WO2018010536A1 - 一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统及其控制方法 - Google Patents

一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018010536A1
WO2018010536A1 PCT/CN2017/089738 CN2017089738W WO2018010536A1 WO 2018010536 A1 WO2018010536 A1 WO 2018010536A1 CN 2017089738 W CN2017089738 W CN 2017089738W WO 2018010536 A1 WO2018010536 A1 WO 2018010536A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stage
vacuum pump
pump
mechanical vacuum
roots
Prior art date
Application number
PCT/CN2017/089738
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
潇然
荣易
吴彬
Original Assignee
上海伊莱茨真空技术有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US16/316,626 priority Critical patent/US20190309756A1/en
Application filed by 上海伊莱茨真空技术有限公司 filed Critical 上海伊莱茨真空技术有限公司
Priority to GB1821233.2A priority patent/GB2568609A/en
Priority to CH00053/19A priority patent/CH714092B1/de
Priority to DE212017000159.3U priority patent/DE212017000159U1/de
Publication of WO2018010536A1 publication Critical patent/WO2018010536A1/zh

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
    • F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
    • F04C23/003—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle having complementary function
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/126—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/005—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of dissimilar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/02—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids specially adapted for several pumps connected in series or in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C28/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/12—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2220/00—Application
    • F04C2220/10—Vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/80—Other components
    • F04C2240/81—Sensor, e.g. electronic sensor for control or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/18—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/19—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/42—Conditions at the inlet of a pump or machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/44—Conditions at the outlet of a pump or machine

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统，包括第一级罗茨机械真空泵（1）、第二级罗茨机械真空泵（2）、以及牵引液环泵（3），所述第一级罗茨机械真空泵（1）和第二级罗茨机械真空泵（2）都配备了变频电机及变频器（18，19）和排气口冷凝器（8，4），所述第一级罗茨机械真空泵（1）的入口端和第二级罗茨机械真空泵（2）的出口端设置压力变送器（11，12），所述压力变送器（11，12）和变频器（18，19）均与控制柜连接，通过每一级的压力变送器（11，12）给出的压力反馈值，利用变频器对罗茨机械真空泵的转速分别进行调速，并利用旁通管道（17）调节压力差值。以及该三级罗茨-水环智能变频控制真空系统的控制方法。通过利用变频器对罗茨机械真空泵的转速分别进行调速，并利用旁通管道（17）调节压力差值，使得第一级罗茨机械真空泵（1）、第二级罗茨机械真空泵（2）的压差均衡和安全运行。

