水環(huán)真空泵的選型與應(yīng)用探討

趙業(yè)　劉書準(zhǔn)

摘 要 當(dāng)前，很多行業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)都會使用到真空泵，水環(huán)真空泵以其自身的諸多優(yōu)點，在各個行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用是最為廣泛的。但是，在實際的生產(chǎn)過程當(dāng)中，不同行業(yè)和不同生產(chǎn)需求，對于水環(huán)真空泵的要求是各不相同的，必須要科學(xué)、合理選型，才能確保其在生產(chǎn)當(dāng)中發(fā)揮出最佳效用，并減少能源消耗。本文基于作者自身的實際工作經(jīng)驗，首先簡單分析了水環(huán)真空泵的基本原理，然后主要對水環(huán)真空泵的選型與應(yīng)用進(jìn)行了探討，以期能為相關(guān)工作的實踐提供參考。

關(guān)鍵詞 水環(huán)真空泵；原理；選型；應(yīng)用

中圖分類號 TB75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0100-02

在生產(chǎn)過程當(dāng)中，對于水環(huán)真空泵的應(yīng)用，必須要了解其基本原理，并科學(xué)、合理的選型，這樣才能更好的滿足生產(chǎn)需求，保障正常生產(chǎn)。

1 水環(huán)真空泵的基本原理

水環(huán)真空泵在運行當(dāng)中，主要以水液作為工作介質(zhì)，整個運行工作過程可以分為三個步湊，第一是吸氣、第二是壓縮、第三是排氣。在這個過程當(dāng)中，葉輪會通過高速的旋轉(zhuǎn)，將水液甩向四周，同時在離心力的作用影響之下，形成厚度基本相等的圓形封閉水環(huán)葉片，水環(huán)的中空部，還會形成數(shù)個空腔。葉輪在泵腔內(nèi)的安裝位置不是正中，而是偏心安裝，具體位于泵腔上方，葉輪輪轂與水環(huán)內(nèi)表面相切，在泵腔下方，葉片與水環(huán)內(nèi)表面相接觸。以葉輪正上方為起點，旋轉(zhuǎn)前半周即180°，空腔逐漸的增大，腔內(nèi)為負(fù)壓，吸氣口與其相同，將空氣吸入，然后空腔和吸氣口隔絕。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到下半周后，水進(jìn)入空腔內(nèi)部，實現(xiàn)對氣體的壓縮。此時水的動能便被轉(zhuǎn)換成為了壓力能，隨著排氣口的連接、相通，就可以有效排出壓縮氣體[1]。

水環(huán)真空泵之所以在各領(lǐng)域當(dāng)中都得到了廣泛的應(yīng)用，主要是因為其具有幾個顯著的優(yōu)點，例如其構(gòu)造相對簡單、制造精度、制造要求相對較低，所以成本不高，同時其結(jié)構(gòu)較小，所占的空間不大，在其運行工作過程當(dāng)中，壓縮氣體的溫度不會產(chǎn)生明顯的變化，非常適合用于易爆、易燃等特殊氣體的抽放。再者，運行過程當(dāng)中，其內(nèi)部不存在金屬摩擦，所以不用潤滑，與其他類型的真空泵相比，可以使用的時間更長，其葉輪和泵體之間的密封主要依靠水，所以密封效果較為優(yōu)良。最后，其操作相當(dāng)簡便，維護(hù)也更為容易。

當(dāng)然，水環(huán)真空泵也具有其自身的缺點，例如其能效較低，通常情況下只能達(dá)到30%左右，最好的情況下才能達(dá)到50%。另外，其真空度比較低，在飽和蒸汽壓的限制影響下，壓強(qiáng)通常為2 000Pa到4 000Pa。

2 水環(huán)真空泵的選型與應(yīng)用

在實際的生產(chǎn)工作當(dāng)中，對于水環(huán)真空泵的應(yīng)用，必須要考慮到生產(chǎn)需求和真空泵的性能參數(shù)。

2.1 氣量的定義以及其測算方式

氣量是水環(huán)式真空泵的一個重要參數(shù)，在選型和應(yīng)用過程當(dāng)中，需要對此尤為注意。這里說提到的氣量包括2個方面，一個是水環(huán)真空泵氣量，另一個是水環(huán)壓縮機(jī)氣量。前者指的是在出口為1 013.25hPa的大氣壓強(qiáng)和一定真空度下，一定時間內(nèi)，泵入口所流通的氣體的體積。后者指的是，在入口大氣壓為1 013.25hPa和特定排氣壓力條件下，一定時間內(nèi)，壓縮機(jī)入口所流通的氣體的體積[2]。

在對水環(huán)真空泵進(jìn)行氣量測算的過程當(dāng)中需要注意，由于水環(huán)真空泵采用水作為工作液，在真空泵的運行過程當(dāng)中，水的溫度會因為各種因素而發(fā)生變化，例如排氣壓力、氣體溫度等等，所以在測算過程當(dāng)中必須要考慮到這一點，要確保入口處的氣體為空氣，且環(huán)境大氣壓要達(dá)到1 013.25hPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓，水溫要為15℃，環(huán)境溫度要為20℃，環(huán)境當(dāng)中的空氣相對濕度要為70%，最后泵的轉(zhuǎn)速要達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速。在這些條件下進(jìn)行測算，才能取得更準(zhǔn)確的結(jié)果。如果確實因為環(huán)境的限制，某些條件不符合，可以通過換算來得出準(zhǔn)確結(jié)果，但是過程可能相對更加的復(fù)雜。

