真空泵冷卻水系統(tǒng)改造及應(yīng)用情況

蘇振東

（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司南寧卷煙廠，廣西 南寧530001）

目前，南寧卷煙廠動力車間使用4臺西門子真空泵為卷煙的生產(chǎn)提供真空負壓，該設(shè)備在使用的過程中出現(xiàn)嚴重的結(jié)垢現(xiàn)象，設(shè)備故障率和運行的效率出現(xiàn)了明顯的下降?；诖爽F(xiàn)狀，本課題從研究真空系統(tǒng)的運行環(huán)境及水系統(tǒng)出發(fā)，旨在改變真空系統(tǒng)的工作環(huán)境，重新設(shè)計循環(huán)水系統(tǒng)，降低循環(huán)水硬度，提高運行循環(huán)水量，達到減少故障率，提高運行效率。

1 水環(huán)式真空泵應(yīng)用概況

真空系統(tǒng)的冷卻水是真空泵的工作物質(zhì)，冷卻水和被抽吸的氣體一起不停地被排出泵體，同時冷卻水又是冷卻物質(zhì)和密封物質(zhì)，起到帶走壓縮氣體產(chǎn)生的熱量并密封真空泵的葉輪和圓盤之間間隙的作用。如果冷卻水不足，則影響真空泵的真空度，降低設(shè)備的使用效率，同時不能很好地冷卻真空泵泵體，給設(shè)備運行帶來隱患。

水環(huán)式真空泵（其結(jié)構(gòu)如圖1所示）具有以下優(yōu)點：

（1）結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求不高，容易加工；

（2）結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，一般可與電動機直聯(lián)，無須減速裝置。故用小的結(jié)構(gòu)尺寸，可以獲得大的排氣量，占地面積也?。?/p>

（3）壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小；

（4）由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面，無須對泵內(nèi)進行潤滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成；

（5）吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便。

圖1 水環(huán)式真空泵結(jié)構(gòu)

基于以上優(yōu)點，水環(huán)式真空泵目前已廣泛應(yīng)用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。南寧卷煙廠現(xiàn)有4臺西門子水環(huán)式真空泵(型號：2BE1303-0)，常用3臺，1臺備用。但我公司在使用過程中，發(fā)現(xiàn)目前在使用2臺真空泵時水量充足，而在同時使用3臺真空泵時，冷卻水用量不足，特別是在夏秋季節(jié)時更明顯，目前的真空冷卻水泵提供的冷卻水不能滿足設(shè)備需要。所以在實際使用時，經(jīng)常是2臺真空泵用真空冷卻水泵提供的冷卻水，另1臺用市政管網(wǎng)的自來水。

2 原因分析

（1）由于真空泵的工作液為自來水，在經(jīng)過長期運行后，在泵內(nèi)形成了水垢。結(jié)垢原因是水中含有鈣、鎂等碳酸鹽類物質(zhì)，在泵運行升溫受熱后其溶解度降低，分子結(jié)合沉淀形成水垢，促使真空泵內(nèi)結(jié)垢嚴重，影響設(shè)備運行的真空度。

（2）真空泵冷卻水系統(tǒng)供水流量偏小，導(dǎo)致真空泵工作水量不足，不但影響真空系統(tǒng)的真空度，而且真空泵長期在高溫下運行，導(dǎo)致循環(huán)水質(zhì)不斷的惡化，加快真空泵內(nèi)部結(jié)垢的速度。

3 解決方案分析

經(jīng)過認真分析及研究，決定采用如下兩套方案進行問題的解決：一套方案是引入鍋爐工段富余軟化水作為循環(huán)用水；另一套方案是改造原有水系統(tǒng)，增加供水量。以下對改造的方案選擇過程進行分析。

3.1 方案一分析

（1）重新制作一個不銹鋼水池；

（2）選用流量大的大功率水泵，根據(jù)水泵的選型，重新布置冷卻水系統(tǒng)的進水、出水管，安裝新的冷卻塔，滿足車間開4臺或3臺真空泵的要求。

（3）方案一的優(yōu)點：可以從根本上解決真空水系統(tǒng)水量不足的問題滿足車間生產(chǎn)的要求。

（4）方案一的缺點：施工周朝長、施工難度大，對生產(chǎn)有影響；在目前制造連續(xù)生產(chǎn)的情況下，很難有時間對系統(tǒng)進行大的改動；費用較大。

3.2 方案二分析

（1）利用原有的進水、出水管路、冷卻塔系統(tǒng)，重新選用合適的水泵適當(dāng)增加系統(tǒng)的供水量，滿足車間開3臺真空泵的要求。

（2）利用不銹鋼板，制作一個水池，把原系統(tǒng)的管路連接到新的水池。

（3）方案二的優(yōu)點：施工周期短，施工難度較小，可以在車間停產(chǎn)期間進行施工，基本不影響生產(chǎn)；費用較小。

（4）方案二的缺點：只能保證3臺真空泵的運行水量；在夏季時，因系統(tǒng)水流量增加，又使用原有的冷卻塔的原因，冷卻水水溫可能會稍有偏高。

目前3臺真空泵運行可以保證卷接包車間、真龍車間的正常運行，而且在近期內(nèi)大量增加卷接包設(shè)備的可能性不存在（已基本沒有場地），不存在需要開4臺真空泵的情況。如果特殊情況需要開啟4臺真空泵，其中一臺可以使用自來水冷卻，作為緊急應(yīng)急。同時二次技改已在進行中，目前設(shè)備不宜進行大規(guī)模改動。

