大型发电机组的真空系统，目前大多采用偏心水环式真空泵，优点是其抽单位干空气量的能耗较低。但在实际运行中，常会发生抽气能力下降而导致排汽压力偏高的现象。通常都归咎于冷凝器本身的问题，如夏季水温偏高、铜管结垢、填料堵塞、循环水流量偏小等，而不会怀疑真空泵有什么问题。然而，实际运行中水环式真空泵自身特性决定了其工作液温度对真空系统出力具有显著影响。
1.水环式真空泵工作原理
水环式真空泵的泵轮在泵体内偏心安装，启动前向泵体内注入一定量的水作为工作液。当叶轮旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似等厚度的封闭水环；叶片及两端的侧板形成一个密闭的月牙形空腔，在前半转的旋转过程中，密闭的月牙形腔室逐渐扩大，气体由设在该处的吸气口被吸入，当吸气结束时空腔与吸气口隔绝；在后半转的旋转过程中，密闭月牙形空腔的容积逐渐缩小而使得气体被压缩，当密闭的月牙形空腔与排气口相同时，气体被排除泵外。可见，水环式真空泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的。
2.水环式真空泵的运行特性
水环式真空泵运行特性如图1所示，（图1a中的进气量为干燥大气加饱和蒸汽的进气量，从上到下三条斜线依此表示抽汽压力下的饱和温度与冷却水入口温度之差分别为16.7℃、13.9℃、10.6℃时的特性曲线），由图1不难看出，当冷却水温度降低时，真空泵抽吸能力会有所提高，真空泵的出力也会随之提高，在实际运行中，因为冷却水对工作液的冷却达不到设计效果，尤其在夏季环境温度较高时，水环式真空泵工作液温度升高而汽化，使密闭的月牙形空腔内有部分气体来自工作液汽化的气体，减小了对凝汽器内部凝结气体的抽吸量，使得水环式真空泵的出力下降。同时，泵内的运行工况变得极其恶劣，造成真空泵叶轮汽蚀，严重时造成设备损坏，对机组的运行安全构成严重的威胁。为此针对大唐七台河发电有限责任公司350MW、600MW机组提出了水环式真空泵工作液冷却水系统的改造方案。
图1：水环式真空泵的运行特性
3.水环式真空泵工作液冷却水系统改造方案
大唐七台河发电有限责任公司一期350MW机组真空泵型号为2BE1253-OMY4，工作液的冷却水为开式循环冷却水，即凝汽器的循环水，水温较高。经综合分析后，采用加装一路生水冷却水源（水库来水），水温较低，能够达到冷却要求，方案如图2；
图2：350MW机组真空泵工作液冷却水改造方案
大唐七台河发电有限责任公司二期600MW机组真空泵型号为2BW4353-0EK4，工作液的冷却水为闭冷水系统的循环冷却水，在夏季高温季节工作液温度亦严重偏离设计值，改造方案确定为加装一套制冷机组，如图3。
图3：600MW机组真空泵工作液冷却水改造方案
4.真空泵冷却水改造前后试验数据与分析
4.1350MW机组真空泵工作液冷却水改造前后实验数据与分析
冬季冷却水源切换至生水后，冷却水温降低5℃，真空泵泵体温度降低4℃，循环水升压泵停运后每小时降低电耗132kw，闭冷水温度升高2.1℃后稳定在13.3℃，能够满足现场运行需要。由于该真空泵设计工作水温为20℃，夏季单独投入该冷却水源，工作液温由最高35℃降至24℃凝汽器压力降低0.6kpa，提升真空泵出力将较为显著；
项目
季节
负荷MW
凝汽器压力Kpa
闭冷水温度℃
真空泵工作液温度℃
真空泵泵体温度℃
真空泵冷却器冷却水入口温度℃
真空泵冷却器冷却水出口温度℃
循环水升压泵功率kwh
生水投入前
冬季
283
3.75
11.2
20
19
12
14
132
生水投入后
282
3.65
13.3
16
15
7
10
0
生水投入前
夏季
284
5.9
32.2
35
34
33
35
132
生水投入后
285
5.3
32.2
24
23
20
22
132
表1：一期350MW机组真空泵冷却系统改造后效果评估数据采集表
冬季因循环水升压泵（功率132KW）停运，按照80%负荷率计算，可使本台机组月厂用电率降低0.047个百分点。按冬季双机运行方式，自12月份至次年3月份可停止循环水升压泵运行计算，每年可节约厂用电量132×2×24×30×4=760320Kwh，每Kwh按0.3元计算，每年可节约760320×0.3=22.8万元。
4.2600MW机组真空泵工作液冷却水改造前后实验数据与分析
根据《中国大唐集团公司火电机组能耗指标分析指导意见》，1Kpa凝汽器压力影响煤耗为3.4g/kWh；1℃循环水温度影响煤耗为0.7g/kWh；1%厂用电率影响煤耗3.4g/kWh。制冷机组功率为60KWh，真空泵功率为160KWh。考虑制冷机组的耗电情况，由A、C真空泵与B、C真空工况比较可以计算出A真空泵加装制冷机组后出力提高约0.82Kpa；A、C真空泵运行较B、C真空泵运行煤耗低2.6g/kWh；A真空泵单独运行较A、C真空泵运行煤耗高1g/kWh；A、C真空泵运行较A、B、C真空泵运行煤耗低0.98g/kWh；
运行方式
A真空泵
A、C真空泵
A、B、C真空泵
B、C真空泵
蒸汽流量（t/h)
1667
1658
1657
1678
负荷(MW)
567
563
561
561
低压真空(Kpa)
-88.65
-88.78
-88.35
-88.05
高压真空(Kpa)
-89.6
-89.76
-89.34
-88.39
循环水入口水温(℃）
30.38
30.5
30.76
31.26
循环水出口水温1(℃）
35.11
35.42
35.68
36.18
循环水出口水温2(℃）
40.04
40.23
40.61
41.11
环境温度(℃）
27.23
27.48
27.98
28.11
A真空泵电流(A）
215
212
212
B真空泵电流(A）
0
212
215
C真空泵电流(A）
0
206
207
209
大气压力(Kpa)
98.43
98.44
98.36
98.37
凝汽器高、低压侧平均压力(Kpa)
9.58
9.17
9.51
10.15
表2：二期600MW机组真空泵冷却系统改造后效果评估数据采集表
3A真空泵加装制冷机组后，3A真空泵出力提高约0.82Kpa；#3机组真空泵最佳运行方式为A、C真空泵或A、B真空泵运行，此种运行方式较以前A、B、C真空泵运行提高真空0.34Kpa，折合煤耗0.97g/kWh，节约厂用电率约0.018%，折合煤耗0.061g/kWh；考虑到真空变化在负荷高、低情况下对煤耗的影响情况略有不同，3A真空泵加装制冷机组后可节约供电煤耗约0.98～1.18g/kWh。
4.结论
改造后，一期350MW机组及二期600MW机组水环式真空泵的工作液温度均达到了设计值，提高了工作效率，改善了泵内工作环境，避免了真空泵叶轮严重汽蚀的现象发生，保证了机组安全经济运行。