Description

一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统及其控制方法 技术领域
本发明涉及的是火电厂凝汽器抽真空节能系统的一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统。
背景技术
在火力发电厂中，凝汽器真空对发电煤耗影响较大。以300-330MW机组为例，真空每提高1Kpa，对应的发电煤耗下降2.6g/kWh。目前电厂常用的抽真空设备是射水泵和水环泵，前者逐渐被后者所替代。水环真空泵的性能与所抽吸气体的状态(压力、温度)和工作液的温度等有关。同时运行中受到“极限抽吸压力”的影响，容易在叶轮表面发生局部水锤现象，运行噪音很大且会使叶片产生很大的拉应力，长时间运行易导致叶片的断裂，威胁机组的安全运行。
由于工作液温度对水环泵的性能影响较大。高水温工况下，其抽气性能快速下降80％～90％，甚至在某入口压力下抽气量为0，这就是为什么有些机组在夏天需启动两台真空泵来维持凝汽器真空的原因。另外由于工作液温度的上升，对水环式真空泵长期运行极为不利，造成以下后果：
1、破坏真空，降低机组经济性:随着工作液温度升高，对应的饱和压力不断升高，比如30℃的汽化压力为4.241kPa，40℃的汽化压力为7.35kPa，当水环真空泵抽吸压力小于或等于工作液温对应的饱和压力时，将使部分工作液汽化，真空泵因抽吸自身工质汽化产生的气体挤占真空泵抽气量造成真空泵出力严重不足，不凝性气体将造成传热恶化并在凝汽器内积聚破坏凝汽器真空，水蒸气中质量含量占1％的空气能使表面传热系数降低60％，从而降低机组经济性。
2、水环真空泵汽蚀:真空泵在运转中，若局部区域工作液的绝对压力降低到当时温度下的工作液气化压力时，工作液便在该处开始气化，产生大量蒸汽形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以致破裂。在真空泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是真空泵中的汽蚀过程。金属表面出现点蚀现象，严重时会出现蜂窝状损坏，如果真空泵叶轮在汽蚀部位有较大的残余应力， 还会引起应力释放，产生裂纹，严重影响设备安全高效运行。
目前提高真空泵性能可能采用的新技术主要有四种：
1、增装制冷装置
降低工作液的温度，达到提高真空泵的抽气性能，即提高其抽气量和极限真空值，从而达到提高凝汽器系统真空的目的。但由于电厂使用的是循环水冷却塔，并非采用制冷剂得到冷冻水，因此到夏天时，循环水温度一般在30°～35°左右，即使增加换热器的换热面积或增加新鲜循环水补充量也不能有效的降低工作液的温度。若是采用制冷设备得到低于常温的冷冻水需要耗用更多的耗能，不利于节能。因此该技术不适合大规模的推广和适用。
2、加装大气喷射器
大气喷射器是配置在水环式真空泵的进口管道上的一个前置射气抽气器，它的一端开口朝向大气，利用真空泵负压与大气压形成压差而产生的空气射流，在喷射器内获得比真空泵更低的抽吸压力，从而消除真空泵“极限抽吸压力”对凝汽器压力改善的限制。但这种技术虽然解决了真空泵的极限压力及汽蚀问题，但却降低了抽气量，同时增加了电能消耗，这表现在有些电厂采用这种技术改造后，因抽气量降低无法单泵维持真空，而被迫启用两台真空泵，能耗直接增加了100％。
3、使用罗茨气冷泵配备液环泵真空装置
此技术是使用两级罗茨气冷泵配备液环泵真空装置在火电厂凝汽器抽真空系统的应用，由于在实际正常运行中，汽轮机启动初期需要快速建立真空，要求在30min内达到机组启动要求，此时需要很大的抽气量，则是利用大抽气量的液环泵来实现，到稳定后，主要的真空度是由凝汽器对水蒸气的冷凝获得，但要达到指定的真空度，则还需要抽吸少量的不凝性气体(主要是空气)。因此利用罗茨气冷泵满足较大压差，利用单级液环泵作为前级牵引泵，通过以小代大的方式达到节能目的。但由于罗茨气冷泵原理是气体冷却后循环压缩，使得该泵的实际运行效率比较低(压缩排出的气体冷却后部分需要要返回到该泵腔内与吸入的气体进行混合，造成较大的返流，同时由于满足较大的压差和密封，往往采用的三叶罗茨，实际的运行效率就不超过40％，而普通的罗茨真空泵的效率一般可以达到50％，我方提供的罗茨真空泵则最高可以达到53％的效率)，耗能相对比较高，占地面积较大。
