一种高效抽真空装置及其超低背压运行系统的制作方法

本发明涉及发电机组汽轮机冷端优化设计领域，特别是涉及一种高效抽真空装置及其超低背压运行系统。

背景技术：

1、600mw、1000mw等级湿冷机组、间冷机组汽轮机凝汽器广泛采用双背压设计。其流程未循环水来水，先进入低背压凝汽器后再进入高背压凝汽器，由于凝汽器的进出口水温度不同，可建立起不同的运行背压。双背压机组与单背压机组相比，在一定的循环水流量下，机组的设计平均背压会有所下降，运行经济性提高。在相同的设计平均背压下，冷却水量可有所减小，但实际运行中，机组双背压运行的经济性未能得到有效发挥。一是部分机组的两个凝汽器的抽真空管路互通后进入真空泵母管，由于高背压侧凝汽器空冷区的压力较高，高背压侧的出汽量大，使低背压侧抽真空不畅，最终两个凝汽器的实际运行背压基本相同，双背压设计实际的经济性不能得以发挥。二是部分机组设计三台真空泵，可实现各凝汽器单抽运行，也可以同抽运行，但由于水环真空泵的极限抽真空能力低(极限背压最低在3kpa左右)，在冬季运行条件下，受抽真空能力的影响，机组无法实现低背压运行，双倍压凝汽器的运行背压也会处于接近状态。三是部分机组对抽真空系统进行了改造，增设了“真空维持”系统，该系统在机组中、高运行背压下，可满足基本的抽真空运行要求，并可明显节约厂用电，但最低运行背压也仅可达到3～4kpa。而技术升级改造后的“真空维持”系统的极限背压也较低，最低运行背压也可达到2～3kpa，但由于其设计容量不足，仅限于真空严密性优良的机组，不具备广泛的推广性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高效抽真空装置及其超低背压运行系统，以解决上述现有技术存在的问题，以满足双背压运行机组在冬季20％～30％负荷及抽汽供热工况运行，深度调峰运行背压下降到1.5kpa以下运行来配置抽真空设备，并能根据双背压运行参数的变化来优化调整抽真空系统的方式，在满足抽真空能力的条件下，减小抽真空系统的功耗。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高效抽真空装置，包括连通在凝汽器空冷区的抽真空母管，所述抽真空母管上沿抽真空方向依次连通有一级罗茨真空泵、二级罗茨真空泵、第一水环真空泵和第一气水分离器，所述一级罗茨真空泵配套有与其并联设置的第一旁通管路，所述第一旁通管路的两端分别连通在所述一级罗茨真空泵的入口和出口处，且所述第一旁通管路上设有第一旁通阀，所述二级罗茨真空泵配套有与其并联设置的第二旁通管路，所述第二旁通管路的两端分别连通在所述二级罗茨真空泵的入口和出口处，且所述第二旁通管路上设有第二旁通阀，所述第一水环真空泵和二级罗茨真空泵之间配套有表明式湿气冷凝器，湿气冷凝器内设有与气汽混合物换热的冷却水管束，其冷凝水可回收至机组凝汽器热水井。

3、优选的，所述二级罗茨真空泵的容积流量为所述一级罗茨真空泵容积流量的1/3～1/2。

4、优选的，所述第一水环真空泵的容积流量为所述一级罗茨真空泵容积流量的15～20％。

5、优选的，所述一级罗茨真空泵的出、入口处和所述二级罗茨真空泵的出口处均设有压力温度检测点。

6、优选的，所述一级罗茨真空泵为变频调节式的罗茨真空泵。

7、优选的，还包括与所述抽真空母管并联在所述凝汽器空冷区的常规抽真空系统，所述抽真空副管沿抽真空方向依次连通有第二水环真空泵和第二气水分离器，主要用于机组启动快速抽真空。

8、还提供一种超低背压运行系统，双背压汽轮机分别设有低背压低压缸和高背压低压缸，所述低背压低压缸和所述高背压低压缸上的两侧排气口均连接有凝汽器，同一低压缸两侧凝汽器空冷区的抽真空管并联在同一所述高效抽真空装置的所述抽真空母管上，且所述凝汽器配套有对其冷却的循环水管路，与所述低背压机组对应的所述循环水管路的进水温度低于与所述高背压机组对应的所述循环水管路的进水温度1.5～6℃。

