论文部分内容阅读
【摘 要】水环真空泵作为一种常规的抽真空设备，如今已发展成较为成熟的、各行各业发展所必需的通用设备。水环真空泵通常用于抽吸不溶于水，无腐蚀性的气体，以便在密闭容器中形成真空和压力。特殊情况下，也可以使用其他工作液体。随着各行业技术的发展以及国家节能减排政策的实施，对水环真空泵的工作性能和效率提出了更高的要求。为了满足水环真空泵设备的技术进步，对水环真空泵的研究日益受到各行各业的普遍关注。
【关键词】真空系统;水环真空泵;应用技术
1水环真空泵的应用形式
国内的水环真空泵种类很多，其划分的标准主要是依据极限真空度的高低以及抽气量的大小。几种比较有代表性的水环真空泵主要有2BA型，2BV型，SK型，2SK型，SZ型等等。下面简单介绍一些这些水环真空泵的特点以及用途。2BA型水环式真空泵的吸气压力可以达到33mbar（97%真空度），比较适合抽取水蒸气和气体。当用油作为工作液时，水环真空泵吸气压力可达6.7mbar（99.3%），由于其极高的真空度，可以完全取代往复式的真空泵。在实际应用中，2BA系列水环式真空泵或压缩机主要用于抽除爆炸性气体，而且经常被用在各类易燃、易爆的环境中工作。2BE型水环式真空泵及压缩机主要用于抽取不含固体颗粒且不溶于水的气体的场合，从而提高密闭容器中的真空度。因此，2BE型水环式真空泵广泛用于造纸、化工、石化、轻工、制药、食品、冶金、建材、石器、洗煤、选矿、化肥等行业。SK型水环真空泵及压缩机所抽吸气体为无腐蚀性，无固体颗粒且不溶于水的气体，以便在密闭的容器中形成真空，来满足工艺流程要求。SK水环真空泵及压缩机被广泛应用于机械、石油化工、制药、食品、制糖工业及电子领域。鉴于其在工作过程中气体等温压缩的特性，其在抽取爆炸性的气体时，发生爆炸的可能性就大大降低了，故而其应用更加广泛。该类水环真空泵工作真空范围为0.03～0.08MPa。2SK系列即为2台SK系列水环真空泵串联起来使用。该类水环真空泵被广泛应用于食品、化工、医药和冶金等行业中的真空蒸发、真空浓缩、真空回潮、真空浸渍、真空干燥及真空冶炼等工艺过程之中。
2真空系统水环真空泵的应用现状
水环真空泵作为一种常规的抽真空设备，现如今已发展成较为成熟的、各行各业发展所必需的通用设备。水环真空泵通常用于抽吸不溶于水，无腐蚀性的气体，以便在密闭容器中形成真空和压力。特殊情况下，也可以使用其他工作液体。随着各行业技术的发展以及国家节能减排政策的实施，对水环真空泵的工作性能和效率提出了更高的要求。为了满足水环真空泵设备的技术进步，对水环真空泵节能的研究日益受到各行各业的普遍关注。在造纸行业，真空脱水是主要的工艺过程之一，因此水环真空泵是纸机真空系统中最常用的设备。与其他真空设备，特别是现在较为流行的透平式真空泵相比，水环真空泵结构简单，使用成本较低，可以提供大范围的真空容量，在较为严苛的环境下也能正常工作。因此，在现有的技术条件下，水环真空泵仍在造纸行业中占据主导地位。但水环真空泵也有效率较低，能耗较大的缺点。企业有时为了获得更大的抽气量，不得不提高泵的转速，但带来的结果是泵的能耗增加，使用成本提高。因此，如何降低水环真空泵的能耗是现阶段急需解决的问题之一。在煤炭行业，水环真空泵主要被用来抽除开采过程中所产生的煤层气。在工作过程中，由于泵内部件之间几乎没有机械摩擦，也没有机械磨损，所以在输送爆炸性化学气体方面是其他类型的泵所不可替代的。为了保证抽气量，现场常采用500kW以上的大型水环真空泵，运行成本很高。因此，加强对水环真空泵节能技术的研究，对提高煤炭行业的经济效益具有十分重要的作用。