4、使用三级罗茨-双级水环泵智能变频控制真空系统
此技术是使用一种高效真空泵组在火电厂凝汽器抽真空系统的应用，该工艺与使用罗茨气冷泵配备液环泵真空装置的工艺是相似的，但节能量达到90％，相比使用罗茨气冷泵配备液环泵真空装置还可以提高15％-20％的节能，，占地面积只有该工艺的70％，同时可以 在夏天高水温工况下提高凝汽器的真空(在相同工况下与常规水环泵相比)，因此采用一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统可以更加的适合原有火电厂凝汽器抽真空系统的应用的技术改造。
发明内容
本发明的目的是提供用于火电厂凝汽器抽真空节能系统的一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统，通过每一级的压力变送器给出的压力反馈值，利用变频器对罗茨机械真空泵的转速进行分别调速，并利用旁通管道进行调节压力差值，使得第一级罗茨机械真空泵、第二级罗茨机械真空泵的压差均衡和安全运行。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统，包括第一级大压差罗茨机械真空泵、第二级大压差罗茨机械真空泵、以及前级牵引泵，其特征在于所述第一级罗茨机械真空泵和第二级罗茨机械真空泵都配备了变频电机、变频器和排气口冷却器，所述第一级罗茨机械真空泵入口端和第二级罗茨机械真空泵的出口端设置压力变送器，所述压力变送器和变频器均与控制柜连接，通过每一级的压力变送器给出的压力反馈值，利用变频器对罗茨机械真空泵的转速进行分别调速，并利用旁通管道进行调节压力差值，所述旁通管道连接第一级罗茨机械真空泵排气口和第二级罗茨机械真空泵排气口。
根据本发明的优选实施例，所述前级牵引泵采用双级液环泵。
根据本发明的优选实施例，每一级罗茨机械真空泵排气腔均设置有温度变送器，所述温度变送器与控制柜连接。
根据本发明的优选实施例，每一级罗茨机械真空泵的排气腔设置有螺旋式翅片盘管排气口冷却装置，每一级罗茨机械真空泵的排气口设置有排气口高效换热器。
根据本发明的优选实施例，所述双级液环泵的进气口与第二级罗茨机械真空泵排气口冷却器连接，所述双级液环泵的出气口与汽水分离器连接，所述汽水分离器的顶部设置排放口，所述汽水分离器通过循环液换热器回流至双级液环泵。
本发明与现有的气冷式罗茨泵配备单级液环泵组成的真空系统最大的区别就是，利用两台罗茨机械真空泵，通过每一级的压力变送器给出的压力反馈值，利用变频器对罗茨机械真空泵的转速进行分别调速，并利用旁通管道进行调节压力差值，使得第一级罗茨机械真空泵、第二级罗茨机械真空泵的压差均衡和安全运行，从而实现了原有系统一台气冷式罗茨机械真空泵需要克服的压差。这里的温度变送器作为罗茨机械真空泵的安全检测，避免出现过载过热，以至于出现内部机械转动部件卡死和抱死故障，使得整个真空系统为最安全状态。本发明的另一优点在于在循环冷却水温度变化时节能效果更佳明显。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1的后视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作出详细说明。
图中包括第一级罗茨机械真空泵1，第二级罗茨机械真空泵2，前级牵引泵双级液环泵3，第二级罗茨机械真空泵排气口冷却器4，第一级罗茨机械真空泵内置螺旋盘管冷却器7，第一级罗茨机械真空泵排气口冷却器8，循环液换热器9，气水分离器10，1级罗茨机械真空泵入口真空压力变送器11，2级罗茨机械真空泵出口压力变送器12，真空入口气动关断阀13，液环泵吸入口温度变送器14，1级罗茨机械真空泵排气腔温度变送器15，2级罗茨机械真空泵排气腔温度变送器16，2级罗茨机械真空泵旁路压差调整管道17，第一变频电机及变频器18，第二变频电机及变频器19，循环液温度变送器20，循环液吸入口气动阀门21。
