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水环真空泵工作原理及特点

水泵原理 卧泉泵业 432浏览 0评论

水环真空泵内装有带固定叶片的偏心转子,将水(液体)抛向定子壁,水(液体)形成与定子同心的液环,液环与转子叶片一起构成可变容积的一种旋转变容积真空泵。

一、工作原理

水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限真空为2000~4000Pa,与真空泵组成机组真空度可达1~600Pa。水环泵也可用作压缩机,称为水环式压缩机,是属于低压的压缩机,其压力范围为1~2×105Pa表压力。

水环泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中,如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等,水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的,故可抽除易燃、易爆的气体,此外还可抽除含尘、含水的气体,因此,水环泵应用日益增多。如图:(见附加图片)在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点,那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大,且与端面上的吸气口相通,此时气体被吸入,当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时,小腔由大变小,使气体被压缩;当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。

综上所述,水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的,因此它属于变容式真空泵。

二、特点

1、易维修

压缩气体的温度低,排气温度仅比进气温度高10~15℃,正因为具有这个特点,因而极易适合抽吸压送易燃易爆的气体。

2、适用范围

主要应用于煤矿(抽瓦斯),化工,制药,矿山,造纸,食品,啤酒,建材,塑料,冶金,电器等行业。

3、配置灵活

可与分离器,换热器,管线,阀门,仪表,电控装置组装在一起共同放在一个底盘上作为成套设备使用。

三、优点

结构简单,制造精度要求不高,容易加工。

结构紧凑,泵的转速较高,一般可与电动机直联,无须减速装置。故用小的结构尺寸,可以获得大的排气量,占地面积也小。

压缩气体基本上是等温的,即压缩气体过程温度变化很小。

由于泵腔内没有金属磨擦表面,无须对泵内进行润滑,而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。

吸气均匀,工作平稳可靠,操作简单,维修方便。

四、分类概述

国产水环真空泵的种类有很多,根据所达到的极限真空度的高低及抽气量的大小可分为2BA型水环真空泵、2BV型水环真空泵、SK型水环式真空泵、2SK型水环式真空泵、SZ型水环真空泵这几大类,现将这几类的主要特点及概述介绍如下:

2BA型

1、2BA型水环式真空泵的概述:

2BA型水环式真空泵适用于抽除气体和水蒸气,吸气压力可以达到33mbar绝压(97%真空度)。当用变压器油作为工作液时(称为油环真空泵),吸气压力可达到6.7mbar绝压(99.3%真空度),可以完全取代往复式真空泵。当液环真空泵在吸气压力接近极限真空下长期工作时,应联接气蚀保护管,以对泵进行保护并消除气蚀声。作为压缩机使用时,其压力最大至0.26MPa(绝压)。作为压缩机使用时,随着排气压力的升高会造成2BV泵功率的加大,订货时应注明排气压力以选择适当的电机功率。

2BA型水环式真空泵作为新一代节能型产品,其以出色的性能及众多优点将全面取代同性能的SK、2SK系列水环真空泵及W、WY、WL系列往复真空泵。

2BA系列水环式真空泵/压缩机主要用于抽除爆炸性气体,及在各类易燃、易爆环境中工作。

2BA系列不锈钢真空泵可使用在各种耐腐蚀要求较高的场合及洁净度要求较高的场合。根据工况2BA系列不锈钢真空泵的全部过流部件:泵体、泵盖、圆盘、叶轮材质可选用SUS304(0Cr18Ni9)、SUS316(0Cr17Ni12Mo2)、SUS316L(00Cr17Ni14Mo2)等各类不锈钢材质,泵轴材质:2Cr13或0Cr18Ni12Mo2Ti

2BA型水环式真空泵机械密封采用进口产品,密封件可采用氟橡胶或聚四氟乙烯.

2、2BA型水环式真空泵的特点:

相对于国内同类型SK、2SK、SZ等水环式真空泵,其有以下特点:

·2BA型水环式真空泵机泵同轴式直联设计,节省空间,易于安装。

·2BA型水环式真空泵全部采用国外进口机械密封作为标准配置。

·2BA型水环式真空泵全部设有气蚀保护管接口,如在极限压力下工作,开启气蚀保护管接口(或与分离器连接)可在最大限度保证吸气效果的情况下消除气蚀声,并对泵进行保护。

