水環(huán)真空泵選型與應(yīng)用特點分析

宋志新(新疆中泰化學(xué)阜康能源有限公司，新疆 烏魯木齊 831500）

由于水環(huán)真空泵的自身特點，例如結(jié)構(gòu)簡單、使用便捷、養(yǎng)護方便等使其在多個領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用。并且由于其能實現(xiàn)各種高危氣體的等溫壓縮，安全的輸送等優(yōu)點所以在煤礦等危險行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

1 水環(huán)真空泵綜述

1.1 氣量的定義以及其測算方式

水環(huán)真空泵的氣量，即當(dāng)水環(huán)真空泵在一定的真空度以及出口為1013.25hPa的大氣壓強下時，在特定時間段內(nèi)通過泵入口流通的氣體體積。水環(huán)壓縮機的氣量，即當(dāng)在特定排氣壓力條件下以及入口大氣壓為1013.25hPa時，在特定時間段內(nèi)通過壓縮機入口的氣體體積。這一標(biāo)準(zhǔn)不僅適用于我國，在國外同樣適用。

在測試過程中需要注意的地方有：1、水環(huán)真空泵以水這種液體作為機械的工作液，而水溫會隨氣體溫度以及排氣壓力等因素的影響發(fā)生變化，所以進行測試時需要對各項因素有一定的要求。①保證水環(huán)真空泵入口處的氣體為空氣；②保證環(huán)境大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即1013.25hPa，環(huán)境溫度為20℃；③水溫保持為15℃；④環(huán)境空氣相對濕度保持為70%；⑤水環(huán)真空泵轉(zhuǎn)速為其規(guī)定轉(zhuǎn)速。若測試地點的各項條件不能滿足上述要求，可以通過某種方式的換算最終得出結(jié)果。在煤礦行業(yè)應(yīng)用過程中需要注意的是，由于其具體使用環(huán)境的限制，在選用型號之前需要依據(jù)自身礦井的具體情況對水患真空泵的氣量進行換算。在換算出結(jié)果之后，按照水環(huán)真空泵性能曲線進行其型號的選用。

1.2 氣量的計算公式概述

水環(huán)真空泵根據(jù)其功用的不同有不同的型號，當(dāng)前在我國被廣泛使用的型號包括2BEA，2BEC以及SK系列單級單作用水環(huán)真空泵的氣量計算公式為：

葉上式中，u表示水環(huán)真空泵中葉片排擠指數(shù)；B表示水環(huán)真空泵中葉輪的寬度；r2表示的是水環(huán)真空泵中輪中葉片的外圓半徑；y表示的是水環(huán)真空泵中葉輪的輪轂比，而y的值可以通過計算得出，y=；r1表示水環(huán)真空泵中葉輪輪轂的半徑；n表示其葉輪的轉(zhuǎn)動速度；η容表示的是水環(huán)真空泵中泵的容積效率。通常情況下，水環(huán)真空泵中由于型號的確定，其葉輪寬度，葉片排擠指數(shù)，輪轂比，葉輪外圓半徑以及泵的容積效率都是已知的，所以說其氣量大小受葉輪轉(zhuǎn)速影響較大，并且呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。從公式1中可知，想要對水環(huán)真空泵的氣量進行改變，可以從改變泵的型號入手，或者直接改變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速，所以如何實現(xiàn)對水環(huán)真空泵的最佳使用是使用單位需要注意的問題。通常情況下，在保證性能的前提下盡量選用高功效、低能耗的泵是最佳方案。

2 軸功率綜述

2.1 軸功率與轉(zhuǎn)速之間的聯(lián)系

在機械分類中，水環(huán)真空泵屬于葉片式機械。其工作原理是利用葉輪的旋轉(zhuǎn)這種形式來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。在進行氣體的吸入時葉輪將轉(zhuǎn)動的動能轉(zhuǎn)化為水環(huán)的動能，然后水環(huán)中會形成一個低壓空氣腔，將外部氣體吸入其中；排氣階段，水環(huán)運動形成的動能實現(xiàn)了空氣的壓縮以及排氣葉輪的運動。這種運動模式與水輪機有一定的相似之處。

以型號為2BEA253的水環(huán)真空泵為例，當(dāng)其葉輪轉(zhuǎn)速為740r/min時，其軸功率可以達到53kW，當(dāng)其轉(zhuǎn)速增加至820r/min時，軸功率達到了64kW，總體效率增加了21%。所以當(dāng)購置了特定型號的泵時，想要提升其使用效率，降低水環(huán)真空泵的耗能，可以通過提升其轉(zhuǎn)速這一方式來實現(xiàn)。

2.2 水泵的選擇

我國水環(huán)真空泵在銷售時可以實現(xiàn)顧客根據(jù)自身需求選擇轉(zhuǎn)速，在這種情況下，選擇的首要原則就是高效率、低能耗。在不同轉(zhuǎn)速下，水環(huán)真空泵的氣量與軸功率都是不相同的，所以想要達成其規(guī)定的氣量，能采取的措施也有許多。以入口壓力400hPa時在規(guī)范環(huán)境下能達到500m3/min氣量為例，能實現(xiàn)這一條件的水環(huán)真空泵型號有2BEC40、2BEC42、2BEC50等，在上述條件下其轉(zhuǎn)速分別為590r/min、430r/min以及160r/min，在這種情況下該如何正確的進行選擇，需要針對這些問題進行具體的分析。

當(dāng)選用第一種方案時，計算可得其轉(zhuǎn)速為570r/min，氣量為130m3/min，葉片外圓線速度為23.3m/s，此時軸功率為167kW，；當(dāng)選用第二種方案時，轉(zhuǎn)速為390r/min,氣量為127m3/min,葉片外圓線速度為13.1m/s，此時的軸功率為125kW，比功率為0.99kW/m3/min；當(dāng)選用第三種方案時，轉(zhuǎn)速值為240r/min，氣量值為130m3/min，葉片外圓速度達到了13.1m/s，軸功率為125kW，比功率為0.96kW/m3/min。將這些值帶入具體使用中可知，想要更好的實現(xiàn)節(jié)能與使用效率的平衡，方案二為最佳。

3 結(jié)語

水環(huán)真空泵由于其技術(shù)的先進性，在各行業(yè)中應(yīng)用都能取得顯著的效果，如何更好的保證其使用中的效率與成本是當(dāng)前據(jù)需解決的問題。依據(jù)本文的觀點，進行水環(huán)真空泵的選用時首先需要保證其正常使用，在滿足自身具體需求的情況下通過控制葉輪的轉(zhuǎn)速等因素達成對其使用效率的控制。

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