从火电厂凝汽器抽吸过来的不凝性气体通过真空入口气动关断阀13到第一级罗茨机械真空泵1，该真空泵配备了第一变频电机及变频器18，抽吸过来的气体在压缩过程中通过第一级罗茨机械真空泵内置螺旋盘管冷却器7被冷却后排出第一级罗茨机械真空泵1，再通过第一级罗茨机械真空泵排气口冷却器8进行2级冷却。
冷却后的气体进入第二级罗茨机械真空泵2，该真空泵配备了第二变频电机及变频器19，抽吸过来的气体在压缩过程中通过第二级罗茨机械真空泵内置螺旋盘管冷却器5被冷却后排出第二级罗茨机械真空泵2，再通过第二级罗茨机械真空泵排气口冷却器4进行2级冷却。
所述前级牵引泵双级液环泵3设置有循环液吸入口以及与循环液吸入口相配合设置的循环液吸入口气动阀门21，循环液吸入口还设置循环液温度变送器20。
冷却后的气体进入前级牵引泵双级液环泵3，通过压缩混合后，气水混合物在气水分离器10中进行气水分离后，气体直接从气水分离器10的顶部被直接排放，水即液环泵的循环液通过循环液换热器9进行冷却后再次回到前级牵引泵双级液环泵3。当系统需要启动/停止以及故障时，前级牵引泵双级液环泵3的循环液吸入口气动阀门21会打开或者关闭，防止气水分离器10中的循环液过量进入前级牵引泵双级液环泵3造成停机返水或者漫灌的现象。
通过1级罗茨机械真空泵入口真空压力变送器11反馈的真空机组入口真空度和2级罗茨机械真空泵出口压力变送器12反馈的前级牵引泵双级液环泵3入口真空度数据进行分析 处理，再配合1级罗茨机械真空泵排气腔温度变送器15和2级罗茨机械真空泵排气腔温度变送器16的反馈值对第一变频电机及变频器18给出信号调整变频电机的运行转速和第二变频电机及变频器19给出信号调整变频电机的运行转速，使得整个系统达到最佳的和安全的运行状况。同时根据不同的运行工况判断是否打开2级罗茨机械真空泵旁路压差调整管道17的气动阀门。
该工艺与现有的气冷式罗茨泵配备单级液环泵组成的真空系统最大的区别就是，利用两台罗茨机械真空泵，通过每一级的压力变送器给出的压力反馈值，利用变频器对罗茨机械真空泵的转速进行分别调速，并利用旁通管道进行调节压力差值，使得第一级罗茨机械真空泵、第二级罗茨机械真空泵的压差均衡和安全运行。从而实现了原有系统一台气冷式罗茨机械真空泵需要克服的压差。
本发明涉及的是火电厂凝汽器抽真空节能系统的一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统与现有的气冷式罗茨泵配备单级液环泵组成的真空系统另一个最大的区别是前级牵引真空泵采用的是更高效的双级液环泵(在同等功率消耗下)。液环真空泵有单级、双级之分，以及单作用和双作用区别。单级和双级真空泵指其叶轮的级数；单/双作用指其叶轮/壳体的形式，单作用叶轮真空泵的叶轮旋转一周气体经历一次吸入/排出；双作用的真空泵其叶轮旋转一周经历两次气体的吸入与排出。双级和单级液环泵的设计初衷、特征和使用条件是不同的。数据显示，双级液环泵相对于单机液环泵，在较高的真空度范围内(5kpa-15kpa)，抽速平稳，或者在很大的抽气范围内，可以维持较高的真空度。而单级泵在此真空范围内只能达到30％左右的最大抽速，在真空度高于15kpa的环境下使用双级液环泵是最有效率和适合的，同时避免气蚀对液环泵的破坏。当水温升高时，双级液环泵比单级液环泵在抽气能力上受到更小的影响。这是因为相比较单级液环泵泵腔内近一个大气压的压差，双级液环泵在其每一级泵腔内的压差要小很多。因此单级液环泵必须配套名义抽气量更大的泵，相对于可以选用名义抽速小，实际耗能低的双级液环泵，并不经济。