·铝青铜叶轮强度高,经久耐用,并提高了2BA型水环式真空泵的耐腐蚀性。如过流部件采用不锈钢材质,可工作在更为苛刻的环境中。

·独特的柔性排气口设计,不会产生过压缩,确保了2BA型水环式真空泵在其性能范围内效率最佳。

·全部采用Y2系列电机,防护等级IP54、IP55(普通为IP44)

·2BA型水环式真空泵全部采用NTN或NSK进口轴承

2BE型

1、2BE型水环式真空泵概述:

2BE型水环式真空泵及压缩机,是我公司在多年科研成果和生产经验的基础上,结合国际同类产品先进技术,研制开发的高效节能产品通常用于抽吸不含固体颗粒,不溶于水,无腐蚀性的气体,以便在密闭容器中形成真空和压力。通过改变结果材料,亦可用于抽吸腐蚀气体或以腐蚀性液体做工作液。2BE型水环式真空泵广泛用于造纸、化工、石化、轻工、制药、食品、冶金、建材、石器、洗煤、选矿、化肥等行业。

2BE型水环式真空泵采用单级单作用的结构形式,具有结构简单,维修方便,运行可靠,高效节能的优点,并能适应排水量大,载荷冲击波动等恶劣工况。

我们对于2BE型水环式真空泵关键部位,如分配板,叶轮和泵轴进行了系统优化设计,简化了结构,提高了性能,实现节能,采用焊接叶轮,叶片一次冲压、成型,型线合理;论彀全部加工,从根本上解决了动平衡问题。叶轮与泵轴采用热装过盈配合,性能可靠,运转平稳。叶轮焊接后,整体运行良好的热处理,叶片具有良好的韧性,使叶片的抗冲击,抗折弯能力得以根本保证,2BE型水环式真空泵能适应载荷冲击波动的恶劣工况。

2BE型水环式真空泵,自带气水分离器,多位置没有排气口,泵盖设有排气阀检修窗口,叶轮与分配板间隙通过定位轴两端压盖调整,安装使用方便,操作简单,便于维修。

2、2BE型水环式真空泵的使用范围:

1)2BE型水环式真空泵可在环境温度5~40℃范围内和进口压强小于1330Pa的条件下,允许长期连续工作。

2)2BE型水环式真空泵不适用于抽除含氧过高、有毒的、有爆炸性的、对金属有腐蚀作用的、对泵油起化学反应的,以及含有颗粒尘埃的气体,也不适用于把气体从一个容器输送到另一个容器,作输送泵用。

3)2BE型水环式真空泵在大气压到6000Pa的进口压力下的连续工作时间不超过3分钟,以免喷油或润滑不良引起泵损坏。

3、2BE型水环式真空泵的特点:

2BE型水环式真空泵相对于目前国内广泛使用的SK、2SK、SZ系列水环式真空泵具有真空度高、功耗低等显著优点,是SK、2SK、SZ系列水环式真空泵理想替代产品,现在生产的2BE型水环式真空泵及压缩机结构主要特点如下:

1)轴承全部采用原装进口轴承,保证了2BE型水环式真空泵的叶轮精确定位及运转过程中的高稳定性。

2)叶轮材质全部采用球墨铸铁铸造或钢板焊接,充分保证了2BE型水环式真空泵叶轮在各种恶劣工况下的稳定性,且大大提高了2BE型水环式真空泵的使用寿命。

3)泵体全部采用钢板制作,提高了2BE型水环式真空泵的使用寿命。

4)2BE型水环式真空泵的轴套作为最易损坏的零件,本公司全部采用高铬不锈钢制作,比普通材质寿命提高了5倍。

5)2BE型水环式真空泵皮带轮(皮带传动)采用标准高精度锥套皮带轮,运行可靠,皮带寿命长,拆卸方便。

6)2BE型水环式真空泵联轴器(直联传动)采用标准高强度弹性联轴器,弹性元件采用聚氨酯材质,运行稳定可靠,使用寿命长。

7)独特的上置式气水分离器节约空间,并有效降低了2BE型水环式真空泵噪声。

8)铸件全部采用树脂砂铸造,表面质量好。铸件表面无需打腻,使2BE型水环式真空泵散热效果最佳。

9)机械密封(选配件)全部采用进口件,充分保证2BE型水环式真空泵在长时间运行过程中无泄漏。

10)2BE型水环式真空泵泵体内壁型线采用近似椭圆的型线以保证最佳的抽气效果。

SK型

1、SK型水环式真空泵概述:

