真空系統(tǒng)水環(huán)真空泵的應(yīng)用技術(shù)分析

李長嶺

【摘 要】水環(huán)真空泵作為一種常規(guī)的抽真空設(shè)備，如今已發(fā)展成較為成熟的、各行各業(yè)發(fā)展所必需的通用設(shè)備。水環(huán)真空泵通常用于抽吸不溶于水，無腐蝕性的氣體，以便在密閉容器中形成真空和壓力。特殊情況下，也可以使用其他工作液體。隨著各行業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及國家節(jié)能減排政策的實施，對水環(huán)真空泵的工作性能和效率提出了更高的要求。為了滿足水環(huán)真空泵設(shè)備的技術(shù)進步，對水環(huán)真空泵的研究日益受到各行各業(yè)的普遍關(guān)注。

【關(guān)鍵詞】真空系統(tǒng);水環(huán)真空泵;應(yīng)用技術(shù)

1水環(huán)真空泵的應(yīng)用形式

國內(nèi)的水環(huán)真空泵種類很多，其劃分的標準主要是依據(jù)極限真空度的高低以及抽氣量的大小。幾種比較有代表性的水環(huán)真空泵主要有2BA型，2BV型，SK型，2SK型，SZ型等等。下面簡單介紹一些這些水環(huán)真空泵的特點以及用途。2BA型水環(huán)式真空泵的吸氣壓力可以達到33mbar（97%真空度），比較適合抽取水蒸氣和氣體。當用油作為工作液時，水環(huán)真空泵吸氣壓力可達6.7mbar（99.3%），由于其極高的真空度，可以完全取代往復(fù)式的真空泵。在實際應(yīng)用中，2BA系列水環(huán)式真空泵或壓縮機主要用于抽除爆炸性氣體，而且經(jīng)常被用在各類易燃、易爆的環(huán)境中工作。2BE型水環(huán)式真空泵及壓縮機主要用于抽取不含固體顆粒且不溶于水的氣體的場合，從而提高密閉容器中的真空度。因此，2BE型水環(huán)式真空泵廣泛用于造紙、化工、石化、輕工、制藥、食品、冶金、建材、石器、洗煤、選礦、化肥等行業(yè)。SK型水環(huán)真空泵及壓縮機所抽吸氣體為無腐蝕性，無固體顆粒且不溶于水的氣體，以便在密閉的容器中形成真空，來滿足工藝流程要求。SK水環(huán)真空泵及壓縮機被廣泛應(yīng)用于機械、石油化工、制藥、食品、制糖工業(yè)及電子領(lǐng)域。鑒于其在工作過程中氣體等溫壓縮的特性，其在抽取爆炸性的氣體時，發(fā)生爆炸的可能性就大大降低了，故而其應(yīng)用更加廣泛。該類水環(huán)真空泵工作真空范圍為0.03～0.08MPa。2SK系列即為2臺SK系列水環(huán)真空泵串聯(lián)起來使用。該類水環(huán)真空泵被廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥和冶金等行業(yè)中的真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空回潮、真空浸漬、真空干燥及真空冶煉等工藝過程之中。

2真空系統(tǒng)水環(huán)真空泵的應(yīng)用現(xiàn)狀

水環(huán)真空泵作為一種常規(guī)的抽真空設(shè)備，現(xiàn)如今已發(fā)展成較為成熟的、各行各業(yè)發(fā)展所必需的通用設(shè)備。水環(huán)真空泵通常用于抽吸不溶于水，無腐蝕性的氣體，以便在密閉容器中形成真空和壓力。特殊情況下，也可以使用其他工作液體。隨著各行業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及國家節(jié)能減排政策的實施，對水環(huán)真空泵的工作性能和效率提出了更高的要求。為了滿足水環(huán)真空泵設(shè)備的技術(shù)進步，對水環(huán)真空泵節(jié)能的研究日益受到各行各業(yè)的普遍關(guān)注。在造紙行業(yè)，真空脫水是主要的工藝過程之一，因此水環(huán)真空泵是紙機真空系統(tǒng)中最常用的設(shè)備。與其他真空設(shè)備，特別是現(xiàn)在較為流行的透平式真空泵相比，水環(huán)真空泵結(jié)構(gòu)簡單，使用成本較低，可以提供大范圍的真空容量，在較為嚴苛的環(huán)境下也能正常工作。因此，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，水環(huán)真空泵仍在造紙行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。但水環(huán)真空泵也有效率較低，能耗較大的缺點。企業(yè)有時為了獲得更大的抽氣量，不得不提高泵的轉(zhuǎn)速，但帶來的結(jié)果是泵的能耗增加，使用成本提高。因此，如何降低水環(huán)真空泵的能耗是現(xiàn)階段急需解決的問題之一。在煤炭行業(yè)，水環(huán)真空泵主要被用來抽除開采過程中所產(chǎn)生的煤層氣。在工作過程中，由于泵內(nèi)部件之間幾乎沒有機械摩擦，也沒有機械磨損，所以在輸送爆炸性化學(xué)氣體方面是其他類型的泵所不可替代的。為了保證抽氣量，現(xiàn)場常采用500kW以上的大型水環(huán)真空泵，運行成本很高。因此，加強對水環(huán)真空泵節(jié)能技術(shù)的研究，對提高煤炭行業(yè)的經(jīng)濟效益具有十分重要的作用。國內(nèi)使用的水環(huán)真空泵大多沿用國外的技術(shù)，對水量等工作參數(shù)的調(diào)節(jié)也基本依據(jù)固定的使用說明書，缺乏自主創(chuàng)新，這是造成水環(huán)真空泵工作效率低下，能耗較高的主要原因之一。隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及先進智能控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域正受到來自先進科學(xué)技術(shù)的沖擊，傳統(tǒng)的工業(yè)控制技術(shù)已經(jīng)逐漸地被智能化的控制技術(shù)所替代。在不同工況條件下，對水環(huán)真空泵的工作參數(shù)進行智能化控制，可以提高水環(huán)真空泵的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命，可以確保水環(huán)真空泵在各種工況條件下長期可靠運行。