本发明涉及的是火电厂凝汽器抽真空节能系统的一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统与现有的气冷式罗茨泵配备单级液环泵组成的真空系统的最大特点之一在于不同季节(即循环冷却水温度变化时)节能效果更佳明显，在冬季时，冷却水温度在5-15度时，由于双级液环泵的效率远高于单级液环泵，此时第一级罗茨机械真空泵运行即可以满足工艺需求，第二级罗茨机械真空泵不需要运行或者以最低频率运行即可(仅克服运行阻力)，在春季或者秋季时，冷却水温度在15-25度时，此时第一级罗茨机械真空泵与第二级罗茨机械真空泵的转速(由变频器和变频电机来控制)根据系统入口的压力变送器以及排气口的压力 变送器调控，使得整个真空系统的能耗为最佳模式(即最节能的模式)。在夏季时，冷却水温度超过30度时，此时第一级罗茨机械真空泵与第二级罗茨机械真空泵的转速(由变频器和变频电机来控制)根据系统入口的压力变送器以及排气口的压力变送器以及每一级罗茨机械真空泵内部的温度变送器检测的实际气体温度来调控，这里的温度变送器作为罗茨机械真空泵的安全检测，避免出现过载过热，以至于出现内部机械转动部件卡死和抱死故障。使得整个真空系统为最安全状态。
这里根据季节进行节能处理是由循环液温度变送器20采集冷却水的温度，然后进行判断。如果判断冷却水温度在5-15度时，第一级罗茨机械真空泵运行，第二级罗茨机械真空泵以最低频率运行，冷却水温度在15-25度时，此时第一级罗茨机械真空泵与第二级罗茨机械真空泵的转速根据1级罗茨机械真空泵入口真空压力变送器11反馈的真空机组入口真空度和2级罗茨机械真空泵入口压力变送器12反馈的前级牵引泵双级液环泵入口真空度数据进行调控，冷却水温度超过30度时，第一级罗茨机械真空泵与第二级罗茨机械真空泵的转速根据系统入口的压力变送器以及排气口的压力变送器以及每一级罗茨机械真空泵内部的温度变送器检测的实际气体温度来调控，系统入口的压力变送器应该是1级罗茨机械真空泵入口真空压力变送器11反馈的真空机组入口真空度，排气口的压力变送器应该是2级罗茨机械真空泵入口压力变送器12反馈的前级牵引泵双级液环泵入口真空度数据。
本发明涉及的是火电厂凝汽器抽真空节能系统的一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统的中的关键就是要及时移除气体压缩时产生的热量，现有的工艺采用的气冷罗茨机械真空泵的冷却方式是采用排气口配备一个列管式换热器进行气体换热后部分返回到气冷罗茨机械真空泵泵腔内冷与压缩气体混合降低压缩气体，由于列管式换热器阻力大，且采用循环气体换热造成了气冷罗茨机械真空泵的效率更低。本发明中采用的是多级换热的方式，首先采用的是螺旋式翅片盘管排气口冷却装置专利技术，放置在罗茨机械真空泵的排气腔处，直接对压缩气体进行换热冷却，同时再配备排气口高效换热器(主要是缠绕式气体冷却器)，对罗茨泵排出气体进一步冷却。这种多级冷却方式不仅占地面积小，更为主要的是流通阻力小，便于维护、拆卸和更换。且没有任何气体返流，相比气冷罗茨机械真空泵效率要高的多了。这也是本发明火电厂凝汽器抽真空节能系统的一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统相对于现有的气冷式罗茨泵配备单级液环泵组成的真空系统更节能的技术体现。
本发明涉及的是火电厂凝汽器抽真空节能系统的一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统的另一个重要关键在于可以人机交互智能化控制柜，该控制柜与该真空系统为一个整体，它配备了可以人机交互的液晶触摸屏和PLC控制系统，可以根据设定不同的参数(例 如每一级罗茨机械真空泵额定最大转速和额定最低转速，安全电流，安全温度，最佳压力值等)获得不同的自动控制方式，亦可以设定最低能耗模式，最高效率模式，最安全模式以及季节模式(例如冬季模式，春秋模式，夏季模式等)得到最适合的运行模式。所有的数据传感器检测到的温度，压力，电流等都可以在人机只能交互屏幕上显示，并且可以进行记录，储存，读取以及设定。本套装置的数据记录(包含运记录，故障记录，参数记录)通过数据传送可以进入大数据库进行分析和研究，对于其他类似项目具有对比性和参考度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

