真空泵引水、真空虹吸

發(fā)布日期：2012-2-10            瀏覽數(shù)：26

一、基礎(chǔ)知識
    1、真空的概念
    “真空”一詞來自拉丁語“vacuum”，原意為“虛無”、“空的”。 真空是指在給定空間內(nèi)低于環(huán)境大氣壓力的氣體狀態(tài)，即該空間內(nèi)的氣體分子密度低于該地區(qū)大氣壓力的氣體分子密度，并不是沒有物質(zhì)的空間。水環(huán)真空泵應(yīng)用于低真空(105—103 Pa)領(lǐng)域
    2、真空的測量單位
    在真空技術(shù)中，表示處于真空狀態(tài)下氣體稀薄程度的量稱為真空度，可用壓力、分子數(shù)密度、平均自由程和形成一個(gè)單分子層的時(shí)間常數(shù)等來表征，但通常用氣體的壓力(剩余壓力)值來表示。氣體壓力越低，表示真空度越高；反之，壓力越高，真空度越低。
    法定的壓力計(jì)量單位為帕［帕斯卡］，符號為Pa
    1Pa=1N.m-2 此外，還可用真空度的百分?jǐn)?shù)作測量單位。

 

    δ——真空度百分?jǐn)?shù)(%)    P——壓力(Pa)   Pb-P 表示真空壓力表讀數(shù)，表壓力(用Pe表示) 真空度百分?jǐn)?shù)δ(%)與壓力P對照表

    3、單位換算
    1atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)=1013.25hPa(百帕)
    1mmHg(毫米汞柱)=1Torr(托)=1.333 hPa(百帕)
    1bar(巴)=1000 hPa(百帕)
    1mbar(毫巴)=1 hPa(百帕)
    １inHg(英寸汞柱)=25.4mmHg(毫米汞柱)=33.8 hPa(百帕)

    4、相關(guān)術(shù)語
    ◇氣量——水環(huán)真空泵的氣量是指入口在給定真空度下，出口為大氣壓1013.25hPa時(shí)，單位時(shí)間通過泵人口的吸入狀態(tài)下的氣體容積，m3/min或m3/h 。
    ◇大氣量——水環(huán)真空泵的大氣量是指氣量曲線上的氣量大值，m3/min或m3/h。
    ◇真空度(或稱作壓力)——水環(huán)真空泵的真空泵是指入口處在真空狀態(tài)下氣體的稀薄程度，以壓力表示，Pa、hPa、kPa。
    ◇極限真空度(或稱作極限壓力)——水環(huán)真空泵的極限真空度是指入口處氣量為零時(shí)的真空度，Pa、hPa、kPa。
    ◇壓縮比——吸入壓力下氣體容積與壓縮后氣體容積之比
    ◇飽和蒸汽壓——在給定溫度下，某種物質(zhì)的蒸汽與其凝聚相處于相平衡狀態(tài)下的該種物質(zhì)的蒸汽壓力。

    二、選型指導(dǎo) 
    真空泵的工作壓力應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓力要求。通常選擇泵的真空度要高于真空設(shè)備真空度半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級。2BVX、2BEX系列真空泵吸氣壓力范圍在33hPa——1013.25 hPa之間，在此范圍內(nèi)，氣量隨吸氣壓力的不同而變化。根據(jù)氣量和真空度選擇合適的泵。保證工藝要求的真空度或抽走需要排走的氣體。泵的工作點(diǎn)盡可能要求在區(qū)內(nèi)，也就是在臨界真空度或臨界排氣壓力的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。應(yīng)避免在大真空度或大排氣壓力附近運(yùn)行。在此區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，不僅效率極低，而且工作很不穩(wěn)定，易產(chǎn)生振動和噪音。對于真空度較高的真空泵而言，在此區(qū)域之內(nèi)運(yùn)行，往往還會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標(biāo)志是泵內(nèi)有噪音和振動。汽蝕會導(dǎo)致泵體、葉輪等零件的損壞，以致泵無法工作。
    １、真空引水
    全自動真空引水裝置２ＢＹＳ系列適合大中小型水廠真空引水，待水泵殼充滿水后自動啟動水泵。
    真空引水適用于各種水泵，特別適用于大、中型泵和吸水管較長的泵。抽氣管接在泵殼的頂點(diǎn)。一般根據(jù)抽氣量和大真空值選擇真空泵，并配一臺備用泵. 2BVX、2BEX系列真空泵均能滿足水泵引水大真空值的要求，因此只要計(jì)算抽氣量即可。給排水專業(yè)的抽氣量計(jì)算方法如下：

