真空泵在凝汽式汽轮机组中发挥着重要的作用。在启动前，真空泵抽取凝汽器内的气体来建立真空。

在启动和运行过程中，真空泵把泄漏或工质携带进凝汽器内的不凝结气体抽取出来，强化蒸汽的冷凝效果。

水环式真空泵具有结构简单、运行经济、使用范围广等特点。

一、工作原理及结构 

水环式真空泵由叶轮、泵体、吸排气口、辅助管道等组成，具体结构如图所示。

其中叶轮偏心的安装在泵体中。当叶轮旋转时，在离心力的作用下，水被抛向四周，形成一个与泵腔形状相似的封闭水环。

水环的外表面和泵腔接触，内表面与叶片接触，叶轮轮毂与水环之间形成若干个月牙形小腔。当叶轮顺时针旋转时，由于偏心的布置影响，单个小腔容积由小变大，腔室内压强不断降低，当压强低于被抽容器内的气体压强时，气体就从吸入口进入小腔，这就是吸气的过程。

随着叶轮继续旋转，小腔式内的容积逐渐减小，压强不断增大，直到气体的压强大于排气压强，被压缩的气体从排气口排出。

这样，在泵的连续运转过程中，气体沿着叶轮的轴向不断吸入，排出，从而达到连续抽汽的目的。

二、改进措施 

1.加装大气喷射器

水环式真空泵运行时出现运行噪声大、叶轮汽蚀等问题，分析原因一般认为真空泵入口压力过低（低于工作液的饱和压力），导致泵体内的工作水气化。

专门设计的汽蚀保护管从排气处引一路空气至泵内的高真空腔室，防止汽蚀的发生，同时还在叶轮表面形成一层气体保护膜，防止汽蚀发生时叶轮遭到损坏。

大气喷射器是一个缩放形的喷嘴，设计工况为超音速-音速-亚音速。

在绝热的条件下，流体压力的变化与流速的变化成反比。缩放型喷嘴可以在出口压力一定的条件下得到一个更低的进口压力。

三个气动阀门配合大气喷射器运行。在初始阶段，阀1与阀2开启，阀3关闭，真空泵从凝汽器内抽取气体建立真空。

当真空达到较高的定值时，阀2关闭，阀3开启，外来空气在压差的作用下高速流入大气喷射器，与凝汽器来的高速气流一起在入口形成超音速气流，最后流经缩放喷嘴进入真空泵。

这样真空泵的工作压力（即大气喷射器的出口压力）可以维持在一个相对较低的安全值，而大气喷射器的进口则产生一个较高的真空。

2.工作液冷却水系统改造

有些电厂真空泵工作液冷却水设计由凝汽器循环水系统提供如图所示。夏季温度高，达不到冷却的效果。

可将冷却水改为由机组工业用水系统提供。工业用水为水源地来水，水温低。

一方面可以提高真空泵的工作效率，也可以改善真空泵的工作条件，避免发生汽蚀。

3.罗茨-水环式真空泵组的应用

某电厂采用罗茨水环泵二级泵组，连接在抽汽母管上，与原2台真空泵并联使用，改造后的真空泵系统如下图所示。

罗茨泵作为主抽泵，将从凝汽器抽出的不凝结气体及部分水蒸汽进行压缩后排进冷却器。

再用小功率的水环式真空泵抽出冷却器内的气体排至汽水分离器中，罗茨泵进口增加1路旁路管道及手动门。

机组启动时，利用原来的真空泵快速建立机组真空，真空建立后切换为罗茨-水环泵组，维持机组真空。

三、 常见故障 

1.管道积水

由于真空泵和凝汽器直接相连，进气管道中不可避免的存在部分蒸汽。

当真空泵停运时，蒸汽在管道内凝结成水，堆积在进口阀前。当再次启动真空泵时，水进入真空泵，容易引起电流过大。

如果水量过大，将会危及电机的安全运行。为了避免上述危害，启动前应手动打开进口阀进行排水。

对于两台真空泵一用一备的情况，应合理的设计启动顺序，防止类似情况发生。

2. 补水不足

水环式真空泵的工作水来自汽水分离器，泵体和汽水分离器的压差保证了运行中损耗的工作水能够及时得到补充，从而维持水环的正常厚度。

一旦补水量不足或补水管路出现堵塞，水环将会遭到破坏，泵的叶轮轮毂和水环之间将不能形成有效的工作腔室，泵的出力将会降低，从而影响机组的真空。

为了保证运行安全，汽水分离器设置了来自不同水源的两个补水回路，在一路故障的情况下可以手动切至另一回路。

同时设置了汽水分离器的高、低液位报警，故障时可以及时发现和处理。

真空泵应定期检修，采用恰当的方法吹扫内部管道，保证整个补水回路的顺畅。

3. 大气喷射器故障

为了防止杂质进入真空泵损坏叶轮，大气喷射器的进口设置了进气滤网。当滤网堵塞时，进入大气喷射器的空气量不足，设计流动特性被破坏，真空泵的安全和凝汽器的真空都会受到影响。

为此大气喷射器的进气端设置了一个三通阀，一端通过滤网和大气相连，另一端直接和汽水分离器上部相连，当滤网堵塞时可以把三通阀切至汽水分离器，从真空泵的排气口直接提取气体来运行，提升了真空泵的安全性能。

在真空建立阶段，阀 1、阀 2 开启，阀 3 关闭; 正常运行时，阀 1、阀 3 开启，阀 2 关闭。

如果阀门状态不正确或者阀门内漏严重导致阀 2、阀 3回路同时运行，大气喷射器将被旁路，凝汽器的真空将会下降至真空泵的设计压力。

泄漏严重时，超过真空泵出力范围的空气倒流至凝汽器，将会引起更大的事故。

4,运用罗茨水环泵组时需注意，环境温度高或冷却水温度高时容易出现摩擦振动现象。

如果出现罗茨泵单独跳闸，会导致水环泵入口压力降低，水环泵振动增大的情况。

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