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          行業新聞

          水環真空泵的現狀發展趨勢及設計方向

          眾所周知,因為水環真空泵和水環壓縮機具有結構簡樸、使用維修利便的特點,因而在各行各業得到了廣泛的應用。特別是具有等溫壓縮的特點,極易抽吸、壓縮易燃易爆的氣體。下面就其發展及設計開發談幾點粗淺的看法。
              1大型化
              因為煤礦、化工、制藥、造紙等行業的發展,對水環真空泵的要求越來越向大型化方面發展。在2000年以前,我國能出產抽氣量在100m3/min以上的水環真空泵僅3-4個企業,全國年產量也不外幾十臺。而僅過了三年,到2003年全國能出產100m3/min以上的大泵的廠家達10多家(其中僅淄博地區就有7--8家),據不完全統計,全國的大泵的產量達幾百臺以上,這些產品主要應用于:
              (1)煤礦行業
              因為國家加強了對煤礦的安全要求,因而用水環真空泵,特別是大型水環真空泵抽除瓦斯氣體已成為煤礦行業必需的安全要求,例如去年陜西某礦務局訂購的多臺抽氣量達400m3/min的特大型水環真空泵就是用以抽除瓦斯氣體,有的一個大型煤礦使用100m3/min以上的大泵就達7--8臺。跟著國家對安全工作進一步加強,大型、特大型水環真空泵將在煤礦系統得到越來越廣泛的應用。
              此外,因為煤炭產量的飛速增加,煤礦的洗、選煤所用的真空過濾機也向大型化方面發展,在八十年代大多配抽氣量為27m3/min的SZ-4型水環真空泵,這在當時也是較大的。而近幾年煤礦的過濾機都選配抽氣量為80--150m3/min的大型水環真空泵,有的達到200m3/min以上,而且還有氣量繼承增大的趨勢。
              (2)化工行業
              a)氯堿行業
              近幾年來我國啟動了很多大型的基本建設和技術改造項目,這些項目的實童都需要大量的聚氯乙烯材料,特別是房地產的興旺,更加推動了聚氯乙烯行業的發展,據氯堿行業的統計,我國去年出產了410萬噸聚氯乙烯,入口了200可噸。據該行業的猜測,2005年的全國需求量將達800萬噸,而到了2010年將達到1500萬噸,恰是由于需求量高速增加,使得我國的氯堿行業的企業加改造擴產,并且近一、二年新上了很多企業。氯堿企業的發展,必需配套水陜空泵和水環壓縮機j用以抽除和壓縮乙炔和氫氣的水環真空泵和水環壓縮機過去最大也不外30m3/min,而現在年產10萬噸燒堿和10萬噸聚氯乙烯的企業,需要的水環真空泵和水環壓縮機達70m3/min以上。
              在這里需要特別先容的是,恰是因為這個行業的發展,推動和加快了較高I力水環壓縮機的開發和出產。
              長期以來,我國的水環壓縮機一般是當吸入壓力為1個大氣壓或略低于呔氣壓時,排除壓力為O.1MPa,即壓縮比為2,個別企業出產過排除壓力達25MPaG的水環壓縮機,而且僅1--2個規格。為了適應聚氯乙烯的出產,91原國務院重大裝備辦公室在“八五”重大技術裝備攻關項目--年產4噸低聚合度聚氯乙烯裝置設備研制中提出了氯乙烯回收水環壓縮機的研制攻關課題,這種回收氯乙烯單體的水環壓縮機要求在吸入壓力為常壓或微負壓的情況下,排出壓力要達到O.55-0.6MPaG,而且排氣量要達到700m3/min。經由幾年的努力,我公司于96年12月通過了由原國家機械部組織的技術鑒定,客項技術酥達到了攻關要求。在此產品的基礎上,我公司又開發了系列產品,排氣量由90m3/min到2000m。/h。因為該設備是聚氯乙烯行業的樞紐設備之一,因而在近幾年全國大上聚氯乙烯項目的形勢下,這種水環壓縮機得到了推廣和應用,完全替換了入口。
              b)化肥行業
              化肥行業特別是磷肥的出產也是我國經濟宏觀調控中重點支持的工業,因為新上項目及老企業的技術改造均以上水平、上規模為主,因而大型、特大型水環真空泵在此也得到了應用,如云南某磷肥企業一次改造就新增抽氣量為300m3/min的特大型水環泵3臺。
              此外,還有很多磷肥企業工藝要求在壓力為絕壓80--lOOhPa時,仍要有較大的抽氣能力,因而兩級水環真空泵及帶大氣噴射器的兩級水環真空泵用在這種工況下,就具有獨特的上風,很多化肥企業淘汰了振動噪聲大而真空度較高的往復真空泵,用兩級水環真空泵替換,并收到了較好的效果,可以說兩級水環真空泵在該行業應用將會越來越廣泛。
              c)造紙行業
              上世紀末和本世紀初,我國的國債投入造紙行業據有較大的比例,全國各地的造紙廠爭先恐后地改造上水平、上規模,這大大地拉動了大型水環真空泵的開發出產,東北某造紙廠一次改造抽氣量為400IIl3/min的特大型水環真空泵(目前我國出產的最大規格的水環真空泵)6臺,總配動力為400kW??梢哉f近幾年來的抽氣量在100m3/min以上的大型水環真空泵的50%是用在造紙行業,而且這種發展趨勢有增無減。
              d)制藥行業
