水環真空泵的選型與應用探討

趙業　劉書準

摘 要 當前，很多行業領域的生產都會使用到真空泵，水環真空泵以其自身的諸多優點，在各個行業領域當中的應用是最為廣泛的。但是，在實際的生產過程當中，不同行業和不同生產需求，對于水環真空泵的要求是各不相同的，必須要科學、合理選型，才能確保其在生產當中發揮出最佳效用，并減少能源消耗。本文基于作者自身的實際工作經驗，首先簡單分析了水環真空泵的基本原理，然后主要對水環真空泵的選型與應用進行了探討，以期能為相關工作的實踐提供參考。

關鍵詞 水環真空泵；原理；選型；應用

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

在生產過程當中，對于水環真空泵的應用，必須要了解其基本原理，并科學、合理的選型，這樣才能更好的滿足生產需求，保障正常生產。

1 水環真空泵的基本原理

水環真空泵在運行當中，主要以水液作為工作介質，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。在這個過程當中，葉輪會通過高速的旋轉，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葉片，水環的中空部，還會形成數個空腔。葉輪在泵腔內的安裝位置不是正中，而是偏心安裝，具體位于泵腔上方，葉輪輪轂與水環內表面相切，在泵腔下方，葉片與水環內表面相接觸。以葉輪正上方為起點，旋轉前半周即180°，空腔逐漸的增大，腔內為負壓，吸氣口與其相同，將空氣吸入，然后空腔和吸氣口隔絕。繼續旋轉到下半周后，水進入空腔內部，實現對氣體的壓縮。此時水的動能便被轉換成為了壓力能，隨著排氣口的連接、相通，就可以有效排出壓縮氣體[1]。

水環真空泵之所以在各領域當中都得到了廣泛的應用，主要是因為其具有幾個顯著的優點，例如其構造相對簡單、制造精度、制造要求相對較低，所以成本不高，同時其結構較小，所占的空間不大，在其運行工作過程當中，壓縮氣體的溫度不會產生明顯的變化，非常適合用于易爆、易燃等特殊氣體的抽放。再者，運行過程當中，其內部不存在金屬摩擦，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良。最后，其操作相當簡便，維護也更為容易。

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

2 水環真空泵的選型與應用

在實際的生產工作當中，對于水環真空泵的應用，必須要考慮到生產需求和真空泵的性能參數。

2.1 氣量的定義以及其測算方式

氣量是水環式真空泵的一個重要參數，在選型和應用過程當中，需要對此尤為注意。這里說提到的氣量包括2個方面，一個是水環真空泵氣量，另一個是水環壓縮機氣量。前者指的是在出口為1 013.25hPa的大氣壓強和一定真空度下，一定時間內，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，壓縮機入口所流通的氣體的體積[2]。

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

2.2 氣量的計算公式

為了滿足不同行業和不同生產需求，水環真空泵當前的型號種類較多，就我國而言，被最多使用的水環真空泵為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中，u所代表的是泵中的葉片排擠指數，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為葉輪轉動速度，η容為泵的容積效率。在正常的情況下，根據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、葉輪寬度等參數，其氣量受葉輪轉速的影響是較大的，并且它們之間相互存在正相關關系。因此，如果我們想要改變或是要求水環真空泵達到一定的氣量，一方面可以通過型號的選擇來實現，另一方面也可以調整葉輪轉速，其最佳的方案是既要滿足生產需求，還要降低能耗。

2.3 軸功率與轉速之間的聯系

在前文當中，我們已經對水環真空泵的基本原理進行了簡單的介紹，可以發現其運動模式和水輪機存在相似。例如，一水環真空泵（型號：2BEA253），它的葉輪達到每分鐘740轉的轉速時，它的功率能夠達到53kW，如果其轉速達到了每分鐘820轉，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，當我們購買選用了某一特定型號的水環真空泵，如果想要減少其能耗，提升其使用效率，可以通過提高其轉速來實現[3]。

2.4 水環真空泵的選擇

一般情況下，我們對于水環真空泵的選擇必須要首先符合生產需求，其次是要能夠達到減少能耗的目的，這是選擇水環式真空泵應當堅持的基本原則。如果水環真空泵的轉速不同，其氣量和軸功率也是不同的，在實際的使用當中，為了能夠使氣量達到需求的標準，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，要求水環真空泵能夠達到每分鐘500m3的氣量，當前有很多的型號都能夠做到，例如2BEC40和2BEC42以及2BEC50等，但是它們達到這一要求的轉速卻不同，2BEC40需要每分鐘590轉，才能達到500m3的氣量，而2BEC42需要430轉，2BEC50僅需160轉，考慮到它們的差異，應當如何來具體選擇呢？如果選用第一方案，通過相關的計算我們便可以知道，其轉速每分鐘570轉，氣量能達到130m3，同時其葉片外圓線在移動過程當中的速度，可以達到每秒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，通過相關的計算我們便可以知道，其轉速每分鐘390轉，氣量能達到127m3，外圓線在移動過程當中的速度，可以達到每秒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，通過相關的計算我們便可以知道，其轉速每分鐘240轉，氣量能達到130m3，外圓線在移動過程當中的速度，可以達到每秒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、計算和實踐可以發現，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真空泵使用效率，并減少能耗。

3 結論

水環真空泵在各個行業領域的生產當中，都扮演著重要的角色，發揮著重要的作用，而為了使其能夠在生產當中發揮出更高、更好的效用，我們則必須要科學、合理的對水環真空泵進行選型，確保其能夠切實的滿足生產需求，同時減少和節省能耗，這樣才能更好地促進社會生產。

參考文獻

[1]劉坤.水環真空泵應用處理分析[J].中國新技術新產品，2015（18）：92.

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

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

[4]趙炬明.水環式真空泵抽氣系統在中小型機組中的應用[J].吉林電力，2003（6）：15-18.