SK型水环式真空泵及压缩机是用来抽吸或压送空气和其它无腐蚀性、不溶于水、不含有固体颗粒的气体,以便在密闭的容器中形成真空和压力,满足工艺流程要求。吸人或压送的气体允许混有少量的液体。

SK水环式真空泵及压缩机被广泛应用于机械、石油化工、制药、食品、制糖工业及电子领域。由于在工作过程中,气体的压缩过程是等温的,所以在压缩和抽吸易爆炸气体时,不易发生危险,所以其应用更加广泛。 工作真空范围为-0.03—0.08MPa。

 

2、SK型水环式真空泵的特点:

1)SK型水环式真空泵结构紧凑、维修方便;

2)SK型水环式真空泵应用范围广泛,可抽除含水蒸汽、易燃、易爆、含少量灰尘的、含少量液体的各种气体;

3)SK型水环式真空泵主要用水作为工作介质,维护费用低;

4)SK型水环式真空泵可以在较为恶劣的环境下工作。

SK型(直)

1、SK型直联水环式真空泵概述:

SK型直联水环式真空泵包含SK-0.4、SK-0.8 、SK-1.0 、SK-1.5B四个规格,是用来抽吸空气和其它无腐蚀性,不溶于水、不含有固体颗粒的气体,以便在密闭容器中形成真空。吸入气体中允许混有少量液体。

2、SK型直联水环式真空泵特点:

SK直联式水环真空泵可直接从大气压起动抽气。机泵同轴、结构紧凑、维修方便、铜叶轮材质。

3、SK型直联水环式真空泵使用范围:

SK型直联式水环真空泵广泛用于电子器件制造、真空干燥、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮、真空浸渍、进滤、浸渍、涂腊、焊接、冶炼、化工、轻工、石油、医疗、制药、印染、半导体、食品、原子能、纺织等科研机关、大专院校、工矿企业。SK型直联水环式真空泵不可用来抽含氧过高的、有毒的、易爆的或与泵油发生化学作用的气体,也不可当作压缩机或传输泵使用。

2SK型

1、2SK型水环式真空泵概述:

2SK系列水环式真空泵相当于2台SK系列水环真空泵串联使用。

因SK系列水环真空泵只能达到-700mmHg的极限真空度,为达到较高真空及高真空下的较大抽气速率,20世纪80年代国内开发了2SK系列真空泵。

随着我公司生产的2BV及2BE系列新一代节能型产品的出现,2SK型水环式真空泵将逐渐被取代。

2SK-P1系列两级水环真空泵-大气喷射泵机组主要工作在绝压10~50mmHg下,但其在高真空区效率较低,如需长期运行可选用 罗茨水环真空机组,如此可获得高真空区抽气最佳效率。

2SK型水环式真空泵和2SK-P1系列两级水环真空泵—大气喷射泵机组是用来抽吸空气和其它无腐蚀性、不溶于水、不含有固体颗粒的气体以便在密闭容器中获得较高真空。

2SK型水环式真空泵被广泛应用于食品、纺织、化工、医药和冶金工业及电子领域的真空蒸发、真空浓缩、真空回潮、真空浸渍、真空干燥及真空冶炼等。

2SK系列使用于吸入压力低于-0.08MPa的工况条件,2SK-P1系列使用于吸入压力低于-0.096MPa的工况条件。

2、2SK型水环式真空泵特点:

1)比较SK系列单级水环真空泵而言,具有真空度高、在高真空区抽速大等特点。

2)相同抽速率下,轴功率明显高于2BV、2BE系列水环式真空泵。

3)因结构为双叶轮结构,制造、维修较为复杂,易损件较多。

五、作业原理

用来较高真空的真空泵(机械增容泵)使不得直排大气,如直排大气会造成罗茨真空泵吸气口与排气口压差太大,从而使罗茨真空泵过载,如复杂加大真空泵电机功率又会造成真空泵过热致使罗茨真空泵旋子之间的微弱间隙很快因热收缩而卡死。为保障真空泵能达成较高真空务必保障真空泵旋子之间的间隙。因而真空泵运用时务必设有前级泵,用前级泵将零碎内压力抽至定然规模内时再启动真空泵,如此能够防止真空泵过载。前级泵能够选用水(液)环式真空泵、旋片式真空泵滑阀式真空泵、往返式真空泵等可直排大气的真空泵。

真空机组在正常状况下,选用水环泵作为前级泵比其它真空泵更为无利,这重要是因为它可以抽除一大批的可凝性蒸汽,尤其是当气镇油封机械真空泵排除可凝性蒸汽威力不够,或运用的溶剂能使泵油好转而莫须有性能,或者是真空零碎不容许油净化的时机更为显然。