    W-抽氣量 m3/min
    K-漏氣系數(shù) 1.05~1.1
    W1-吸氣管中的空氣容積 m3
    W2-泵體容積。計(jì)算時(shí)取水泵吸入口面積乘以吸入口到出水閥的距離
    T-引水時(shí)間，不大于5min
    Hg-大氣壓的水柱高度 10.33m
    Zs-水泵軸到吸水井低水位的差m
    2、一般工況條件下泵的選型
    當(dāng)用戶對使用的環(huán)境要求不高且具有足夠的循環(huán)水源時(shí)，我們給用戶提供的配套形式大多為小成套(既2BEX樣本中的配套形式)。按其傳動方式分為直聯(lián)傳動、減速機(jī)傳動及皮帶傳動三種。選型原則是按標(biāo)準(zhǔn)狀況下(水溫15℃、氣溫20℃、排氣壓力為1013mbar)，水環(huán)真空泵試驗(yàn)所測得的性能曲線進(jìn)行選型，非標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)，必須對進(jìn)氣速率或氣量進(jìn)行修正。
    在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，以吸入壓力P1和要求的抽氣量Qc，在樣本性能曲線上尋求對應(yīng)的水環(huán)真空泵轉(zhuǎn)速(n)和軸功率(P)，當(dāng)所選泵轉(zhuǎn)速n正好是常規(guī)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速時(shí)，選用的傳動方式為直聯(lián)傳動或皮帶傳動(用戶特殊要求)。當(dāng)所選泵原轉(zhuǎn)速n不是常規(guī)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，而且原轉(zhuǎn)速n與減速機(jī)標(biāo)準(zhǔn)傳動比i的乘積與常規(guī)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速一致時(shí)，我們選用減速機(jī)傳動。否則就選用皮帶輪傳動。
    選型計(jì)算以某化工廠工藝流程設(shè)計(jì)參數(shù)為例加以說明：
    設(shè)計(jì)參數(shù)：
    入口氣體溫度 35℃
    入口氣體壓力 200hPa
    氣量 3000m3/h
    工作液溫度 19℃
    由于樣本曲線是在進(jìn)氣溫度20℃，進(jìn)水溫度15℃，排氣壓力1013hPa，吸入氣體為飽和空氣時(shí)測得，故需將上述參數(shù)進(jìn)行修正。
    樣本中規(guī)定條件下的抽氣量

    其中， 為轉(zhuǎn)速修正系數(shù)， ； 為樣本中規(guī)定轉(zhuǎn)速； 是實(shí)際轉(zhuǎn)速；
    是工作液溫度修正系數(shù)

   

  是吸入壓力；
    ， 分別為樣本上的和實(shí)際的工作水溫度下的飽和蒸汽壓；
    ， 分別為樣本上的和實(shí)際的工作水溫度(熱力學(xué)溫度)。
    公式于水溫在15℃±5℃范圍內(nèi)，否則要用密封水溫修正圖修正。
    為進(jìn)氣溫度修正系數(shù)，

    ，     分別為樣本上的和試驗(yàn)(實(shí)際)的進(jìn)氣溫度，由此可知：



    考慮到留10%的余量，氣量為 。
    由 ， ，查樣本曲線，可用2BEX 303-0的水環(huán)真空泵，轉(zhuǎn)速為590rpm，軸功率為64kW。
配套功率的安全系數(shù)K=1.1—1.2(若用于紙廠K=1.3)
    減速機(jī)的選用按減速機(jī)機(jī)械功率表選取，計(jì)算功率應(yīng)考慮工礦系數(shù)和安全系數(shù)。后校核熱功率。
皮帶傳動按手冊選用。