  1. 一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统，包括第一级大压差罗茨机械真空泵、第二级大压差罗茨机械真空泵、以及牵引液环泵，其特征在于所述第一级罗茨机械真空泵和第二级罗茨机械真空泵都配备了变频电机、变频器和排气口冷凝器，所述第一级罗茨机械真空泵和第二级罗茨机械真空泵的入口端设置压力变送器，所述压力变送器和变频器均与控制柜连接，通过每一级的压力变送器给出的压力反馈值，利用变频器对罗茨机械真空泵的转速进行分别调速，并利用旁通管道进行调节压力差值。
  2. 如权利要求1所述的三级罗茨-水环智能变频控制真空系统，其特征在于，所述前级牵引真空泵采用双级液环泵。
  3. 如权利要求1所述的三级罗茨-水环智能变频控制真空系统，其特征在于，每一级罗茨机械真空泵排气腔均设置有温度变送器，所述温度变送器与控制柜连接。
  4. 如权利要求1所述的三级罗茨-水环智能变频控制真空系统，其特征在于，每一级罗茨机械真空泵的排气腔设置有螺旋式翅片盘管排气口冷却装置，每一级罗茨机械真空泵的排气口设置有排气口高效换热器。
  5. 如权利要求1所述的三级罗茨-水环智能变频控制真空系统，其特征在于，所述双级液环泵的进气口与第二级罗茨机械真空泵排气口冷却器连接，所述双级液环泵的出气口与汽水分离器连接，所述汽水分离器的顶部设置排放口，所述汽水分离器通过循环液换热器回流至双级液环泵。
  6. 一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统的控制方法，其特征在于从火电厂凝汽器抽吸过来的不凝性气体通过真空入口气动关断阀到第一级罗茨机械真空泵，该真空泵配备了第一变频电机及变频器，抽吸过来的气体在压缩过程中通过第一级罗茨机械真空泵内置螺旋盘管冷却器被冷却后排出第一级罗茨机械真空泵，再通过第一级罗茨机械真空泵排气口冷却器进行2级冷却，冷却后的气体进入第二级罗茨机械真空泵，该真空泵配备了第二变频电机及变频器，抽吸过来的气体在压缩过程中通过第二级罗茨机械真空泵内置螺旋盘管冷却器被冷却后排出第二级罗茨机械真空泵，再通过第二级罗茨机械真空泵排气口冷却器进行2级冷却，冷却后的气体进入前级牵引泵双级液环泵，通过压缩混合后，气水混合物在气水分离器中进行气水分离后，气体直接从气水分离器的顶部被直接排放，水即液环泵的循环液通过循 环液换热器进行冷却后再次回到前级牵引泵双级液环泵。
  7. 如权利要求6所述的控制方法，其特征在于由1级罗茨机械真空泵入口真空压力变送器采集真空机组入口真空度，由2级罗茨机械真空泵入口压力变送器采集前级牵引泵双级液环泵入口真空度数据进行分析处理，再配合1级罗茨机械真空泵排气腔温度变送器和2级罗茨机械真空泵排气腔温度变送器的反馈值对第一变频电机及变频器和第二变频电机及变频器给出信号调整变频电机的运行转速。
PCT/CN2017/089738 2016-07-12 2017-06-23 一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统及其控制方法 WO2018010536A1 (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/316,626 US20190309756A1 (en) 2016-07-12 2016-07-12 Multistage power saving vacuum device with root vacuum pump in first stage
GB1821233.2A GB2568609A (en) 2016-07-12 2017-06-23 Three-level roots water-ring intelligent frequency conversion control vacuum system and control method therefor
CH00053/19A CH714092B1 (de) 2016-07-12 2017-06-23 Mehrstufige und energiesparende Vakuumpumpenanordnung mit Wälzkolbenvakuumpumpe in der ersten Stufe.
DE212017000159.3U DE212017000159U1 (de) 2016-07-12 2017-06-23 Mehrstufige und energiesparende Vakuumvorrichtung mit Wälzkolbenvakuumpumpe in der ersten Stufe

