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半山娱乐浅谈水环真空泵在各行业的应用
时间:2021-01-25 11:08 点击次数:
  众所周知,水环真空泵和水环压缩机因其结构简单、维护方便而被广泛应用于各行各业。特别是具有等温压缩的特点,易于吸入和压缩易燃易爆气体。下面就其发展和设计开发谈一些粗浅的看法。
 
  1、大规模
 
  由于煤矿、化工、制药、造纸等行业的发展,对水环真空泵的要求日益向大型化发展。2000年以前,国内能生产100 m3/min以上的水环真空泵的企业只有3-4家,年产量只有几十台。仅过了三年,到2003年,中国就有10多家制造商能够生产100立方米/分钟以上的大型泵(仅淄博就有7-8家)。据不完全统计,我国大型水泵产量达到几百台以上。这些产品主要用于:
 
  (1)煤炭工业
 
  由于国家加强了对煤矿的安全要求,使用水环真空泵,尤其是大型水环真空泵来排除瓦斯,已经成为煤矿行业必要的安全要求。例如,陕西某矿务局去年订购的几台泵送能力为400立方米/分钟的超大型水环真空泵用于抽出气体,一些大型煤矿使用7-8台泵送能力超过100立方米/分钟的大型泵。随着国家安全工作的进一步加强,大型和超大型水环真空泵将广泛应用于煤矿系统。
 
  此外,由于煤炭产量的快速增加,用于洗煤和选煤的真空过滤机也发展到了大型化。80年代大部分都配备了SZ-4 水环真空泵,泵送能力27 m3/min,当时也比较大。然而,近年来,煤矿过滤器选用的大型水环真空泵的泵送能力为80-150 m3/min,其中一些已经达到200 m3/min以上,并且泵送能力有继续增加的趋势。
 
  (2)化学工业
 
  a)氯碱工业
 
  近年来,我国启动了许多大型基本建设和技术改造项目。这些项目真正的孩子需要大量的PVC材料,尤其是房地产的繁荣,进一步推动了PVC行业的发展。据氯碱行业统计,中国去年生产聚氯乙烯410万吨,进口200吨。根据行业预测,2005年全国需求量达到800万吨,2010年达到1500万吨。正是因为需求的快速增长,中国氯碱行业的企业进行了重组和扩张,最近一两年又雇佣了许多新企业。氯碱企业的发展必须与水配套——陕西气泵和水环压缩机j  .过去用来泵压乙炔和氢气的水环真空泵和水环压缩机只有30m3/min,现在年产10万吨烧碱和10万吨聚氯乙烯的企业。所需的水环真空泵和水环压缩机超过70m3/min。这里需要特别介绍的是,正是因为这个行业的发展,推动和加快了更高I力的水环压缩机的开发和生产。长期以来,我国水环压缩机的吸气压力为1个大气压或略低于“气压”时,排气压力为0.1兆帕,即压缩比为2。有些企业生产的水环压缩机,排放压力为25兆帕,规格只有1-2种。为适应聚氯乙烯生产,原国务院重大装备办公室在“八五”重点技术装备项目——年产4吨低聚合度聚氯乙烯装置装备开发中,提出了开发回收氯乙烯用水环压缩机的研究项目。回收氯乙烯单体的水环压缩机要求当吸入压力为常压或微负压时,排出压力应达到0.55-0.6 mpag,排量应达到700 m3/min。经过几年的努力,我公司于1996年12月通过了原机械部政府组织的技术鉴定,满足了客人项目的技术要求。在此产品的基础上,我公司开发了一系列产品,排量从90m3/min到2000m。/h  .由于该设备是聚氯乙烯行业的关键设备之一,这种水环压缩机近年来在我国大型聚氯乙烯项目的情况下得到推广应用,完全替代进口。
 
  b)化肥行业
 
  化肥行业,尤其是磷肥生产,也是国家经济宏观调控支持的重点行业。由于新项目和老企业的技术改造主要在水平和规模以上,大型和超大型水环真空泵也在这里得到应用。例如,云南的一家磷肥企业在一次改造后增加了三台泵排量为300 m3/min的超大型水环泵。
 
  此外,在绝对压力为80-1000帕时,仍有许多磷肥企业需要较大的泵送能力。因此,在这种工况下,两级水环真空泵和带常压喷射器的两级水环真空泵具有独特的优势。许多化肥企业淘汰了振动噪音大、真空度高的活塞式真空泵。用两级水环真空泵代替,并取得了良好的效果,可以说两级水环真空泵将在这个行业得到广泛的应用。
 
  c)造纸工业
 
  上世纪末本世纪初,我国国债在造纸行业的投资占比很大,全国造纸厂争相升级换代,规模和水平更高,极大地刺激了大型水环真空泵的发展和生产。东北某造纸厂曾升级6台超大型水环真空泵,泵送能力400IIl3/min(目前国内最大的水环真空泵),总分配力400kW。可以说,近年来,50%的泵送能力在100 m3/min以上的大型水环真空泵用于造纸行业,而且这种发展趋势还在不断增加。d)医药行业
 
