真空泵冷卻水系統改造及應用情況

蘇振東

（廣西中煙工業有限責任公司南寧卷煙廠，廣西 南寧530001）

目前，南寧卷煙廠動力車間使用4臺西門子真空泵為卷煙的生產提供真空負壓，該設備在使用的過程中出現嚴重的結垢現象，設備故障率和運行的效率出現了明顯的下降。基于此現狀，本課題從研究真空系統的運行環境及水系統出發，旨在改變真空系統的工作環境，重新設計循環水系統，降低循環水硬度，提高運行循環水量，達到減少故障率，提高運行效率。

1 水環式真空泵應用概況

真空系統的冷卻水是真空泵的工作物質，冷卻水和被抽吸的氣體一起不停地被排出泵體，同時冷卻水又是冷卻物質和密封物質，起到帶走壓縮氣體產生的熱量并密封真空泵的葉輪和圓盤之間間隙的作用。如果冷卻水不足，則影響真空泵的真空度，降低設備的使用效率，同時不能很好地冷卻真空泵泵體，給設備運行帶來隱患。

水環式真空泵（其結構如圖1所示）具有以下優點：

（1）結構簡單，制造精度要求不高，容易加工；

（2）結構緊湊，泵的轉數較高，一般可與電動機直聯，無須減速裝置。故用小的結構尺寸，可以獲得大的排氣量，占地面積也小；

（3）壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小；

（4）由于泵腔內沒有金屬磨擦表面，無須對泵內進行潤滑，而且磨損很小。轉動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成；

（5）吸氣均勻，工作平穩可靠，操作簡單，維修方便。

圖1 水環式真空泵結構

基于以上優點，水環式真空泵目前已廣泛應用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫藥及食品等許多工業部門。南寧卷煙廠現有4臺西門子水環式真空泵(型號：2BE1303-0)，常用3臺，1臺備用。但我公司在使用過程中，發現目前在使用2臺真空泵時水量充足，而在同時使用3臺真空泵時，冷卻水用量不足，特別是在夏秋季節時更明顯，目前的真空冷卻水泵提供的冷卻水不能滿足設備需要。所以在實際使用時，經常是2臺真空泵用真空冷卻水泵提供的冷卻水，另1臺用市政管網的自來水。

2 原因分析

（1）由于真空泵的工作液為自來水，在經過長期運行后，在泵內形成了水垢。結垢原因是水中含有鈣、鎂等碳酸鹽類物質，在泵運行升溫受熱后其溶解度降低，分子結合沉淀形成水垢，促使真空泵內結垢嚴重，影響設備運行的真空度。

（2）真空泵冷卻水系統供水流量偏小，導致真空泵工作水量不足，不但影響真空系統的真空度，而且真空泵長期在高溫下運行，導致循環水質不斷的惡化，加快真空泵內部結垢的速度。

3 解決方案分析

經過認真分析及研究，決定采用如下兩套方案進行問題的解決：一套方案是引入鍋爐工段富余軟化水作為循環用水；另一套方案是改造原有水系統，增加供水量。以下對改造的方案選擇過程進行分析。

3.1 方案一分析

（1）重新制作一個不銹鋼水池；

（2）選用流量大的大功率水泵，根據水泵的選型，重新布置冷卻水系統的進水、出水管，安裝新的冷卻塔，滿足車間開4臺或3臺真空泵的要求。

（3）方案一的優點：可以從根本上解決真空水系統水量不足的問題滿足車間生產的要求。

（4）方案一的缺點：施工周朝長、施工難度大，對生產有影響；在目前制造連續生產的情況下，很難有時間對系統進行大的改動；費用較大。

3.2 方案二分析

（1）利用原有的進水、出水管路、冷卻塔系統，重新選用合適的水泵適當增加系統的供水量，滿足車間開3臺真空泵的要求。

（2）利用不銹鋼板，制作一個水池，把原系統的管路連接到新的水池。

（3）方案二的優點：施工周期短，施工難度較小，可以在車間停產期間進行施工，基本不影響生產；費用較小。

（4）方案二的缺點：只能保證3臺真空泵的運行水量；在夏季時，因系統水流量增加，又使用原有的冷卻塔的原因，冷卻水水溫可能會稍有偏高。

目前3臺真空泵運行可以保證卷接包車間、真龍車間的正常運行，而且在近期內大量增加卷接包設備的可能性不存在（已基本沒有場地），不存在需要開4臺真空泵的情況。如果特殊情況需要開啟4臺真空泵，其中一臺可以使用自來水冷卻，作為緊急應急。同時二次技改已在進行中，目前設備不宜進行大規模改動。

