一、降低泵的振動與噪聲

自從滑閥式真空泵問世以來,它的運動部件的慣性力和慣性力矩所產(chǎn)生的振動一直引起人們注意,五十多年來,人們對此做了大量工作,但至今尚未徹底解決。

美國Kinney公司首創(chuàng)的“三缸結(jié)構”滑閥泵與目前國內(nèi)單缸外置雙平衡式結(jié)構的滑閥泵完全不同,它可以實現(xiàn)滑閥組件的自身平衡而無需外加配重,其結(jié)構見圖1所示。

1. 結(jié)構特點

   （1）三缸內(nèi)平衡,使泵具有在運轉(zhuǎn)時基本無振動的特點。

圖1.三缸結(jié)構的外形圖

圖2是Kinney滑閥泵內(nèi)置三缸平衡力的示意圖,中間為長滑閥組件,兩側(cè)各為等長的短滑閥組件,短滑閥組件的長度為長滑閥組件的1/2,它們之間的位置相差180°。如長滑閥所產(chǎn)生的慣性力為F,則短滑閥所產(chǎn)生的慣性力為F/2,因此慣性力和慣性力矩大小相等而方向相反,即

F=F/2+F/2

  F×L/2=F×L/2

F為長滑閥組件的慣性力

   F=eG/g×(?n/30)²

式中:e—偏心輪的偏心距,m

          G?偏心輪的重量,N

    g?重力加速度,m/s²

    n?泵的轉(zhuǎn)速,r/min

    圖2.內(nèi)置三缸慣性力和慣性力矩平衡圖

用該平衡方法使得泵在運轉(zhuǎn)時滑閥組件所產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩可以完全抵消,是當今滑閥泵平衡效果最好的一種方法。

  （2）泵的噪聲低

由于該泵運轉(zhuǎn)平衡性好,再加上泵內(nèi)有一系列降低噪聲措施,使泵的噪聲遠遠低于國家標準規(guī)定的同規(guī)格產(chǎn)品的噪聲指標,其實測噪聲值為70dB(A)。

  （3）安裝簡便

這種三缸內(nèi)平衡的設計理念,可使滑閥泵的安裝無需地腳螺栓,無需特殊的地基,可以安放在任何能支撐其重量的地面或臺架上,因而大大方便了用戶的使用。

  （4）強制供油,確保潤滑

該泵配有高壓油泵,對泵腔內(nèi)進行強制供油潤滑,使泵在13000Pa下可以長期連續(xù)工作,這種高于國家標準規(guī)定指標10倍的高壓下運行特性,對于大容器的預抽和頻繁從大氣抽至真空只有重量意義,使泵使用范圍更為廣泛,運行更加可靠。

  （5）抽除水蒸汽的能力強

該泵除了裝有氣鎮(zhèn)閥外,還有一個大的油箱,對污染是有較高的承受能力。大的儲油箱可以收集相當容量的冷凝液,然后可以從泵中排出。

2. 性能測試結(jié)果

我們對上海凱尼生產(chǎn)的三缸結(jié)構滑閥泵按照美國滑閥泵標準的試驗程序進行了測試,結(jié)果如下:

1. 極限壓力試驗

5分鐘 1.8Pa(全壓強) 0.6Pa(分壓強)

15分鐘1.6Pa(全壓強) 0.5Pa(分壓強)

2. 5%氣鎮(zhèn)量試驗

15分鐘65Pa

3. 入口敞開大氣 15分鐘試驗

4. 入口壓力53200Pa 15分鐘試驗

5. 入口壓力26600Pa 1小時耐久性試驗

6. 最終極限壓力恢復試驗

2分鐘1.33Pa(全壓強)0.5Pa(分壓強)

二、處理大量水蒸汽和揮發(fā)性氣體

1.水蒸汽處理裝置

在電工產(chǎn)品行業(yè)如變壓器、互感器、電容器等真空干燥的工藝過程中,要求真空系統(tǒng)在某一特定壓力范圍能抽除大量的水蒸汽和溶劑,而且在干燥終止時,必須要達到較低的極限壓力。例如一臺中型變壓器,其中絕緣材料的含水量高達400～500kg,整個干燥周期為70小時,要求真空系統(tǒng)在45mbar的入口壓力下,在48小時內(nèi)抽除90～95%的含水量,即每小時抽水蒸氣的能力要在15公斤左右,而且在干燥結(jié)束后仍然恢復到原有的極限壓力10^-2mbar。

美國Kinney公司開發(fā)了一種三缸滑閥泵與液環(huán)泵串連的蒸汽處理真空系統(tǒng),這種裝置對于在濕式工藝中能保持低的入口壓力或處理大量蒸汽是十分有利的。

1. 裝置特點

●能處理大量可凝性氣體或揮發(fā)性氣體。

●被抽蒸汽不會在泵中被冷凝,減少了對金屬表面的腐蝕。

●避免了油的污染,換油次數(shù)大大減少,運行成本顯著降低。

●消除了由于油被污染所造成的性能降低現(xiàn)象。

●在濕式工藝中能維持低的工作壓力。

②結(jié)構原理(圖3)

