真空系統解決自吸泵自吸能力不足的工藝改進

祝永剛　趙　召（中國核電工程有限公司，北京　100840）

真空系統解決自吸泵自吸能力不足的工藝改進

祝永剛趙召
（中國核電工程有限公司，北京100840）

摘要：某廠在進行自吸泵輸送試驗時，發現在一定液位以下無法實現對廢水的正常輸送。后經過原因排查以及分析計算，最終確定由于吸程高，吸入管線過長等原因導致自吸泵的壓力損失過大，超過了自吸泵自身的最大自吸高度。通過增加一套真空系統的方法，有效地解決了自吸泵自吸能力不足的問題。本文對上述全過程進行了分析和總結，為今后解決類似自吸泵自吸能力不足的問題提供一定的借鑒和參考。

關鍵詞：自吸泵；真空系統；工藝改進；自吸能力

1　概述

自吸泵以其具有自吸功能的特點，在某些場合下比一般離心泵方便可靠，因而正在被廣泛使用。在使用、評價自吸泵的特性時，除了一般離心泵的性能要求外，還需要增加泵自吸性能方面的指標。自吸性能通常是用自吸時間和自吸高度來衡量。如果一臺自吸泵的自吸高度很高，說明其抽真空的能力很強，能達到較高的真空度。如果在某個固定的自吸高度下，自吸泵的自吸時間很短，說明其的抽氣能力很強，排氣量大。

某廠廢水接收及轉運系統主要承擔廢水接收以及對外轉運的任務。主要設備包括了一個接收槽01C、兩臺廢水泵01P-02P和四個閥門01-04V等。工藝流程簡圖如圖1所示。其中兩臺廢水泵為自吸泵，最大自吸高度為5.2m。泵安裝高度相對接收槽底3m，泵吸入管口距接收槽底20mm。

在系統安裝完成之后，進行自吸泵輸送試驗時，（1）接收槽液位560mm，已淹沒吸入管口，抽吸不出水；（2）將接收槽內液位增加至1060mm，仍然抽吸不抽水；（3）將接收槽液位增加至1580mm依舊抽吸不出水。且每次啟動時間都在10～14分鐘。該問題成為制約今后生產運行的一個難題。

圖1　廢水接收及轉運系統工藝流程簡圖

2　自吸泵工作原理及原因分析

2.1自吸泵工作原理

不需在吸入管路內充滿水就能自動地把水抽上來的離心泵。自吸泵的結構類型很多，常見的有ZX等結構類型的自吸泵；我國自主研發的NTP氣液混輸同步排吸泵；能達到自動起停的TPW透平同步排吸泵；因價格優勢快速占領市場的WFLZ等無密封自控自吸泵等，被廣泛的應用到各種化工、石油、電廠、醫藥、紡織等眾多領域。

自吸泵在啟動前應在泵殼內灌滿水（或泵殼內自身存有水）。啟動后葉輪高速旋轉使葉輪槽道中的水流向蝸殼，這時入口形成真空，使進水逆止閥門打開，吸入管內的空氣進入泵內，并經葉輪槽道到達外緣。自吸泵屬自吸式離心泵，它具有結構緊湊、操作方便、運行平穩、維護容易、效率高、壽命長，并有較強的自吸能力等優點。管路不需安裝底閥，工作前只需保證泵體內儲有定量液體即可。不同液體可采用不同材質自吸泵。

2.2原因分析及排查

2.2.1自吸泵不上料的常見原因

自吸泵在使用過程中，有時會出現不上料的問題。常見的原因有：（1）有泵體內無存水或存水不足；（2）進水管破裂或接頭漏水；（3）軸承體密封不嚴或密封失效；（4）軸承和軸套之間出現間隙；（5）葉輪損壞或松脫；（6）進水管道或葉輪流道堵塞；（7）吸水揚程過高或葉輪轉速過低。

2.2.2原因排查

針對上述7種可能，通過現場試驗進行逐一分析和排查，方法及排查結果如下：

（1）接收槽01C液位3270mm，啟動自吸泵1P可以正常出水，并且下設備間查看管道，未發現有泄漏。因此初步可以排除前6種由于泄露、松脫等機械原因造成的可能；

（2）接收槽01C液位3030mm，啟動124B03/1P可以正常出水；

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（3）接收槽01C液位2800mm，破壞真空后，啟動泵發現有短暫的排氣過程，排氣過程完成后，泵運轉正常，可以正常出水。之后關閉泵出口閥門，停泵2h，泵出口壓力表的真空度有微小的減少；