水环泵机组宽泛地用来化工、药品升华干涩、低空模仿尝试等的抽真空零碎中。这类联结机组,大体有如次多少品种型。

(1)水环泵:机组中水环泵的作用是造成所需的准备真空,因而务求该水环泵的最大容许排气压力,即是说,一上面要放量普及水环泵的极限真空,另一上面,也要变法儿普及最大容许排气压力。

正常状况,单级水环泵极限真空度不高,而眼前我国生产的务求的预真空又较高,故理论上不必单级水环泵作为前级泵,而用能普及极限真空度的双级水环泵作为前级泵运用,采纳双级水环泵,还能够普及机组的极限真空度。

一台极限真空度是较低的,尤其是当它与水环泵组合运行时,运用规模受到制约,整个机组的极限真空度可能更低,但若用两台罗茨泵串联再与水环泵组合,就能大大普及机组的极限真空度。

故在这品种型里通常见到的是两台串联后再用双级水环泵作前级泵组成机组。

(2)水环泵-大风泵机组:即便采纳双级水环泵,极限真空度的普及也只是在定然的规模之内,这是所以受到水的饱和蒸汽压的制约。水环泵的实践极限压力就是水的饱和蒸汽压。那末思忖气体返流等成分的莫须有,理论上溯环泵的极限压力显著比该水温上的饱和蒸汽压力为高。为了普及前级泵的极限真空度,还能够使水环泵与大风泵组合运用。

那样,串联一级大风泵后的极限真空度可达20~30Torr,那末水环泵与二级大风泵组合,则极限真空可达2~10Torr。

(3)水环泵串联机械真空泵:此机组重要用来须要解决一大批水蒸汽,且极限真空度务求较高的抽真空零碎,比如在真空干涩上面。

务求解决一大批水蒸汽的真空零碎中,运用水环泵是较适合的,但因为其极限真空度不高,以致整个机组的极限真空度较低。固然在务求真空度较高的抽真空零碎中,须要极限真空较高的机械真空泵作为前级泵运用。但因为水环泵的耗电量大,效率很低,噪声高,在须要短工夫的真空干涩零碎中,用水环泵作为前级泵很不经济。

在上述状况下,可将气镇机械真空泵与水环泵串联,作为前级泵。真空干涩时,先用水环泵继续预抽,直至水蒸汽一大批缩小时,再开行气镇机械真空泵,切断水环泵。如须要较短工夫能力实现干涩的场合,所需结冰水和功率都较少。

1)机组前装冷凝器

为了放量使机组的体积小些,可变法儿使待抽的蒸汽在进入泵机组之前冷凝,那样剩下来的就差错可凝性气体和微量残余蒸汽。气体降温后在相反压力下身积也减小。因而冷凝后所需抽器量减小,相应地泵也能够选得小一些。

采纳哪种形式较经济?应视其具体状况而定,举例注明如次:

冷凝蒸汽有两种形式:一种是装置一台结冰安装,另一种是在机组的低压级中服一台冷凝器,再不能用一般的水结冰。

其零碎须要每时辰抽除50kg的水蒸汽量,在吸入压力为1Torr时的体积流量为50000m3/h。

1)要抽吸上述的水蒸汽量,须要三个罗茨泵串联,并用一台水环泵作前级组成的机组,该机组的总功率90kW。

2)为了使蒸汽在抵达真空泵之前冷凝,就要在坐落A处装一个冷凝器和一个功率为30000kcal/h的结冰安装。在1Torr的吸入压力下,水蒸汽的冷凝热度均为-19℃,为了能保障陆续作业,应取冷凝安装的冷凝热度为-25℃,且串联装置2台冷凝器。依据非冷凝气体的组作成体划算得,真空泵的抽器量就能够升高到1000~2000m3/h,总机组(囊括冷凝器的消费功率)的功率同样是90kW。

3)先用罗茨泵抽出水蒸汽,并在45Torr压力下继续冷凝,该压力下有的冷凝热度约为36℃,此外可使冷凝器的冷凝热度维持在30~35℃之间,可用一般结冰水结冰。冷凝器设在B处。那时总功率的消费为75kW左右。