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610542660.1 2016-07-12
CN201610542660.1A CN106014997B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统及其控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018010536A1 true WO2018010536A1 (zh) 2018-01-18

Family

ID=57108529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2017/089738 WO2018010536A1 (zh) 2016-07-12 2017-06-23 一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统及其控制方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190309756A1 (zh)
CN (1) CN106014997B (zh)
CH (1) CH714092B1 (zh)
DE (1) DE212017000159U1 (zh)
GB (1) GB2568609A (zh)
WO (1) WO2018010536A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190309756A1 (en) * 2016-07-12 2019-10-10 Elivac Company, Ltd. Multistage power saving vacuum device with root vacuum pump in first stage
CN107559200A (zh) * 2017-11-01 2018-01-09 广东肯富来泵业股份有限公司 平衡型罗茨真空泵系统及其控制方法
CN108005885B (zh) * 2017-11-29 2019-09-24 东南大学 一种汽轮机干湿混合变频控制抽气系统及其运行方法
CN108344221A (zh) * 2017-12-22 2018-07-31 佛山精迅能冷链科技有限公司 一种可调控压力的真空预冷机
CN108916016A (zh) * 2018-09-04 2018-11-30 安徽国风塑业股份有限公司 一种用于延长多级真空泵组使用寿命的控制装置及方法
CN109441818A (zh) * 2018-12-04 2019-03-08 江阴爱尔姆真空设备有限公司 一种两级气冷罗茨液环真空机组
US11815095B2 (en) * 2019-01-10 2023-11-14 Elival Co., Ltd Power saving vacuuming pump system based on complete-bearing-sealing and dry-large-pressure-difference root vacuuming root pumps
CN110500275B (zh) 2019-09-23 2021-03-16 兑通真空技术(上海)有限公司 一种三轴多级罗茨泵的泵壳体结构
CN210629269U (zh) 2019-09-23 2020-05-26 兑通真空技术(上海)有限公司 一种罗茨泵的电机连接传动结构
CN110594156B (zh) 2019-09-23 2021-05-25 兑通真空技术(上海)有限公司 一种三轴多级罗茨泵的驱动结构
CN110685912A (zh) 2019-10-10 2020-01-14 兑通真空技术(上海)有限公司 一种多轴多级罗茨泵转子连接的结构
CN110617938A (zh) * 2019-10-30 2019-12-27 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 大型结冰风洞高度模拟系统
CN111734615B (zh) * 2020-06-28 2022-03-18 安图实验仪器(郑州)有限公司 用于真空系统的后级泵控制系统及控制方法
CN111995495A (zh) * 2020-08-17 2020-11-27 上海轻叶能源股份有限公司 煤制乙二醇工艺节能真空系统
US20230096279A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 Raymond Zhou Shaw Vacuum system having condenser and root vacuum pump set

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1542483A (en) * 1977-09-19 1979-03-21 Ryaland Pumps Ltd Air pump units for exhausting steam turbine condensers and for cooling the turbine
CN202936441U (zh) * 2012-10-24 2013-05-15 杭州杭真真空工程技术有限公司 采用全干式机械真空泵机组的钢液真空精炼系统
CN204286142U (zh) * 2014-12-11 2015-04-22 山东盛强电力节能设备有限公司 凝汽器抽真空系统
CN204574855U (zh) * 2015-04-15 2015-08-19 闫璐 一种凝汽器抽真空装置
CN104949541A (zh) * 2015-06-29 2015-09-30 深圳市成德机械有限公司 发电厂凝汽器真空提高装置、方法及火力发电系统
CN105202937A (zh) * 2015-10-10 2015-12-30 中联西北工程设计研究院有限公司 一种无汽蚀低噪音的凝汽器抽真空节能装置
CN205315265U (zh) * 2016-01-28 2016-06-15 江阴华西节能技术有限公司 水冷式凝汽器维持真空机组
CN106014997A (zh) * 2016-07-12 2016-10-12 上海伊莱茨真空技术有限公司 一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统及其控制方法
CN206017140U (zh) * 2016-07-12 2017-03-15 上海伊莱茨真空技术有限公司 一种三级罗茨‑水环智能变频控制真空系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57115679A (en) * 1981-01-09 1982-07-19 Toshiba Corp Adjusting device of degree of vacuum in condenser
CN202350487U (zh) * 2011-12-02 2012-07-25 郑州飞机装备有限责任公司 用于物料真空低温连续干燥装置的变频调速抽真空系统
CN204402891U (zh) * 2015-01-08 2015-06-17 江阴爱尔姆真空设备有限公司 一种节能环保型罗茨真空机组
CN204495104U (zh) * 2015-04-02 2015-07-22 山东盛强电力节能设备有限公司 一级水冷罗茨泵式凝汽器抽真空系统
CN204827878U (zh) * 2015-06-23 2015-12-02 安徽皖苏电力运检科技有限公司 一种大型火力发电机组真空保持系统
CN204783661U (zh) * 2015-07-13 2015-11-18 宁波浙铁大风化工有限公司 一种三级罗茨液环真空机组
CN205373440U (zh) * 2015-12-17 2016-07-06 华电莱州发电有限公司 一种火力发电厂凝汽器抽真空节能系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1542483A (en) * 1977-09-19 1979-03-21 Ryaland Pumps Ltd Air pump units for exhausting steam turbine condensers and for cooling the turbine
CN202936441U (zh) * 2012-10-24 2013-05-15 杭州杭真真空工程技术有限公司 采用全干式机械真空泵机组的钢液真空精炼系统
CN204286142U (zh) * 2014-12-11 2015-04-22 山东盛强电力节能设备有限公司 凝汽器抽真空系统
CN204574855U (zh) * 2015-04-15 2015-08-19 闫璐 一种凝汽器抽真空装置
CN104949541A (zh) * 2015-06-29 2015-09-30 深圳市成德机械有限公司 发电厂凝汽器真空提高装置、方法及火力发电系统
CN105202937A (zh) * 2015-10-10 2015-12-30 中联西北工程设计研究院有限公司 一种无汽蚀低噪音的凝汽器抽真空节能装置
CN205315265U (zh) * 2016-01-28 2016-06-15 江阴华西节能技术有限公司 水冷式凝汽器维持真空机组
CN106014997A (zh) * 2016-07-12 2016-10-12 上海伊莱茨真空技术有限公司 一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统及其控制方法
CN206017140U (zh) * 2016-07-12 2017-03-15 上海伊莱茨真空技术有限公司 一种三级罗茨‑水环智能变频控制真空系统