鑒于以上分析，故選擇第二方案實施。

4 方案實施

4.1 制作不銹鋼水箱

水箱的技術參數為：

水箱材料：3 mm厚的不銹鋼板；

水箱的安裝要求主要有：

（1）水箱底用100 mm工字鋼做機座，在水箱底安裝一條DN25鍍鋅排水管（含球閥閥門一個，法蘭連接），在原真空水池、制冷水池墻腳走管；

（2）水箱出水管選用DN100的水管，在管道最低處離水箱底部50 mm布管，走墻腳與真空水泵對接；

（3）在距水箱上端100 mm處安裝一條溢流管，管徑選用DN65的鍍鋅管，在原真空水池、制冷水池墻腳走管，對生銹的鋼材做防腐處理。

4.2 管線布置

將原真空系統回水管、水池進水管（軟水、自來水各一）、冷卻塔溢流管、位式水位計等移到新的水箱，各管道大小用原有的管徑。

4.3 水泵選型與安裝

（1）真空泵所需水量的計算

相同型號的真空泵，在不同的轉速下，真空泵所需的工作液（冷卻水）量不同。真空泵(2BE1 303-0)的標準轉速為660 r/min，轉速范圍為446~790 r/min。在實際運行中，不同轉速的真空泵的工作液流量值必須乘以因子N（N=實際轉速/標準轉速），如表1所示。

表1 吸氣壓力與工作液供給量對應關系

由上可知，在標準轉速所需的最大工作液流量為8.5 m3/h，真空泵(2BE1 303-0)最大轉速為790 r/min，那么可知實際運行時，單臺真空泵(2BE1 303-0)最大工作液流量Q為：

Q=8.5 N=8.5×790/660=10.17 m3/h

那么3臺真空泵(啟動3臺可滿足生產需要)最大工作液流量為3Q，即30.51 m3/h。

（2）水泵選型

現用的水泵為上海連城公司的立式離心水泵，型號為SLS65-160。查閱上海連城公司的立式離心水泵資料，為了避免做大的改動，我們選擇地腳安裝尺寸相同，滿足生產需要，型號為SLS65-200的立式離心水泵。參數如表2所示。

表2 SLS系列水泵關鍵參數

從表2可知，原設計在32米揚程時，流量為25 m3/h，不滿足使用要求。如選用SLS65-200立式離心水泵，在32米揚程時，流量會超過32.5 m3/h，電機的電流可能會偏高。在實際運行時，需人為增大水泵的出水阻力（可以用水泵出口的閥門進行調節），使水泵揚程在42.5米左右，流量為32.5 m3/h左右，其流量大于3臺真空泵的最大實際使用流量30.51 m3/h，可以滿足3臺真空泵使用需要。因此，選用型號為SLS65-200的立式離心水泵。

（3）冷卻塔選型

目前在用的冷卻塔是廣東陽江龍達集團股份有限公司生產的型號為DBNL3-30t的逆流式冷卻塔，處理水量為30 m3/h。參數如表3所示。

表3 DBNL3-30t型冷卻塔關鍵參數

查西門子液環式真空泵使用說明書第25頁，對工作液（冷卻水）的溫度要求：標準溫度15℃（范圍0℃~65℃）。從真空泵對工作液（冷卻水）溫度的要求范圍來看，不是很高，但選用新的水泵流量比冷卻塔處理流量偏大，在夏季時可能水溫有點偏高，加上原有冷卻塔使用時間長，冷卻效果逐步下降，為此我們選用廣東陽江龍達集團股份有限公司生產的型號為DBNL3-30t的逆流式冷卻塔，其處理水量為35 m3/h。

通過充分的論證之后，確定和水系統的改造方案，并在原有系統上進行徹底的改造，調試合格后，經全面的投入應用后，取得了良好的經濟效益和社會效益。

5 結束語

通過恰當的設備選型并對原有真空泵水系統的改造，滿足了真空泵運行用水量的要求；利用軟化水作為工作液和冷卻用水，降低循環水的硬度和運行溫度。通過改造，徹底解決真空系統水量不足和結垢問題，從而提高真空系統的出力，降低了運行成本。由此可見，真空水系統的循環水量以及運行水質對水環式真空泵運行極其重要，通過水系統的優化設計，徹底地解決了真空泵由于結垢卡死的故障問題，減低了設備的故障率，同時提高了設備的運行效率。

[1]楊乃恒.真空獲得設備[M].北京：冶金工業出版社，1998.

[2]朱佩峰.水環式真空泵的應用[J].江西電力職業技術學院學報，2001（2）：21-22.

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