作流程是由水环真空泵先把入口压力抽到气冷罗茨真空泵允许的入口压力，再启动气冷罗茨真空泵。气冷罗茨真空泵启动后，机组形成气冷罗茨真空泵+水环真空泵串联运行状态，气冷罗茨真空泵排出的气体由水环真空泵抽走。
水环式真空泵中，叶轮偏心地安装在椭园形泵体内。当叶轮按图示箭头方向旋转时，因离心力的作用，注入泵内的液体被甩向泵体内壁，形成一个形状与泵体相似，厚度接近相等的液环。随叶轮一起旋转的液环内表与叶轮轮毂之间形成一个月牙形的空间，当叶轮由A点转到B点时，两相邻叶片之间所包围的容腔逐渐增大，气体由外界吸入;当叶轮由C点转到A点时，相应的容腔由大变小，使原先吸入的气体受到压缩，当压力达到大气压力时，气体被排出。
通过对比可以发现，使用罗茨真空泵组与原先使用的水环式真空泵系统相比较，有如下优势：①气冷罗茨泵大多采用变频调速电机，以避免启动时出现过载;②罗茨泵设有两个回流口，它充分对转子及泵体冷却，气体回流量可以根据进出口差压大小自动调节;③罗茨泵轴承冷却水直接与水—气换热器进、排出口相连，无需外接水源;④在系统中加装水—气换热器：一是对混合气体冷却，减少热量传递;二是使混合气体中的水蒸气迅速凝结成水，从而大大提高了真空泵的出力;⑤采用特殊设计的水—气换热器（双相流，双管层），保证换热效果;⑥在水—气换热器底部设有一个溢流管，它利用真空泵的负压自动将气侧水抽出，保证换热效率。
2.2 优化改造方案
本次機组的真空系统节能降耗改造是在不改变原有真空系统的设备及功能的基础上，在原来的真空母管上并联安装一台罗茨-水环真空泵组，确保机组运行的安全性和经济性。在经过改造后机组的运行方式作了如下调整：①机组启动初期，仍按原先的运行方式将原有抽真空设备投入运行，达到快速建立真空的目的;②机组运行正常及真空稳定情况下，罗茨真空泵组投入运行、将原有抽真空设备切除做备用，此时罗茨真空泵组的通路工作，蒸汽和不凝结气体进入罗茨泵，加压后经过冷却器冷凝，最后进入下级水环真空泵，由于水环真空泵的入口压力被极大的提高，可以保证水环真空泵运行的稳定性和安全性;③机组真空系统如果发生严重泄漏，罗茨真空泵组不能维持凝汽器真空时，真空低报警并联动原有的水环真空泵投入运行;④罗茨真空泵组在检修或设备故障时，应该将原有的水环真空泵投入运行，满足真空要求。
改造前本机组两台真空泵的运行方式为一运一备方式，经过改造后机组正常运行时采用罗茨真空泵组运行来维持真空，实现一运两备，设备之间设有可靠的联锁控制系统。经过改造后的机组其真空系统耗电量与之前相比有了明显的降低同时安全性和可靠性有了大幅提高。
3 真空系统改造后效果分析
某电厂#1机组于2018年5月对真空系统进行了节能降耗改造，改造后运行情况良好，机组的安全性和经济性都得到了显著的提高。改造前后运行参数对比如表3所示。
由以上实测数据表明，在工况近似相同的情况下，改造后的真空系统与之前相比，均能满足维持凝汽器运行真空的要求，而且改造后的真空系统能耗水平仅是原有抽真空系统能耗水平的36% ，节电率达到了将近64% 。
结论：某电厂#1机组真空系统节能降耗改造后，系统能耗大幅降低，节电率达到近64%，大大提高了机组运行的经济性，降低了厂用电率，同时也减少了原水环式真空泵的运行时间，极大地消除了原水环式真空泵易发生汽蚀的缺陷，降低了维护成本，提高了机组真空系统运行的可靠性，达到了节能降耗的目的。罗茨真空泵组作为一种适应性较强的新型节能设备，具有广阔的应用前景。