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探讨如何提高水环式真空泵的运行效率马培良

发表时间：2020/7/15 来源：《电力设备》2020年第5期作者：马培良

[导读] 摘要：随着我国科学技术的不断发展，很多先进的设备已经被普遍的应用在各个行业中。

        （河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心河南郑州 450000）
        摘要：随着我国科学技术的不断发展，很多先进的设备已经被普遍的应用在各个行业中。水环式真空泵是工业生产中最为重要的设备，这一设备的优势较多，主要有抽气量大、安全性高等，现已被普遍的应用在各个领域中。对此，本文就对提高水环式真空泵的运行效率进行深入探讨。
        关键词：水环式；真空泵；运行；效率
        随着工业的不断发展，真空技术渐渐地被更多的生产工艺所应用，而水环式真空泵因为其突出的环境适应性，紧凑的工作结构和简单方便的操作方法，被许多工场广泛的应用。但是其真空率较低，受工作液泡和蒸汽压的限制很大，导致了水环式真空泵在实际的应用中会出现许多的故障。虽然水环式真空泵的结构简单，但是想要解决常见故障，也不容易，需要正确的分析水环式真空泵运行中存在的问题，才能够做到对症下药，解决故障。
        1、真空的影响因素
        1.1液环所选用的介质
        用水作工作液，极限压强只能达到2000～4000Pa，用油作工作液，可达130Pa。由于油的成本较高以及直排后污染环境，用油做水环液相对较少，一般只在确实真空需求较高的情况下使用，而且需加装气液分离器，并在气液分离器循环补液给真空泵的管路中加装换热器进行冷却，确保油可以循环使用，降低成本。工业生产中大多使用自来水、工业水、生产水、循环水、脱盐水等作为工作液，价格相对便宜，成本较低，可以选择做水环液后直接排入污水系统，如化工厂中用于物料冷却的循环水，需要定期排掉一部分，补加药剂并使用新水置换，用来做水环液后以一定量连续直排非常经济。若水环液需要回收，一般使用脱盐水做水环液，这样不会带入其他杂质离子。在一些装置中也会选择用其它参与生产或反应的有机或无机溶剂做水环液，回收气相组分后可直接利用，既环保又经济，但真空泵设计时需注意泵腔、叶轮等可能接触到溶剂部分材质的选择。
        1.2水环液的工作温度
        水环液的工作温度对真空泵的大小影响也较为明显，工作液温度太高，会降低泵的抽气量。一定情况下，水环液的温度越低，所能形成的真空越大，一般要求工作液最高温度不能超过65℃。当抽除高温气体或80℃以上蒸汽时，需在真空泵吸气管路中加装冷凝器。工作液直排时，可维持水环液在较低的温度，循环使用的工作液，由于真空泵的做功放热使工作液温度升高，可选择加装换热器在汽水分离器与真空泵之间的连接管路上，利用冷却水来冷却。对需要精确控制真空大小的装置，可使用水环液温度的自动控制，根据真空大小设定需要的水环液工作温度后，通过与冷却水进料阀门开度大小的联锁调节来确保水环液温度稳定，从而确保真空稳定;另外一种控制方式是确保冷却水的温度在一定范围，换热器进出口手动阀门固定在一定开度，如全开，通过自动控制开度大小的真空吸气阀门同样可以起到稳定真空的作用，对真空大小精度确实要求较高的时候也可以考虑使用水环液温度自动控制与真空自动控制相结合的方式。
        1.3水环液的流量
        真空泵水环液供水流量的大小，对泵的真空度、抽气量以及功率消耗均有影响。在工作液温度相同的情况下，真空泵的吸气量越大，所需要消耗的水也越多。如果水环液流量过低，会造成真空泵真空能力的下降，但是如果水环液流量过大，也会导致泵的功率消耗增大，甚至过电流跳车。因此，供水量的大小应严格控制在规定范围内。不管是直进直排还是通过气液分离器循环使用的工作液补水管路上，一般都设计有流量计和阀门，同时确保进水管路上的压力稳定在一定范围，精确控制真空时使用水环液补水的流量与自控阀门联锁调节，这样就可以通过阀门开度大小来调整真空泵的补水量，或者是汽水分离器的补水量以及汽水分离器向泵的供水量。以便用最小的水耗量，确保泵在要求的技术条件下运转，使功率消耗最小，并且达到性能指标。当抽除高温气体或80℃蒸汽时，建议使用前置冷凝器或使用2倍于标准流量的工作液。

