水環(huán)真空泵選型與應(yīng)用特點(diǎn)分析

宋志新(新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司，新疆 烏魯木齊 831500）

由于水環(huán)真空泵的自身特點(diǎn)，例如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用便捷、養(yǎng)護(hù)方便等使其在多個(gè)領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用。并且由于其能實(shí)現(xiàn)各種高危氣體的等溫壓縮，安全的輸送等優(yōu)點(diǎn)所以在煤礦等危險(xiǎn)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

1 水環(huán)真空泵綜述

1.1 氣量的定義以及其測(cè)算方式

水環(huán)真空泵的氣量，即當(dāng)水環(huán)真空泵在一定的真空度以及出口為1013.25hPa的大氣壓強(qiáng)下時(shí)，在特定時(shí)間段內(nèi)通過(guò)泵入口流通的氣體體積。水環(huán)壓縮機(jī)的氣量，即當(dāng)在特定排氣壓力條件下以及入口大氣壓為1013.25hPa時(shí)，在特定時(shí)間段內(nèi)通過(guò)壓縮機(jī)入口的氣體體積。這一標(biāo)準(zhǔn)不僅適用于我國(guó)，在國(guó)外同樣適用。

在測(cè)試過(guò)程中需要注意的地方有：1、水環(huán)真空泵以水這種液體作為機(jī)械的工作液，而水溫會(huì)隨氣體溫度以及排氣壓力等因素的影響發(fā)生變化，所以進(jìn)行測(cè)試時(shí)需要對(duì)各項(xiàng)因素有一定的要求。①保證水環(huán)真空泵入口處的氣體為空氣；②保證環(huán)境大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即1013.25hPa，環(huán)境溫度為20℃；③水溫保持為15℃；④環(huán)境空氣相對(duì)濕度保持為70%；⑤水環(huán)真空泵轉(zhuǎn)速為其規(guī)定轉(zhuǎn)速。若測(cè)試地點(diǎn)的各項(xiàng)條件不能滿足上述要求，可以通過(guò)某種方式的換算最終得出結(jié)果。在煤礦行業(yè)應(yīng)用過(guò)程中需要注意的是，由于其具體使用環(huán)境的限制，在選用型號(hào)之前需要依據(jù)自身礦井的具體情況對(duì)水患真空泵的氣量進(jìn)行換算。在換算出結(jié)果之后，按照水環(huán)真空泵性能曲線進(jìn)行其型號(hào)的選用。

1.2 氣量的計(jì)算公式概述

水環(huán)真空泵根據(jù)其功用的不同有不同的型號(hào)，當(dāng)前在我國(guó)被廣泛使用的型號(hào)包括2BEA，2BEC以及SK系列單級(jí)單作用水環(huán)真空泵的氣量計(jì)算公式為：

葉上式中，u表示水環(huán)真空泵中葉片排擠指數(shù)；B表示水環(huán)真空泵中葉輪的寬度；r2表示的是水環(huán)真空泵中輪中葉片的外圓半徑；y表示的是水環(huán)真空泵中葉輪的輪轂比，而y的值可以通過(guò)計(jì)算得出，y=；r1表示水環(huán)真空泵中葉輪輪轂的半徑；n表示其葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；η容表示的是水環(huán)真空泵中泵的容積效率。通常情況下，水環(huán)真空泵中由于型號(hào)的確定，其葉輪寬度，葉片排擠指數(shù)，輪轂比，葉輪外圓半徑以及泵的容積效率都是已知的，所以說(shuō)其氣量大小受葉輪轉(zhuǎn)速影響較大，并且呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。從公式1中可知，想要對(duì)水環(huán)真空泵的氣量進(jìn)行改變，可以從改變泵的型號(hào)入手，或者直接改變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速，所以如何實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)真空泵的最佳使用是使用單位需要注意的問(wèn)題。通常情況下，在保證性能的前提下盡量選用高功效、低能耗的泵是最佳方案。

2 軸功率綜述

2.1 軸功率與轉(zhuǎn)速之間的聯(lián)系

在機(jī)械分類中，水環(huán)真空泵屬于葉片式機(jī)械。其工作原理是利用葉輪的旋轉(zhuǎn)這種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。在進(jìn)行氣體的吸入時(shí)葉輪將轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水環(huán)的動(dòng)能，然后水環(huán)中會(huì)形成一個(gè)低壓空氣腔，將外部氣體吸入其中；排氣階段，水環(huán)運(yùn)動(dòng)形成的動(dòng)能實(shí)現(xiàn)了空氣的壓縮以及排氣葉輪的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)模式與水輪機(jī)有一定的相似之處。

以型號(hào)為2BEA253的水環(huán)真空泵為例，當(dāng)其葉輪轉(zhuǎn)速為740r/min時(shí)，其軸功率可以達(dá)到53kW，當(dāng)其轉(zhuǎn)速增加至820r/min時(shí)，軸功率達(dá)到了64kW，總體效率增加了21%。所以當(dāng)購(gòu)置了特定型號(hào)的泵時(shí)，想要提升其使用效率，降低水環(huán)真空泵的耗能，可以通過(guò)提升其轉(zhuǎn)速這一方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.2 水泵的選擇

我國(guó)水環(huán)真空泵在銷(xiāo)售時(shí)可以實(shí)現(xiàn)顧客根據(jù)自身需求選擇轉(zhuǎn)速，在這種情況下，選擇的首要原則就是高效率、低能耗。在不同轉(zhuǎn)速下，水環(huán)真空泵的氣量與軸功率都是不相同的，所以想要達(dá)成其規(guī)定的氣量，能采取的措施也有許多。以入口壓力400hPa時(shí)在規(guī)范環(huán)境下能達(dá)到500m3/min氣量為例，能實(shí)現(xiàn)這一條件的水環(huán)真空泵型號(hào)有2BEC40、2BEC42、2BEC50等，在上述條件下其轉(zhuǎn)速分別為590r/min、430r/min以及160r/min，在這種情況下該如何正確的進(jìn)行選擇，需要針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行具體的分析。

當(dāng)選用第一種方案時(shí)，計(jì)算可得其轉(zhuǎn)速為570r/min，氣量為130m3/min，葉片外圓線速度為23.3m/s，此時(shí)軸功率為167kW，；當(dāng)選用第二種方案時(shí)，轉(zhuǎn)速為390r/min,氣量為127m3/min,葉片外圓線速度為13.1m/s，此時(shí)的軸功率為125kW，比功率為0.99kW/m3/min；當(dāng)選用第三種方案時(shí)，轉(zhuǎn)速值為240r/min，氣量值為130m3/min，葉片外圓速度達(dá)到了13.1m/s，軸功率為125kW，比功率為0.96kW/m3/min。將這些值帶入具體使用中可知，想要更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能與使用效率的平衡，方案二為最佳。

3 結(jié)語(yǔ)

水環(huán)真空泵由于其技術(shù)的先進(jìn)性，在各行業(yè)中應(yīng)用都能取得顯著的效果，如何更好的保證其使用中的效率與成本是當(dāng)前據(jù)需解決的問(wèn)題。依據(jù)本文的觀點(diǎn)，進(jìn)行水環(huán)真空泵的選用時(shí)首先需要保證其正常使用，在滿足自身具體需求的情況下通過(guò)控制葉輪的轉(zhuǎn)速等因素達(dá)成對(duì)其使用效率的控制。

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[2]楊俊輝.瓦斯抽放站水環(huán)真空泵運(yùn)行工況分析研究[J].煤炭工程,2013(1).