9、优选的，在所述循环水管路的进水端和出水端均安装有三组温度测点，各组所述温度测点沿所述循环水管路同截面分120°布置。

10、优选的，各所述凝汽器的排汽端均设有与所述抽真空母管相连通的抽真空支管，各所述排气口处、各所述凝汽器的喉部、所述抽真空支管的进口均加装有温度压力测点。

11、优选的，与所述高背压机组对应的所述第一级罗茨真空泵容积流量较与所述低背压机组对应的所述第一级罗茨真空泵容积流量减少8～28％。

12、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

13、第一，抽真空母管上沿抽真空方向依次连通有一级罗茨真空泵、二级罗茨真空泵、第一水环真空泵和第一气水分离器，一级罗茨真空泵配套有与其并联设置的第一旁通管路，第一旁通管路的两端分别连通在一级罗茨真空泵的入口和出口处，且第一旁通管路上设有第一旁通阀，二级罗茨真空泵配套有与其并联设置的第二旁通管路，第二旁通管路的两端分别连通在二级罗茨真空泵的入口和出口处，且第二旁通管路上设有第二旁通阀，第一水环真空泵和二级罗茨真空泵之间第一水环真空泵和二级罗茨真空泵之间配套有表明式湿气冷凝器，湿气冷凝器内设有与气汽混合物换热的冷却水管束，其冷凝水可回收至机组凝汽器热水井。在使用的过程中，而且，可根据机组负荷背压、循环水温度，通过第一旁通阀和第二旁通阀配合开闭，利用多种运行方式，实现：一、二级罗茨真空泵加湿气冷凝器、第一水环真空泵运行；二级罗茨真空泵加湿气冷凝器、第一水环真空泵运行；湿气冷凝器、第一水环真空泵运行。提高了抽真空系统经济性和灵活性。通过两级罗茨真空泵升压后，进入湿气冷却器的气汽混合物压力在5.5～7.5kpa之间，容积流量为一级罗茨真空泵进口容积流量的20～25％，第一水环真空泵的容积流量仅为一级罗茨真空泵的15％～20％，为现有技术中使用的水环真空泵的25％～30％。其中电耗可小于现有技术中使用的水环真空泵的电耗：二级罗茨真空泵和结合第一水环真空泵的电耗为现有技术中使用的水环真空泵的40％～50％，第一水环真空泵的电耗为现有技术中使用的水环真空泵的25％～30％

14、第二，一级罗茨泵的容量按漏空量、最低抽真空压力和一级罗茨泵入口的气汽混合物过冷度来确定，对超低背压运行系统最低抽真空压力可取1-1.2kpa，气汽混合物的过冷度取2-3℃，二级罗茨真空泵的容积流量取一级罗茨真空泵容积流量的1/3～1/2，以能够使第一级罗茨泵的差压控制在2～3kpa的正常压升范围。

15、第三，配置的湿气冷却器起到稳定第一水环真空泵的容积流量和入口压力的左右，通过两级罗茨真空泵升压后，进入湿气冷却器的气汽混合物压力在5.5～7.5kpa之间，通过对气、汽混合物进行冷却，可有效降低进入第一水环真空泵的流量，第一水环真空泵的容积流量为一级罗茨真空泵容积流量的20～25％，且为现有技术中使用的水环真空泵的25％～30％，进一步降低第一水环真空泵的电耗。

16、第四，一级罗茨真空泵的出、入口处和二级罗茨真空泵的出口处均设有压力温度检测点，通过出口温升和压差判断两级罗茨真空泵的出力状况，通过一级罗茨真空泵的入口压力和温度可以确定一级罗茨泵入口气、汽混合物的过冷度，并以其过冷度来自动控制机组超低背压运行时第一级罗茨泵的变频转速，并通过罗茨泵的出入口压力差的变化，进行系统运行方式的自动切换。

17、第五，各凝汽器空冷区抽真空支管路加装绝对压力和温度测点，通过测量计算抽真空口的气汽混合物的过冷度来判断各凝汽器的严密性差异。

18、第六，在汽轮机各排汽口加装排汽压力测点，用于测量汽轮机的实际运行的排汽压力，测量原件采用均压管多取样点测量，可测取排汽口的平均压力；在凝汽器的喉部加装网状均压管压力测点，可以测取凝汽器喉部的平均压力，计算确定汽轮机排汽口至凝汽器喉部的阻力特性，用于冷端系统运行优化。

19、第七，各凝汽器空冷区抽真空支管路加装绝对压力和温度测点，通过测量计算抽真空口的气汽混合物的过冷度来判断各凝汽器的严密性差异。在母管上加装温度压力测点，可监测一级罗茨泵的进口参数。