              真空濃縮脫水、干燥、蒸餾是制藥企業的主要工藝過程,制藥企業的技術改造也同樣是上水平、上規模,這在一些大型制藥企業更為顯著。過去,大多用10m3/min以下的小泵,而現在,在這些企業的項目招標中,抽氣量在20m3/min以上的中、大型泵已占多數。此外,制藥行業的很多廠過去使用抽氣量為6--12m3/min的兩級水環真空泵較多,而現在都配20-30m3/min的兩級水環真空泵,有的還達到60m3/min,如四川某合資制藥廠去年一次招標買抽氣量為60m3/min的泵達到10臺。
              除以上行業外,輕工行業的食物、啤酒企業以及冶金、發電、石化、建材等行業的真空系統均向大型方面發展,如山東某鋁廠長期使用多臺抽氣量為85m3/min的水環真空泵,而去年的技改項目設備招標要求的水環真空泵抽氣量要達到140m3/min。
              2成套性
              應當說,在2000年以前海內的水環真空泵的出產廠家幾乎全是以銷售單泵為主,極少有用戶訂成套設備,而近兩年來,化工、制藥行業的技改項目設備招標中成套設備占的比例越來越大,一般是要求配分離器、冷卻器(換熱器)、補液泵、閥門、儀表、管件以及控制裝置,形成閉式輪回,并且要求與企業的OCS系統相連,對液位、壓力、氣力等進行在線控制。
              對這種機電一體化成套設備的要求在很多行業越來越普遍。
              3較高真空下要求較大的抽氣量
              很多化工、制藥行業的真空蒸餾、濃縮、脫水、干燥以及發電廠的抽除尾氣都要求在吸入壓力為3--8kPa之間有較大的抽氣量,單級水環真空泵在這一區間抽氣能力已相稱弱,而兩級水環真空泵和帶一級大氣噴射器的兩級水環真空泵的特點是在該區間有較大的吸氣量,在2000年以前對于兩級泵的需求大多是15m3/min以下,而現在達40-50m3/min。此外,還應當指出,單級水環真空泵帶一級大氣噴射器時,假如設計公道,在吸入壓力為4--5kPa時仍有較大的抽氣量,這大大擴大了單級水環真空泵的使用范圍,如我國某飛機研究所就使用該類泵多臺。
              綜上所述,可以看出,水環真空泵及水環壓縮機作為基本的粗低真空獲得設備在各行業得到了廣泛的應用,也可以說國民經濟各行業的迅速發展推動了水環真空泵和水環壓縮機的開發出產。因此為使其更好地適應各行業的發展,現就該泵的研制開發提出以下幾點粗淺的看法。
              (1)用可行性設計和高機能的密封件,進步整機的均勻無端障運行期(MTBF)
              水環真空泵及水環壓縮機的工作可靠性,即均勻無端障運行期,應當說與其它的粗低真空獲得設備比擬仍是較高的,均勻無端障運行期可達10000小時以上。但跟著各行業技術提高工作的加強和對整個真空系統的可靠性要求的進步,因而對其可靠性要求也相應更高了。特別是在化工和煤礦抽瓦斯氣體的這樣對安全要求嚴格的工況下,泵要長期持續運轉,國際提高前輩水平可達幾萬小時以上。所以水環真空泵和水環壓縮機的設計工作的開發情況和制造前提的限制以及密封件(特別是機械密封件)的質量現狀,要真正進步整機的可靠性尚需進一步對以上幾方面的工作進一步加強。
              (2)采用優化設計方法,努力進步泵的效率,降低能耗
              水環真空泵和水環壓縮機是耗能高,效率低的產品,這是公認的事實,小泵一般為30-35%,大泵達40%或略高,這樣低的效率與國家對機電產品的要求及我國目前能源緊張的現狀是極不相適應的。因此應盡快采用優化設計方法,對影響泵的效率最樞紐的葉輪的各幾何參數及吸排氣孔的起始位置、面積等建立數學模型,進行優化設計,選擇各參數的最佳組合方案,并采用汽液兩相流的有關理論及計算公式進行設計,盡量減少水環的渦流損失,達到進步效率的目的。所以說盡快設計開發成功高效節能的水環真空泵及壓縮機以淘汰耗能高、效率低的落后產品是擺在水環真空泵的設計開發、出產企業眼前的一項重要工作。
              (3)進步帶大氣噴射器時的工況點的氣量。
              國外不管單級水環真空泵仍是兩級水環真空泵配大氣噴射器以進步在較低吸入壓力下的抽氣量的情況仍是較多的。從國外技術提高前輩的企業的技術資料上可以看出,單級水環真空泵帶一級大氣噴射器時,在吸入壓力為5kPa點,抽氣速率可達該泵不帶大氣噴射時吸入壓力為400hPa點的抽氣速率(用戶常用的單級水環真空泵的共況點)的65--70%,兩級水環真空泵帶一級大氣噴射器時,在吸入壓力為1.5kPa點抽氣速率可達該泵不帶大氣噴射器時吸入壓力為8kPa點的抽氣速率(兩級水環真空泵常用的工況點)的70--75%,這樣便大大擴大了水環真空泵的應用范圍,即知足了化工、制藥、輕工、儀器、冶金、發電等行業要求在吸入壓力為1.5--5kPa點大抽氣速率的工藝前提。但目前海內一是水環真空泵帶大氣噴射器的應用不夠廣泛;二是在1.5--5kPa點的抽氣速率較小,與國外提高前輩廠家技術水平有一定差距。為進一步推廣應用,應當研究改進大氣噴射器的設計與水環真空泵的最佳配比,因為氣流在大氣噴射器的噴嘴(拉伐爾噴管)與擴壓器的漸縮段活動是超音速氣流,并且大氣與被抽氣體兩股氣流的混合過程中的動量交換較為復雜,無法完全依賴理論計算的方法進行設計,必需進行多次試驗,但從擴大水環真空泵的應用及進步其效率的角度出發應當加強試驗研究,努力進步其抽氣效率。



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