国内使用的水环真空泵大多沿用国外的技术，对水量等工作参数的调节也基本依据固定的使用说明书，缺乏自主创新，这是造成水环真空泵工作效率低下，能耗较高的主要原因之一。随着计算机技术、网络通信技术以及先进智能控制技术的发展，传统的工业领域正受到来自先进科学技术的冲击，传统的工业控制技术已经逐渐地被智能化的控制技术所替代。在不同工况条件下，对水环真空泵的工作参数进行智能化控制，可以提高水环真空泵的稳定性、可靠性和使用寿命，可以确保水环真空泵在各种工况条件下长期可靠运行。
3真空系统水环真空泵的应用技术要点
3.1轴功率上升
轴功率上升（电流表显示值偏大），主要有以下几种原因，图1为轴功率与吸入压力的性能曲线。（1）叶轮与分配板间隙过小，受热后容易摩擦;增加分配板与叶轮之间的垫片厚度，调整至合适的间隙，可以有效的防止摩擦;（2）轴承损坏或两边轴承不对中;及时检查，更换轴承或调节轴承。（3）泵内结垢：分配板结垢后，泵的吸、排气口面积发生变化，偏离设计工况引起气道局部损失增加;泵壳结垢、锈蚀后，水環的沿程阻力系数增大，损失增加。各项损失的叠加，增加了电机的工作负荷。部件结垢，需要定期检查，及时清理：沉积在排气通道内的水垢和杂质;每次停车或酸洗完后，要将通道内的积水、积酸和污垢排放干净。
3.2凝汽器真空降低
真空泵极限真空和抽吸能力受制于工作水温，真空泵出口工作水温升高，极限真空和抽吸能力降低。系统运行中需保证冷凝器压力大于真空泵抽吸压力，这样才可抽走其中不凝结气体，要求运行状态下工作液的温度应控制在饱和温度内，避免出现真空恶化甚至气蚀损坏的问题。通过加装溴化锂强制冷却装置提供低温工作水。该方案能解决真空泵气蚀问题，提高极限真空和抽吸能力。
3.3轴承过热
轴承应有良好的工作条件，其工作温度不得超过周围环境温度35～40℃，但最高温度（不管周围环境温度如何）不得超过75℃，引起轴承发热的原因主要有以下几种：（1）轴端密封失效：当轴端密封损坏，将有空气被吸入到泵内，影响泵的吸气及排气性能。若单侧密封失效，则会造成叶轮两侧的压力不平衡，转子产生轴向力，球轴承因负载加重而发热。（2）轴承预紧力过大：预紧力的调整不宜过，否则使轴承的游隙减小或无游隙，容易引起轴承发热。（3）润滑不当：润滑脂添加量过大或过小、润滑脂型号不符、润滑脂使用时间较长变质及润滑脂被污染等都会引起轴承发热。
3.4泵体振动或产生异响
水环真空泵的正常振动，是水环涡流造成的，泵体振动过大时，若基础及底座振动不大，则可以排除因地脚螺栓松动造成的振动原因，而主要原因出自泵体本身。（1）联轴器橡胶垫损坏：橡胶缓冲垫易磨损甚至被磨成粉末甩出，导致联轴器两对轮副直接碰磨，加剧转子振动。工作中使用质量好的缓冲垫并经常检查其磨损情况。（2）在极限真空时运转：泵内产生的汽蚀现象将会导致泵体振动和出现噪音，并对泵内的零件产生严重的破坏作用。向泵进气口充气，可以有效的防止泵在极限真空下运转而产生汽蚀破坏现象。（3）轴承损坏或两边轴承不对中，需及时检查，更换轴承或调节轴承。
4结束语
总之，国内水环真空泵的起步相对较晚，但是伴随着工业生产的迅猛发展，加之水环真空泵有结构简单、使用维修方便等优点，应用范围极广，因而国内水环真空泵的发展较快。目前水环真空泵未来主要向大型化和成套性方向发展，所以在当前的环境下加强对其应用技术的研究很有必要。
参考文献：
[1]罗海华，谢尉扬，朱宝，周益波.罗茨-水环真空泵在火电厂应用的节能效果分析[J].热能动力工程，2019，3403：147-151.