Also Published As

Publication number Publication date
CH714092B1 (de) 2021-09-30
CN106014997A (zh) 2016-10-12
DE212017000159U1 (de) 2019-01-17
US20190309756A1 (en) 2019-10-10
GB2568609A (en) 2019-05-22
CN106014997B (zh) 2018-07-13
GB201821233D0 (en) 2019-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018010536A1 (zh) 一种三级罗茨-水环智能变频控制真空系统及其控制方法
WO2015149548A1 (zh) 一种水环真空泵机组中的大气喷射器控制系统及其控制方法
CN104179663A (zh) 一种低能耗压缩空气冷却方法及其系统
CN206617195U (zh) 一种大型双背压双转子互换式汽轮机组
CN206017140U (zh) 一种三级罗茨‑水环智能变频控制真空系统
TWM572412U (zh) Multi-stage energy-saving vacuum unit based on Roots type main vacuum pump
CN204827878U (zh) 一种大型火力发电机组真空保持系统
CN208192103U (zh) 一种烟草回潮机抽真空系统
CN106958957A (zh) 三级离心式变频压缩机组及控制方法
CN113738675A (zh) 一种磁悬浮空压机的主电机风冷恒温系统
CN218509724U (zh) 一种水环式真空泵工作水冷却装置
CN202926631U (zh) 一种汽轮机组用抽真空系统
US20200040895A1 (en) Multistage power saving vacuum device with root vacuum pump in first stage
CN105402959A (zh) 回收节流损失驱动的强制对流循环满液式蒸发器制冷系统
CN215949818U (zh) 基于全轴承密封的干式大压差罗茨真空泵的节能真空泵系统
CN205403530U (zh) 火电厂凝汽器真空稳定装置
CN110645809A (zh) 一种直接空冷机组超低背压运行的抽真空系统
CN205580235U (zh) 凝汽器抽真空系统
CN204730692U (zh) 凝汽器抽真空装置
CN212081732U (zh) 一种压缩式真空预冷装置
CN209470551U (zh) 一种凝汽器抽真空系统
CN217421520U (zh) 一种应用于热泵蒸发设备的水环真空泵冷却系统
CN213932107U (zh) 一种抽真空机组
RU2545261C9 (ru) Газотурбинная установка повышенной эффективности
CN214276562U (zh) 电厂真空系统

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17826874

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 201821233

Country of ref document: GB

Kind code of ref document: A

Free format text: PCT FILING DATE = 20170623

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17826874

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1