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        1.4真空辅助系统
        在工业生产的一些过程中，如真空脱气、真空蒸发浓缩等，除水环式真空泵工作产生真空以外，还经常在真空泵的吸气管路上设计有辅助的喷淋系统、冷凝系统等，其主要目的一是回收脱出的气体，二是冷却真空泵的进气，即能有效的利用热量又起到保护真空泵的作用。这些装置中较低温度液体的持续喷淋循环、气体冷凝成为液体时体积的骤缩，都能产生一定程度的负压，也等于是增大了系统的真空，或者是要求控制一定真空的条件下，减小了真空泵的功率消耗。实践证明，一定范围内，如果喷淋循环流量越大，喷淋液温度越低，持续的喷淋循环所能形成的真空也越大，在一些化工设计中，真空泵可只作为开车初始迅速达到要求真空度使用，随后通过喷淋循环就可以维持真空稳定，这样就可以停止真空泵，节约能源，而且所有可能的有毒有害气体都通过溶解性能良好的喷淋回收掉，十分环保。
        2、水环真空泵运行故障及管理措施
        2.1管道积水
        由于水环真空泵与蒸汽凝气器连通，一方面，水环真空泵在运行过程当中很容易因水汽分离设备存在工作漏洞造成管道内产生水汽积流。另一方面，待水环真空泵停止运转时，由于水汽凝结也会形成积水，随着积水次数增多会造成水倒流回到真空泵内，短时间内形成较大电压，容易烧毁电机。为了避免管道积水对电机产生的危害，需要定时对水环真空泵的使用情况进行检查，重点检查进出气管道中是否存在积水，如果发现要及时清理。为了防患于未然，还要改造水环真空泵的水气分离器，可以采用具有更高耐磨性和耐腐蚀性的钢材，或者加粗水气分离器管筒的直径，使水气分离能够在足够的空间内进行，从而使水蒸气积流大大减少，避免积水故障。
        2.2降低冷却水温度
        往往都是应用开式冷却水进行降温，但是经常会受气温因素的影响，使得冷却工作水无法满足相关要求，而且需要大量的水，浪费能源。为了降低冷却水的温度和降低水的使用量，相关人员应该充分了解节约用水，循环使用的原理，将水环式真空泵工作水的冷却水系统接入水箱循环使用，因泵出口的温度很高，会导致降温的温度越来越高，达不到降温的效果，影响抽气量，因此，再在原来循环冷却水进口位置，接入冷凝器，用盐水降温。可以使用循环水冷却真空泵的冷却以达到更好的真空效果。因此，用循环降温代替开式循环冷却水来冷却真空泵工作水可以降低能源浪费。
        2.3启动故障和噪音
        水环真空泵运行过程中会产生大量水蒸气，长此以往会腐蚀机器中的各个零件，造成水环真空泵无法正常启动，或是启动时产生嘈杂的噪音。此外，如果机械供电不足或者管道中存在杂物等也会导致启动故障的发生。一般情况，像水环真空泵这类简易的真空设备都会出现不同程度的噪音，如果噪声在正常范围内，故障具有可控性，一旦噪声过大就要对电机电压和电流进行检查，并对故障进行排查和检修。如果电压和电流正常，需要对水环真空泵内零件的锈蚀情况进行检查，通过上涂锈剂或者人为除锈的方法进行解决，确保真空泵能够正常工作。如果水环真空泵无法启动，除了以上故障排查以外，还需要打开泵盖将管道内的杂物去除，并调节叶轮与分配板的距离。
        2.4运行流量降低
        水环真空泵与其他结构复杂的真空泵不同，由于其具有简单的循环系统，很容易由于进气通道和出气通道被堵塞降低流量。此外，如果水环真空泵管路中存在漏气、漏液或者阻力损失增加也会造成机器流量不足。流量不足在水环真空泵的故障中较为常见，需要对连接处的机械密封情况进行检查，并查看管路及止回阀等是否存在故障。此外，在水环真空泵正常工作时，要定期检查填料的松紧程度，也可以在一定程度上预防流量不足故障的发生。
        3、总结
        影响水环泵实际运行效率的因素有很多，我们要加强日常维护，保证真空系统下工作在最佳状态，节省维护经费的支出，有效提高真空系统实际运行的机械效率。
        参考文献
        [1]郑永生.水环真空泵常见故障研究分析[J].机械管理开发，2016，31(5):163-164；169.
        [2]张瑞霞，张瑞强.水环真空泵故障分析及处理方案[J].河南科技，2014(23):87.