（4）接收槽01C液位2500mm，破壞真空后，啟動自吸泵1P10分鐘后吸不上水，因此初步判斷泵的自吸高度極限在2500mm～2800mm之間。

2.2.3原因確定

自吸泵的損失主要包括四個部門，分別為原動力損失、機械損失、容積損失和水利損失。經過分析四類不同的損失，初步判斷可能由于吸水揚程過高或葉輪轉速過低導致自吸泵在一定液位高度范圍內無法抽吸液體的現象發生。具體原因分析如下：

（1）自吸泵的吸入管道距離接收罐底的只有20mm距離，估算有2m左右的壓力損失；

（3）現場布置中由于管線較長以及彎頭、閥門等產生的壓力損失估算有1.5m的壓力損失。

以上三項合計產生的壓力損失為6.5m，超過自吸泵的最大自吸高度5.2m。由此可以判斷造成自吸泵不上料的根本原因為自吸泵的自吸能力有限，現場布置中系統本身所產生的壓力損失已經大于泵的自吸能力。因此導致在低于2800mm的液位時自吸泵無法正常抽吸廢水。

3　工藝改進

提高自吸泵自吸能力的方法有多種，通常來說可以分為兩大類。一類是對泵體機構進行改造，另一類是工藝流程改進。通過泵體改造已經在石油化工企業得到了很好的應用。而某廠的泵房位置已確定，無法改變管線的走向，用以縮短進口管線。且重新采購高自吸能力離心泵的費用過高，因此綜合各種因素，考慮通過工藝流程改進的方法，即增加真空系統，使廢液吸入自吸泵，來實現自吸泵的正常使用。

3.1改進后的工藝流程

通過工藝改進，增加一個容積為200L的真空罐02C、一臺抽氣速率為8L/s的真空泵03P、五個氣開式波紋管截止閥05V-09V以及相應的不銹鋼管道，如圖2所示。

3.2操作說明

接收槽在液位在2800mm以上時，可正常啟動廢水泵01P-02P輸送液位。低于2800mm時，在啟動廢水泵01P-02P前，關閉06V、05V、09V，打開真空泵03P的進、出氣閥07V和08V。啟動真空泵，使真空罐02C內形成負壓，待真空罐壓力穩定后，打開06V，在廢水泵01P-02P的進口管道內形成負壓，將廢水吸入廢水泵01P-02P的進口管道內。

當檢測到真空罐02C內液位上升時，打開廢水泵01P-02P進、出水閥，啟動廢水泵，并關閉真空罐進水閥06V，停運真空泵并關閉進氣閥07V和出氣閥08V，廢水泵01P-02P進行正常運行。

當廢水輸送完成之后，打開真空罐02C的氣閥09V，破壞真空罐真空，打開真空罐出口管道上的排水閥05V，將吸入真空罐02C中的廢液排入廢水泵01P-02P的進口管道，通過自流方式返回接收槽中。

4　改進效果和結論

通過增加一套真空系統，在不改變現有設備的基礎上，消除了自吸泵在一定液位時自吸能力不足的現象，實現了一次試車成功。在2800mm以下的液位，自吸泵從啟動到正常運行用時不到1min，且泵啟動后的各項運行參數均符合要求。

通過實踐證明，在某些特定情況下，通過增加真空系統的方法，可以有效的較少系統的壓力損失，從側面提高自吸泵的自吸性能，可以為今后其他行業解決自吸泵不上料的問題提供借鑒和參考。

參考文獻

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圖2　工藝改進后的流程簡圖

中圖分類號：TH317

文獻標識碼：A

作者簡介：祝永剛，男，畢業于天津大學環境化工專業，碩士研究生，就職于中國核電工程有限公司調試部，工程師。趙召，男，畢業于哈爾濱工程大學核工程與核技術專業，大學本科，就職于中國核電工程有限公司調試部，助理工程師。