    3 火力發(fā)電廠用水環(huán)真空泵機(jī)組的選型

    3.1 術(shù)語
    ◇額定功率(銘牌功率，該工況稱為TRL工況)
    在規(guī)定的背壓條件下，3%補(bǔ)水率，機(jī)組發(fā)額定功率，其進(jìn)汽量稱為額定進(jìn)汽量(也稱為額定流量、TMCR流量)。
    ◇大連續(xù)功率(TMCR工況)
    在額定進(jìn)汽量條件下，其背壓為考慮年加權(quán)平均氣溫等因素并通過對空冷系統(tǒng)優(yōu)化所確定的背壓(設(shè)計(jì)背壓)，補(bǔ)水率為0%的情況下，發(fā)電機(jī)端輸出的功率。該功率也可作為保證熱耗和汽耗率的功率。
    ◇保證熱耗率考核工況(THA工況)
    在設(shè)計(jì)背壓條件下，0%補(bǔ)水率，出力為額定功率時(shí)的熱耗率和汽耗率作為保證，
    ◇閥門全開功率(VWO工況)
    汽輪機(jī)在調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的進(jìn)汽量以及TMCR定義條件下發(fā)電機(jī)端輸出的功率。一般在VWO下的進(jìn)汽量為額定進(jìn)汽量的1.03-1.05倍。此流量應(yīng)為保證值。
    ◇阻塞背壓(Choking Bask Pressure)
    汽機(jī)的阻塞背壓是指汽機(jī)末級葉片出口處的蒸汽流速接近該處的音速水平(馬赫數(shù)約為0.95)時(shí)的背壓,在通常情況下,他與汽輪機(jī)進(jìn)汽量相關(guān),不同的進(jìn)汽量有不同的阻塞背壓值。為了規(guī)范汽輪機(jī)的技術(shù)條件,這里特指TMCR流量條件下的阻塞背壓值。
    ◇過冷度：汽機(jī)排汽飽和汽溫與凝結(jié)水箱入口凝結(jié)水溫之差。

    3.2火電站凝汽器用水環(huán)真空泵的性能曲線主要分為兩種，一種用于啟動運(yùn)行階段的性能曲線，既是2BEX樣本中曲線。另一種是正常運(yùn)行的曲線，此曲線見2BWD樣本。

    3.2.1啟動運(yùn)行階段泵的選型
    啟動運(yùn)行階段的目的是在汽輪機(jī)啟動前抽吸凝汽器內(nèi)的空氣，達(dá)到20 kPa——40 kPa的壓力，以便啟動汽輪機(jī)。
    滿足電站的預(yù)定抽真空時(shí)間，是本階段選擇真空泵的主要依據(jù)。抽空時(shí)間一般在30分鐘之內(nèi)。
    抽氣時(shí)間可按下式計(jì)算 

    t——抽氣時(shí)間 min
    V——真空系統(tǒng)的容積 m3
    Q——真空泵的抽氣速率 m3/min
    P1——真空系統(tǒng)初始壓力
    P2——真空系統(tǒng)抽氣終了的壓力

    3.2.2 正常運(yùn)行階段，即汽輪機(jī)正式運(yùn)行后，水環(huán)真空泵所抽吸的氣體包括空氣和水蒸氣，并不是清一色的空氣。混合氣中各成分的比例，又與空氣泄漏量及其它因素有關(guān)。
    正常運(yùn)行階段的水環(huán)真空泵選型依據(jù)：
    mG ：凝汽器泄漏空氣的質(zhì)量流量
    P1 ：2BWD系列成套裝置進(jìn)氣壓力
    t1：2BWD系列成套裝置進(jìn)氣溫度
    tw1 ：系統(tǒng)冷卻水溫度
    mG 一般由設(shè)計(jì)院提供，P1和t1通過tw1和負(fù)荷率查凝汽器性能曲線得到。
    正常運(yùn)行階段的水環(huán)真空泵選型以滿足能夠抽除凝汽器泄漏空氣為準(zhǔn)。此階段選型涉及熱工學(xué)相關(guān)知識，限于篇幅，本文暫不祥述。
    所選真空泵須同時(shí)滿足兩種運(yùn)行工況的要求。
    火電廠水冷機(jī)組2BWD真空裝置常規(guī)配置情況表

    水環(huán)真空泵的應(yīng)用很廣，在選型上又有別于水泵，因此推廣水環(huán)真空泵泵時(shí)會叫人感到無從下手，本文就是給大家提供一個(gè)方法，撩去水環(huán)真空泵的神秘面紗，給大家一點(diǎn)信心，在面對水環(huán)真空泵時(shí)，感到它就是一個(gè)老朋友，樂于接受它，喜歡它，推廣它。希望本文對大家能有一些幫助。