[2]安亚军，张志勇，常屹，郑涛，程金国.单级水环真空泵在大型直接空冷机组中的工作特性分析[J].水泵技术，2018，05：45-48.
（作者单位：河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心）
【关键词】真空系统;水环真空泵;应用技术
1水环真空泵的应用形式
国内的水环真空泵种类很多，其划分的标准主要是依据极限真空度的高低以及抽气量的大小。几种比较有代表性的水环真空泵主要有2BA型，2BV型，SK型，2SK型，SZ型等等。下面简单介绍一些这些水环真空泵的特点以及用途。2BA型水环式真空泵的吸气压力可以达到33mbar（97%真空度），比较适合抽取水蒸气和气体。当用油作为工作液时，水环真空泵吸气压力可达6.7mbar（99.3%），由于其极高的真空度，可以完全取代往复式的真空泵。在实际应用中，2BA系列水环式真空泵或压缩机主要用于抽除爆炸性气体，而且经常被用在各类易燃、易爆的环境中工作。2BE型水环式真空泵及压缩机主要用于抽取不含固体颗粒且不溶于水的气体的场合，从而提高密闭容器中的真空度。因此，2BE型水环式真空泵广泛用于造纸、化工、石化、轻工、制药、食品、冶金、建材、石器、洗煤、选矿、化肥等行业。SK型水环真空泵及压缩机所抽吸气体为无腐蚀性，无固体颗粒且不溶于水的气体，以便在密闭的容器中形成真空，来满足工艺流程要求。SK水环真空泵及压缩机被广泛应用于机械、石油化工、制药、食品、制糖工业及电子领域。鉴于其在工作过程中气体等温压缩的特性，其在抽取爆炸性的气体时，发生爆炸的可能性就大大降低了，故而其应用更加广泛。该类水环真空泵工作真空范围为0.03～0.08MPa。2SK系列即为2台SK系列水环真空泵串联起来使用。该类水环真空泵被广泛应用于食品、化工、医药和冶金等行业中的真空蒸发、真空浓缩、真空回潮、真空浸渍、真空干燥及真空冶炼等工艺过程之中。
2真空系统水环真空泵的应用现状
水环真空泵作为一种常规的抽真空设备，现如今已发展成较为成熟的、各行各业发展所必需的通用设备。水环真空泵通常用于抽吸不溶于水，无腐蚀性的气体，以便在密闭容器中形成真空和压力。特殊情况下，也可以使用其他工作液体。随着各行业技术的发展以及国家节能减排政策的实施，对水环真空泵的工作性能和效率提出了更高的要求。为了满足水环真空泵设备的技术进步，对水环真空泵节能的研究日益受到各行各业的普遍关注。在造纸行业，真空脱水是主要的工艺过程之一，因此水环真空泵是纸机真空系统中最常用的设备。与其他真空设备，特别是现在较为流行的透平式真空泵相比，水环真空泵结构简单，使用成本较低，可以提供大范围的真空容量，在较为严苛的环境下也能正常工作。因此，在现有的技术条件下，水环真空泵仍在造纸行业中占据主导地位。但水环真空泵也有效率较低，能耗较大的缺点。企业有时为了获得更大的抽气量，不得不提高泵的转速，但带来的结果是泵的能耗增加，使用成本提高。因此，如何降低水环真空泵的能耗是现阶段急需解决的问题之一。在煤炭行业，水环真空泵主要被用来抽除开采过程中所产生的煤层气。在工作过程中，由于泵内部件之间几乎没有机械摩擦，也没有机械磨损，所以在输送爆炸性化学气体方面是其他类型的泵所不可替代的。为了保证抽气量，现场常采用500kW以上的大型水环真空泵，运行成本很高。因此，加强对水环真空泵节能技术的研究，对提高煤炭行业的经济效益具有十分重要的作用。国内使用的水环真空泵大多沿用国外的技术，对水量等工作参数的调节也基本依据固定的使用说明书，缺乏自主创新，这是造成水环真空泵工作效率低下，能耗较高的主要原因之一。随着计算机技术、网络通信技术以及先进智能控制技术的发展，传统的工业领域正受到来自先进科学技术的冲击，传统的工业控制技术已经逐渐地被智能化的控制技术所替代。在不同工况条件下，对水环真空泵的工作参数进行智能化控制，可以提高水环真空泵的稳定性、可靠性和使用寿命，可以确保水环真空泵在各种工况条件下长期可靠运行。