经过上述三组形式的比拟可知,其三种计划最好,可缩小15kW的能源消费。

六、常见故障

随着水环泵应用的日益增多,设备在运行过程中由于受到高温、高压、强腐蚀、气蚀冲刷等恶劣环境的影响,经常出现磨损、腐蚀、泄漏等现象,制约着企业的正常生产,甚至导致火灾、爆炸、污染等严重安全事故。同时,设备故障所带来的意外停机停产也影响着生产的效率和产品的质量,加大了企业的成本投入。据统计:在大多数制造业中,设备维修维护的费用已经占到整个费用支出的20%-30%甚至更多。

1、水环真空泵泵轴轴承位磨损修复

传动部位磨损问题是生产型企业目前存在的普遍的设备问题,并且数量较大,损坏频繁,其中包括各种轴类、辊类、减速机、电机、泵类等轴承位、轴承座、轴承室、键槽及螺纹等等部位。

解决方案:

传统的补焊机加工方法易造成材质损伤,导致部件变形或断裂,具有较大的局限性;刷镀和喷涂再机加工的方法往往需要外协,不仅修复周期长、费用高,而且因修补的材料还是金属材料,不能从根本上解决造成磨损的原因(金属抗冲击能力及退让性较差)。

修复步骤:

1、模具加工:制作标准对开模具

2、表面处理:去油、打磨、清洗,确保表面干净、干燥、结实。

3、调和材料:比例准确,调和均匀。

4、涂抹材料:确保粘接、填实及厚度。

5、安装模具:涂刷脱模剂,安装固定,确保多余材料被挤出。

6、脱 模:固化后,拆卸模具将多余材料清理干净,材料不可敲击,可通过磨光机、锉刀等工具清除,达到安装要求。

2、水环真空泵腐蚀、冲蚀的修复

金属腐蚀的形态,可分为全面(均匀)腐蚀和局部腐蚀两大类。前者较均匀的发生在设备的全部表面,后者只是发生在局部。例如孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、氢腐蚀破裂、磨损腐蚀、脱层腐蚀等。

采用高分子复合修复材料实施表面有机涂层防腐是目前行之有效的防腐蚀措施之一。表面粘涂保护可广泛应用于磨蚀、气蚀、腐蚀部位的修复和预保护涂层。其具有良好的耐化学性能及优异的力学性能和粘接性能。与传统的压力容器焊接修补相比,具有施工简便、成本低、安全性能,修复效果好的特点。

修复步骤:

(1)表面处理:彻底清除表面氧化层,用丙酮将表面清洗干净。

(2)调和材料:严格按照比例进行调和,并搅拌均匀,直到没有色差。

(3)涂抹材料:先薄薄涂抹一层材料,要确保粘接及完全覆盖,再将材料均匀的涂抹到修复表面,达到要求的修复厚度即可。

(4)固化:24小时/24℃(材料温度)。材料温度每提升11℃,固化时间缩短一半,但提升温度不得超出材料的承受温度。

(5)安装及注意事项:按照装配要求进行安装,修复保护的材料应避免受外力的敲击或撞击,如果材料影响装配,可采用打磨的方法处理,千万不可敲击,避免损伤其他材料。

水垢真空泵结垢原因及清除

随着酸性造纸到中性造纸的发展,造纸水环真空泵的结垢是每个造纸企业经常碰到的问题,无论南方还是北方。结垢是一个过程,并不是一下子生成的,随着结垢物的产生,它对纸机的影响也在逐步显现,所以不能掉以轻心,要持之以恒,一开始就把结垢控制预防好,这样会产生长远的效益。

(1)结垢原因:

水质影响。ph值高,硬度大。

造纸白水封闭程度加大,不溶物含量高,结垢离子积累。

填料的大量使用。

温度。水温升高,冷却系统没有很好使用。

水循环系统没有定期清理和维护等原因都会加重造纸水环真空泵结垢的可能。

(2)对造纸的不利影响:

严重降低真空度和抽气量。

电机电流升高,造成电耗增大。

往往造成真空泵卡轴、难以启动、纸机停而真空泵不敢停的问题。

频繁酸洗或人工拆卸,不但损坏设备,而且破坏了设备精度,导致真空无法形成或真空度降低。

(3)解决办法:

长期以来传统的清洗方式如机械方法(刮、刷)、高压水、化学清洗(酸洗)等在对设备清洗时出现很多问题:不能彻底清除水垢等沉积物,酸液对设备造成腐蚀形成漏洞,残留的酸对材质产生二次腐蚀或垢下腐蚀,最终导致更换设备,此外,清洗废液有毒,需要大量资金进行废水处理。

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