2.2 氣量的計算公式

為了滿足不同行業(yè)和不同生產(chǎn)需求，水環(huán)真空泵當(dāng)前的型號種類較多，就我國而言，被最多使用的水環(huán)真空泵為2BEA、2BEC和SK系列，單級單作用泵的氣量計算公式為：

Q=uBr22（1-y2）nη容。

在上面的這個公式當(dāng)中，u所代表的是泵中的葉片排擠指數(shù)，B為葉輪寬度，r2為葉片外圓的半徑，y為葉輪輪轂比，其中y的值我們可以通過計算得到，即，r1為葉輪輪轂半徑，n為葉輪轉(zhuǎn)動速度，η容為泵的容積效率。在正常的情況下，根據(jù)泵的型號我們可以知道泵的容積效率、葉輪外圓半徑、輪轂比、葉片排擠指數(shù)、葉輪寬度等參數(shù)，其氣量受葉輪轉(zhuǎn)速的影響是較大的，并且它們之間相互存在正相關(guān)關(guān)系。因此，如果我們想要改變或是要求水環(huán)真空泵達(dá)到一定的氣量，一方面可以通過型號的選擇來實現(xiàn)，另一方面也可以調(diào)整葉輪轉(zhuǎn)速，其最佳的方案是既要滿足生產(chǎn)需求，還要降低能耗。

2.3 軸功率與轉(zhuǎn)速之間的聯(lián)系

在前文當(dāng)中，我們已經(jīng)對水環(huán)真空泵的基本原理進(jìn)行了簡單的介紹，可以發(fā)現(xiàn)其運動模式和水輪機(jī)存在相似。例如，一水環(huán)真空泵（型號：2BEA253），它的葉輪達(dá)到每分鐘740轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時，它的功率能夠達(dá)到53kW，如果其轉(zhuǎn)速達(dá)到了每分鐘820轉(zhuǎn)，則其軸功率會提升到64kW，在總體的效率方面，會增加21%。也就是說，當(dāng)我們購買選用了某一特定型號的水環(huán)真空泵，如果想要減少其能耗，提升其使用效率，可以通過提高其轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)[3]。

2.4 水環(huán)真空泵的選擇

一般情況下，我們對于水環(huán)真空泵的選擇必須要首先符合生產(chǎn)需求，其次是要能夠達(dá)到減少能耗的目的，這是選擇水環(huán)式真空泵應(yīng)當(dāng)堅持的基本原則。如果水環(huán)真空泵的轉(zhuǎn)速不同，其氣量和軸功率也是不同的，在實際的使用當(dāng)中，為了能夠使氣量達(dá)到需求的標(biāo)準(zhǔn)，可以采取一定的措施。

例如，在入口壓力為400hPa的常見情況之下，要求水環(huán)真空泵能夠達(dá)到每分鐘500m3的氣量，當(dāng)前有很多的型號都能夠做到，例如2BEC40和2BEC42以及2BEC50等，但是它們達(dá)到這一要求的轉(zhuǎn)速卻不同，2BEC40需要每分鐘590轉(zhuǎn)，才能達(dá)到500m3的氣量，而2BEC42需要430轉(zhuǎn)，2BEC50僅需160轉(zhuǎn)，考慮到它們的差異，應(yīng)當(dāng)如何來具體選擇呢？如果選用第一方案，通過相關(guān)的計算我們便可以知道，其轉(zhuǎn)速每分鐘570轉(zhuǎn)，氣量能達(dá)到130m3，同時其葉片外圓線在移動過程當(dāng)中的速度，可以達(dá)到每秒23.3m，在這樣的條件之下，軸功率167kW，每分鐘比功率==1.28kW/m3；如果選用第二方案，通過相關(guān)的計算我們便可以知道，其轉(zhuǎn)速每分鐘390轉(zhuǎn)，氣量能達(dá)到127m3，外圓線在移動過程當(dāng)中的速度，可以達(dá)到每秒13.1m，在這樣的條件之下，軸功率125kW，每分鐘比功率為0.99kW/m3；而如果選擇第三方案，通過相關(guān)的計算我們便可以知道，其轉(zhuǎn)速每分鐘240轉(zhuǎn)，氣量能達(dá)到130m3，外圓線在移動過程當(dāng)中的速度，可以達(dá)到每秒13.1m，在這樣的條件之下，軸功率125kW，比功率為每分鐘0.96kW/m3[4]。通過研究、計算和實踐可以發(fā)現(xiàn)，與方案一和方案三相比較，方案二是最佳的一種方案，它可以非常好的提高水環(huán)真空泵使用效率，并減少能耗。

3 結(jié)論

水環(huán)真空泵在各個行業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)當(dāng)中，都扮演著重要的角色，發(fā)揮著重要的作用，而為了使其能夠在生產(chǎn)當(dāng)中發(fā)揮出更高、更好的效用，我們則必須要科學(xué)、合理的對水環(huán)真空泵進(jìn)行選型，確保其能夠切實的滿足生產(chǎn)需求，同時減少和節(jié)省能耗，這樣才能更好地促進(jìn)社會生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉坤.水環(huán)真空泵應(yīng)用處理分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（18）：92.

[2]劉琴.水環(huán)式真空泵在煤礦中的應(yīng)用[J].企業(yè)改革與管理，2015（6）：181.

[3]金艷鋒.水環(huán)式真空泵工作水改造應(yīng)用小結(jié)[J].化肥工業(yè)，2013（2）：69-70.

[4]趙炬明.水環(huán)式真空泵抽氣系統(tǒng)在中小型機(jī)組中的應(yīng)用[J].吉林電力，2003（6）：15-18.