3真空系统水环真空泵的应用技术要点
3.1轴功率上升
轴功率上升（电流表显示值偏大），主要有以下几种原因，图1为轴功率与吸入压力的性能曲线。（1）叶轮与分配板间隙过小，受热后容易摩擦;增加分配板与叶轮之间的垫片厚度，调整至合适的间隙，可以有效的防止摩擦;（2）轴承损坏或两边轴承不对中;及时检查，更换轴承或调节轴承。（3）泵内结垢：分配板结垢后，泵的吸、排气口面积发生变化，偏离设计工况引起气道局部损失增加;泵壳结垢、锈蚀后，水環的沿程阻力系数增大，损失增加。各项损失的叠加，增加了电机的工作负荷。部件结垢，需要定期检查，及时清理：沉积在排气通道内的水垢和杂质;每次停车或酸洗完后，要将通道内的积水、积酸和污垢排放干净。
3.2凝汽器真空降低
真空泵极限真空和抽吸能力受制于工作水温，真空泵出口工作水温升高，极限真空和抽吸能力降低。系统运行中需保证冷凝器压力大于真空泵抽吸压力，这样才可抽走其中不凝结气体，要求运行状态下工作液的温度应控制在饱和温度内，避免出现真空恶化甚至气蚀损坏的问题。通过加装溴化锂强制冷却装置提供低温工作水。该方案能解决真空泵气蚀问题，提高极限真空和抽吸能力。
3.3轴承过热
轴承应有良好的工作条件，其工作温度不得超过周围环境温度35～40℃，但最高温度（不管周围环境温度如何）不得超过75℃，引起轴承发热的原因主要有以下几种：（1）轴端密封失效：当轴端密封损坏，将有空气被吸入到泵内，影响泵的吸气及排气性能。若单侧密封失效，则会造成叶轮两侧的压力不平衡，转子产生轴向力，球轴承因负载加重而发热。（2）轴承预紧力过大：预紧力的调整不宜过，否则使轴承的游隙减小或无游隙，容易引起轴承发热。（3）润滑不当：润滑脂添加量过大或过小、润滑脂型号不符、润滑脂使用时间较长变质及润滑脂被污染等都会引起轴承发热。
3.4泵体振动或产生异响
水环真空泵的正常振动，是水环涡流造成的，泵体振动过大时，若基础及底座振动不大，则可以排除因地脚螺栓松动造成的振动原因，而主要原因出自泵体本身。（1）联轴器橡胶垫损坏：橡胶缓冲垫易磨损甚至被磨成粉末甩出，导致联轴器两对轮副直接碰磨，加剧转子振动。工作中使用质量好的缓冲垫并经常检查其磨损情况。（2）在极限真空时运转：泵内产生的汽蚀现象将会导致泵体振动和出现噪音，并对泵内的零件产生严重的破坏作用。向泵进气口充气，可以有效的防止泵在极限真空下运转而产生汽蚀破坏现象。（3）轴承损坏或两边轴承不对中，需及时检查，更换轴承或调节轴承。
4结束语
总之，国内水环真空泵的起步相对较晚，但是伴随着工业生产的迅猛发展，加之水环真空泵有结构简单、使用维修方便等优点，应用范围极广，因而国内水环真空泵的发展较快。目前水环真空泵未来主要向大型化和成套性方向发展，所以在当前的环境下加强对其应用技术的研究很有必要。
参考文献：
[1]罗海华，谢尉扬，朱宝，周益波.罗茨-水环真空泵在火电厂应用的节能效果分析[J].热能动力工程，2019，3403：147-151.
[2]安亚军，张志勇，常屹，郑涛，程金国.单级水环真空泵在大型直接空冷机组中的工作特性分析[J].水泵技术，2018，05：45-48.
（作者单位：河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心）