  真空浓缩、脱水、干燥、蒸馏是制药企业的主要工艺流程,制药企业的技术改造也是上水平、上规模的,在一些大型制药企业中更为明显。过去,大多数使用10 m3/min以下的小泵。现在,在这些企业投标的中,中和泵排量在20立方米/分钟以上的大型泵占据了大多数。此外,制药行业的许多工厂过去使用抽吸能力为6-12m3/min的两级水环真空泵,但现在配备抽吸能力为20-30m3/min的两级水环真空泵,其中一些达到60m3/min。例如,四川的一家合资药厂在去年的一次投标中购买了10台泵,泵送能力为60m3/min。
 
  除上述行业外,轻工、冶金、发电、石化,建材等行业的食品、啤酒企业的真空系统都在向大规模发展。例如,山东某铝厂长期使用几台水环真空泵,泵送能力为85 m3/min,而去年技改项目设备招标要求的水环真空泵泵送能力应达到140 m3/min。
 
  2.完全
 
  应该说,2000年以前,水环几乎所有的国内真空泵厂家都以单泵为主,很少有用户订购成套设备。近两年来,中化工、医药行业技术改造项目成套设备的比例有所增加,分离器、冷却器(换热器)、补液泵、阀门、仪表、管件、控制装置一般要求形成一个封闭循环,并要求与企业的接触网系统连接。
 
  这种机电一体化设备的需求在许多行业越来越普遍。
 
  3.在较高的真空下需要大的泵送能力
 
  在许多化学和制药工业中,真空蒸馏、浓缩、脱水和干燥以及发电厂的废气提取需要在3-8千帕的吸入压力下进行大量的气体提取,并且单级水环真空泵在该间隔内具有相当弱的抽吸能力。两级水环真空泵和带有第一级大气喷射器的两级水环真空泵的特点是在此区间内吸入量大。2000年以前,对两级泵的需求大多在15m3/min以下,但现在是40-50m3/min。另外需要指出的是,如果设计合理,带有一级常压引射器的单级水环真空泵在抽吸压力为4-5 kPa时仍然具有较大的抽吸能力,这大大扩展了单级水环真空泵的应用范围。比如国内某飞机研究所就用了好几个这样的泵。
 
  综上所述,可以看出,水环真空泵和水环压缩机作为基本的粗、低真空采集设备已经广泛应用于各个行业,可以说国民经济各个行业的快速发展推动了水环真空泵和水环压缩机的发展和生产。因此,为了使其更好地适应各行业的发展,对该泵的研发提出以下意见。(1)采用可行的设计和高性能的密封件,提高整机的平均故障间隔时间
 
  水环真空泵和水环压缩机的工作可靠性,即平均无故障运行周期,比其他粗、低真空获得设备要高,平均无故障运行周期可达10000小时以上。但随着各行业技术进步的加强,整个真空系统可靠性要求的提高,对其可靠性的要求也相应提高。特别是对安全要求严格的化工、煤矿行业,泵要长时间连续运转,国际先进水平可达数万小时以上。因此,为了真正提高整机的可靠性,有必要从水环真空泵和水环压缩机的设计工作的发展、制造条件的限制以及密封(特别是机械密封)的质量状况等方面进一步加强上述工作。
 
  (2)采用优化设计方法,提高泵的效率,降低能耗
 
  水环真空泵和水环压缩机是高能耗、低效率的产品,这是公认的事实。小泵效率低一般在30-35%,大泵效率40%或略高,与国家对机电产品的要求和我国能源紧缺的现状极不相容。因此,应尽快采用优化设计方法,对叶轮的几何参数、吸排气孔的初始位置和面积等建立数学模型。这是影响泵效率的最关键因素,从而进行优化设计,选择各参数的最佳组合方案,并采用相关的汽液两相流理论和计算公式进行设计,以使水环涡损失最小化,达到提高效率的目的。因此,尽快设计开发高效节能的水环真空泵和压缩机,淘汰高能耗、低效率的落后产品,是水环真空泵设计、开发和生产企业的一项重要任务。
 
  (3)用常压喷射器提高工作点的气体体积。
 
  在国外,有许多单级水环真空泵或两级水环真空泵配备大气喷射器以提高较低吸入压力下的泵送能力的情况。从国外技术先进企业的技术数据可以看出,单级水环真空泵配有一级常压引射器时,泵的抽吸压力为4005k  pa,不需要常压引射时(用户常用的单级水环真空泵的共同工况点),抽吸率可以达到抽吸率的65-70%。当两级水环真空泵装有一级常压喷射器时,在1.5千帕吸入压力下的抽气速率可达8千帕吸入压力下(两级水环真空泵的共同工作点)抽气速率的70-75%。这样,水环真空泵的应用范围大大扩大,即满足了化工、制药、轻工、仪器、冶金、发电等行业的技术条件。在1.5-5千帕的吸入压力下需要大的泵送速率。然而,目前带常压喷射器的真空泵在水环的应用还不够广泛;二是1.5 - 5kPa点的抽速小,与国外先进厂家的技术水平相差甚远。为了进一步推广应用,有必要研究和提高常压喷射器和水环真空泵的最佳设计比。由于大气喷射器(拉瓦尔喷管)的喷管和扩压器的锥形段内的气流是超音速的,而且大气和泵送气体两种气流混合过程中的动量交换比较复杂,不能完全用理论计算方法进行设计,必须进行大量试验。但是,为了扩大水环真空泵的应用范围,提高其效率,我们应该加强实验研究,努力提高真空泵的效率

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