3真空系統(tǒng)水環(huán)真空泵的應(yīng)用技術(shù)要點

3.1軸功率上升

軸功率上升（電流表顯示值偏大），主要有以下幾種原因，圖1為軸功率與吸入壓力的性能曲線。（1）葉輪與分配板間隙過小，受熱后容易摩擦;增加分配板與葉輪之間的墊片厚度，調(diào)整至合適的間隙，可以有效的防止摩擦;（2）軸承損壞或兩邊軸承不對中;及時檢查，更換軸承或調(diào)節(jié)軸承。（3）泵內(nèi)結(jié)垢：分配板結(jié)垢后，泵的吸、排氣口面積發(fā)生變化，偏離設(shè)計工況引起氣道局部損失增加;泵殼結(jié)垢、銹蝕后，水環(huán)的沿程阻力系數(shù)增大，損失增加。各項損失的疊加，增加了電機的工作負荷。部件結(jié)垢，需要定期檢查，及時清理：沉積在排氣通道內(nèi)的水垢和雜質(zhì);每次停車或酸洗完后，要將通道內(nèi)的積水、積酸和污垢排放干凈。

3.2凝汽器真空降低

真空泵極限真空和抽吸能力受制于工作水溫，真空泵出口工作水溫升高，極限真空和抽吸能力降低。系統(tǒng)運行中需保證冷凝器壓力大于真空泵抽吸壓力，這樣才可抽走其中不凝結(jié)氣體，要求運行狀態(tài)下工作液的溫度應(yīng)控制在飽和溫度內(nèi)，避免出現(xiàn)真空惡化甚至氣蝕損壞的問題。通過加裝溴化鋰強制冷卻裝置提供低溫工作水。該方案能解決真空泵氣蝕問題，提高極限真空和抽吸能力。

3.3軸承過熱

軸承應(yīng)有良好的工作條件，其工作溫度不得超過周圍環(huán)境溫度35～40℃，但最高溫度（不管周圍環(huán)境溫度如何）不得超過75℃，引起軸承發(fā)熱的原因主要有以下幾種：（1）軸端密封失效：當軸端密封損壞，將有空氣被吸入到泵內(nèi)，影響泵的吸氣及排氣性能。若單側(cè)密封失效，則會造成葉輪兩側(cè)的壓力不平衡，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力，球軸承因負載加重而發(fā)熱。（2）軸承預(yù)緊力過大：預(yù)緊力的調(diào)整不宜過，否則使軸承的游隙減小或無游隙，容易引起軸承發(fā)熱。（3）潤滑不當：潤滑脂添加量過大或過小、潤滑脂型號不符、潤滑脂使用時間較長變質(zhì)及潤滑脂被污染等都會引起軸承發(fā)熱。

3.4泵體振動或產(chǎn)生異響

水環(huán)真空泵的正常振動，是水環(huán)渦流造成的，泵體振動過大時，若基礎(chǔ)及底座振動不大，則可以排除因地腳螺栓松動造成的振動原因，而主要原因出自泵體本身。（1）聯(lián)軸器橡膠墊損壞：橡膠緩沖墊易磨損甚至被磨成粉末甩出，導(dǎo)致聯(lián)軸器兩對輪副直接碰磨，加劇轉(zhuǎn)子振動。工作中使用質(zhì)量好的緩沖墊并經(jīng)常檢查其磨損情況。（2）在極限真空時運轉(zhuǎn)：泵內(nèi)產(chǎn)生的汽蝕現(xiàn)象將會導(dǎo)致泵體振動和出現(xiàn)噪音，并對泵內(nèi)的零件產(chǎn)生嚴重的破壞作用。向泵進氣口充氣，可以有效的防止泵在極限真空下運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生汽蝕破壞現(xiàn)象。（3）軸承損壞或兩邊軸承不對中，需及時檢查，更換軸承或調(diào)節(jié)軸承。

4結(jié)束語

總之，國內(nèi)水環(huán)真空泵的起步相對較晚，但是伴隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，加之水環(huán)真空泵有結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便等優(yōu)點，應(yīng)用范圍極廣，因而國內(nèi)水環(huán)真空泵的發(fā)展較快。目前水環(huán)真空泵未來主要向大型化和成套性方向發(fā)展，所以在當前的環(huán)境下加強對其應(yīng)用技術(shù)的研究很有必要。

參考文獻：

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[2]安亞軍，張志勇，常屹，鄭濤，程金國.單級水環(huán)真空泵在大型直接空冷機組中的工作特性分析[J].水泵技術(shù)，2018，05：45-48.

（作者單位：河南中煙工業(yè)有限責任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心）