圖3.蒸汽處理裝置結(jié)構原理圖

●在真空狀態(tài)下,當水或蒸汽的溫度高于沸點時,它們是以氣體狀態(tài)進入泵腔。

●滑閥泵本身是一個加熱源,液環(huán)泵是給滑閥泵的分離器提供一個低壓,所以排出 到分離器的水或其他蒸汽亦是處在真空狀態(tài),而且溫度高到足以使它們保持在氣體狀態(tài),任何微小的液滴都會在分離器內(nèi)被蒸發(fā)。

●排到液環(huán)泵的水或其它蒸汽,由于液環(huán)泵內(nèi)的溫度比較低,它們被冷凝后成為密封液的一部分。

③工藝參數(shù)及控制

●工作油溫:為了防止蒸汽在泵內(nèi)被冷凝,這種泵的油溫必須足夠的高,一般設定在60～75℃范圍,而高于80℃的油溫會使泵油被氧化,這個所要求的油溫可以通過自動調(diào)節(jié)進入到滑閥泵的冷卻水量來控制。

●調(diào)節(jié)滑閥泵分離器中的壓力:假如在處理水蒸汽時,滑閥泵工作在65℃,則安裝在滑閥泵排氣管道上的真空溢流閥要設定在15000～20000Pa,即低于水在65℃下的飽和蒸汽壓。

●油泵壓力:油泵在真空狀態(tài)下要能夠正常運行,油壓必須保持在0.2MPa～0.4MPa,連續(xù)供油。

④抽除水蒸汽的實驗

我們對上海凱尼生產(chǎn)的KT300&SZ-2組成的水蒸汽處理裝置進行了測試。從表1.所示的測得結(jié)果表明：該裝置的抽水蒸汽能力高達18公斤/時。

表1.KT300&SZ-2系統(tǒng)抽除水蒸汽實驗

2.羅茨水環(huán)真空機組：

在許多化工、制藥等行業(yè)的真空蒸餾、濃縮、脫水、干燥的工藝過程，不但要求真空系統(tǒng)能抽除一定量的水蒸汽和可凝性氣體，還要求真空系統(tǒng)能維持在某一壓強下運行。這種羅茨水環(huán)真空機組在化工、制藥等行業(yè)應用十分普遍。圖4表示JZJS-600*150*75型羅茨泵水環(huán)泵真空機組示意圖。表2列出了各種羅茨水環(huán)真空機組達到的極限壓力。

表2.各種羅茨水環(huán)真空機組的極限壓力

這種羅茨水環(huán)真空機組在化工行業(yè)亦可用于抽除腐蝕性氣體和溶劑。當抽除腐蝕性氣體時，羅茨泵的泵體和轉(zhuǎn)子以及水環(huán)泵的泵體和葉輪都必須由316L不銹鋼制成，或采用化學表面處理技術在接觸工藝氣體部位涂上一層美多斯（NEDOX）。這種涂層的特點是耐磨性好、不粘、不剝落，經(jīng)過熱處理后表面硬度可達Hv750~1000，涂層厚度為10~15μm。當這種羅茨水環(huán)真空機組需要抽除溶劑時，水環(huán)泵的工作液必須與被抽溶劑相兼容，并采用工作液閉式循環(huán)系統(tǒng)。

圖4.JZJS-600*150*75型羅茨水環(huán)真空機組示意圖

注：KLRC-200水環(huán)泵S=6M³/min

在設計或選用這類羅茨水環(huán)真空機組時，應考慮下列幾點：

·確定真空機組主泵的抽速S

83.14：氣體常數(shù)

T_G：氣體入口溫度[K]

P_A：工作壓力 [mbar]

Q：被抽除的水蒸汽/可凝性氣體的氣體量 [kg/h]

M：水蒸汽/可凝性氣體分子量 [kg/kmol]

·水環(huán)泵實際抽速的換算

因為樣本上給出的額定抽速是指水環(huán)泵采用15℃水作為工作液的值。工作液溫度的變化將會嚴重影響泵的實際抽速。如果泵的工作液溫度不在15℃時，則泵的實際抽速按下述公式換算：

式中：S —在P₁壓力時泵的實際抽速；

S₁₅—泵采用15℃水作為工作液，在P₁壓力時抽速；

P₁—入口壓力，托；

P_C—水在實際溫度時的飽和蒸汽壓；

13.3—水在15℃溫度時的飽和蒸汽壓。

·羅茨泵與羅茨泵抽速的配比

由于羅茨泵的抽氣效率η=K₀/K₀+K_th K₀為零流量壓縮比，一般在30-50之間。K_th為羅茨泵與羅茨泵的抽速比。為了使羅茨泵的抽氣效率η>0.9，建議其抽速比在2-4。

·羅茨泵與水環(huán)泵的配比

由于這種羅茨水環(huán)真空機組在正常工作壓力下，其羅茨泵出口壓力與進口壓力之差，對于小泵不得超過8000Pa，對于大泵不得超過5000Pa，如果超過這亇最大允許壓差，會造成羅茨泵的過載和發(fā)熱，甚至會產(chǎn)生嚴重的熱膨脹而引起轉(zhuǎn)子被卡死。因此羅茨泵與水環(huán)泵的抽速比，建議在1.5-2之間。