鑒于以上分析，故選擇第二方案實施。

4 方案實施

4.1 制作不銹鋼水箱

水箱的技術(shù)參數(shù)為：

水箱材料：3 mm厚的不銹鋼板；

水箱的安裝要求主要有：

（1）水箱底用100 mm工字鋼做機座，在水箱底安裝一條DN25鍍鋅排水管（含球閥閥門一個，法蘭連接），在原真空水池、制冷水池墻腳走管；

（2）水箱出水管選用DN100的水管，在管道最低處離水箱底部50 mm布管，走墻腳與真空水泵對接；

（3）在距水箱上端100 mm處安裝一條溢流管，管徑選用DN65的鍍鋅管，在原真空水池、制冷水池墻腳走管，對生銹的鋼材做防腐處理。

4.2 管線布置

將原真空系統(tǒng)回水管、水池進水管（軟水、自來水各一）、冷卻塔溢流管、位式水位計等移到新的水箱，各管道大小用原有的管徑。

4.3 水泵選型與安裝

（1）真空泵所需水量的計算

相同型號的真空泵，在不同的轉(zhuǎn)速下，真空泵所需的工作液（冷卻水）量不同。真空泵(2BE1 303-0)的標(biāo)準轉(zhuǎn)速為660 r/min，轉(zhuǎn)速范圍為446~790 r/min。在實際運行中，不同轉(zhuǎn)速的真空泵的工作液流量值必須乘以因子N（N=實際轉(zhuǎn)速/標(biāo)準轉(zhuǎn)速），如表1所示。

表1 吸氣壓力與工作液供給量對應(yīng)關(guān)系

由上可知，在標(biāo)準轉(zhuǎn)速所需的最大工作液流量為8.5 m3/h，真空泵(2BE1 303-0)最大轉(zhuǎn)速為790 r/min，那么可知實際運行時，單臺真空泵(2BE1 303-0)最大工作液流量Q為：

Q=8.5 N=8.5×790/660=10.17 m3/h

那么3臺真空泵(啟動3臺可滿足生產(chǎn)需要)最大工作液流量為3Q，即30.51 m3/h。

（2）水泵選型

現(xiàn)用的水泵為上海連城公司的立式離心水泵，型號為SLS65-160。查閱上海連城公司的立式離心水泵資料，為了避免做大的改動，我們選擇地腳安裝尺寸相同，滿足生產(chǎn)需要，型號為SLS65-200的立式離心水泵。參數(shù)如表2所示。

表2 SLS系列水泵關(guān)鍵參數(shù)

從表2可知，原設(shè)計在32米揚程時，流量為25 m3/h，不滿足使用要求。如選用SLS65-200立式離心水泵，在32米揚程時，流量會超過32.5 m3/h，電機的電流可能會偏高。在實際運行時，需人為增大水泵的出水阻力（可以用水泵出口的閥門進行調(diào)節(jié)），使水泵揚程在42.5米左右，流量為32.5 m3/h左右，其流量大于3臺真空泵的最大實際使用流量30.51 m3/h，可以滿足3臺真空泵使用需要。因此，選用型號為SLS65-200的立式離心水泵。

（3）冷卻塔選型

目前在用的冷卻塔是廣東陽江龍達集團股份有限公司生產(chǎn)的型號為DBNL3-30t的逆流式冷卻塔，處理水量為30 m3/h。參數(shù)如表3所示。

表3 DBNL3-30t型冷卻塔關(guān)鍵參數(shù)

查西門子液環(huán)式真空泵使用說明書第25頁，對工作液（冷卻水）的溫度要求：標(biāo)準溫度15℃（范圍0℃~65℃）。從真空泵對工作液（冷卻水）溫度的要求范圍來看，不是很高，但選用新的水泵流量比冷卻塔處理流量偏大，在夏季時可能水溫有點偏高，加上原有冷卻塔使用時間長，冷卻效果逐步下降，為此我們選用廣東陽江龍達集團股份有限公司生產(chǎn)的型號為DBNL3-30t的逆流式冷卻塔，其處理水量為35 m3/h。

通過充分的論證之后，確定和水系統(tǒng)的改造方案，并在原有系統(tǒng)上進行徹底的改造，調(diào)試合格后，經(jīng)全面的投入應(yīng)用后，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

5 結(jié)束語

通過恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備選型并對原有真空泵水系統(tǒng)的改造，滿足了真空泵運行用水量的要求；利用軟化水作為工作液和冷卻用水，降低循環(huán)水的硬度和運行溫度。通過改造，徹底解決真空系統(tǒng)水量不足和結(jié)垢問題，從而提高真空系統(tǒng)的出力，降低了運行成本。由此可見，真空水系統(tǒng)的循環(huán)水量以及運行水質(zhì)對水環(huán)式真空泵運行極其重要，通過水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，徹底地解決了真空泵由于結(jié)垢卡死的故障問題，減低了設(shè)備的故障率，同時提高了設(shè)備的運行效率。

[1]楊乃恒.真空獲得設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1998.

[2]朱佩峰.水環(huán)式真空泵的應(yīng)用[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2001（2）：21-22.

[3]宋 義，等.低位整機汽水組合噴射真空泵開發(fā)研究與應(yīng)用真空科學(xué)技術(shù)[J].1999（19）：12-13.