研討水環(huán)泵結(jié)構(gòu)圖

1、水環(huán)式真空泵工作原理 水環(huán)真空泵（簡稱水環(huán)泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為20004000Pa，串聯(lián)大氣噴射器可達(dá)270670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機(jī)，稱為水環(huán)式壓縮機(jī)，是屬于低壓的壓縮機(jī)，其壓力范圍為12105Pa表壓力。水環(huán)泵最初用作自吸水泵，而后逐漸用于石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過程中，如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等，水環(huán)泵得到廣泛的應(yīng)用。由于真空應(yīng)用技術(shù)的飛躍發(fā)展，水環(huán)泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的，故可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的

2、氣體，因此，水環(huán)泵應(yīng)用日益增多。水環(huán)式真空泵工作原理如原理圖：在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中指示的方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的上部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的下部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的上部0為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180時(shí)小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時(shí)氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小腔由大變小，使氣體

3、被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí)，氣體便被排出泵外。綜上所述，水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩?二、工作原理如圖（1）所示，葉輪3偏心地安裝在泵體2內(nèi)，起動時(shí)向泵內(nèi)注入一定高度的水作為工作液，當(dāng)葉輪3按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，水受離心力的作用在泵體內(nèi)壁形成一旋轉(zhuǎn)的封閉水環(huán)5，水環(huán)上部內(nèi)表面與輪轂相切，水環(huán)的下部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成與葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的上部0為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180時(shí)小腔的容積由小變大，且與端蓋上的吸氣口相通，其空間內(nèi)的氣體壓力降低，此時(shí)氣體被吸入，當(dāng)吸氣

4、終也時(shí)小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪在180到360的旋轉(zhuǎn)過程中，水環(huán)內(nèi)表面漸漸與輪轂靠近，小腔由大變小，其空間內(nèi)氣體壓力升高，高于排氣口壓力時(shí)，當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí)，氣體被排出。葉輪每旋轉(zhuǎn)一周，葉片間空間（小腔）吸、排氣一次，若干小腔不停地工作，如此往復(fù)，泵就連續(xù)不斷地抽吸或壓送氣體。由于在工作過程中，做功產(chǎn)生熱量，會使工作水環(huán)發(fā)熱，同時(shí)一部分水和氣體一起被排走，因此，在工作過程中，必須不斷地給泵供水，以冷卻和補(bǔ)充泵內(nèi)消耗的水，滿足泵的工作要求。當(dāng)泵排出的氣體不再利用時(shí)，在泵排氣口一端接有汽水分離器（可自己制作一水箱代替），廢氣和所帶的部分水排入汽水分離器后，氣體由排氣管排出，水由于重力作用留在

5、分離器內(nèi)并經(jīng)回水管供至泵內(nèi)循環(huán)使用。隨著工作時(shí)間的處長，工作液溫度會不斷地升高，這時(shí)需給汽分離器加入一定量的冷水（可以用自來水），以降低工作液的溫度，保證泵能達(dá)到所要求的技術(shù)要求和性能指標(biāo)。 在市場上，稱為錐體真空泵的產(chǎn)品即為分配器結(jié)構(gòu)的真空泵。分配器是真空泵一個(gè)零件，是泵吸、排氣的通道。分配器伸入葉輪內(nèi)部，氣體從徑向進(jìn)入和排出泵的工作腔。所以，我們又稱分配器真空泵為徑向進(jìn)排氣的真空泵。 分配器的排氣口只能做成剛性排氣口。在市場上，稱為平板真空泵的產(chǎn)品即為分配板結(jié)構(gòu)的真空泵。分配板是真空泵一個(gè)主要零件，是液環(huán)泵進(jìn)排氣的通道。分配板裝在葉輪的兩端。氣體從軸向進(jìn)入和排出泵的工作腔，所以，我們稱分配

6、板真空泵為軸向進(jìn)排氣真空泵。 分配板的排氣口裝有柔性閥板，稱為柔性排氣口。由于分配器的排氣口位置是固定的，所以優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)真空泵的工作點(diǎn)與設(shè)計(jì)值相符時(shí)，泵有較高的運(yùn)行效率。 如果按不同的工作段配電機(jī)時(shí)，電機(jī)裝機(jī)容量較?。ɡ碚撋希?。缺點(diǎn)：當(dāng)真空泵在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)偏移了設(shè)備選型時(shí)預(yù)定的工作點(diǎn)運(yùn)行時(shí)。泵的抽氣量在下降情況下，軸功率反而會增加。使泵的運(yùn)行效率有較大的下降。 很多因素都會造成上述缺點(diǎn)的出現(xiàn)：例如：在造紙行業(yè)，生產(chǎn)線所需氣量估算與實(shí)際運(yùn)行時(shí)所需氣量有差別時(shí)，造成選型不當(dāng)。新投入運(yùn)行的生產(chǎn)線與運(yùn)行了一定年限時(shí)，使真空泵的工作點(diǎn)產(chǎn)生偏移。新、舊毛布不同的透氣量造成的真空點(diǎn)偏移。高效工作的范圍較

7、窄。如果分工作段配電機(jī)，當(dāng)偏移工作點(diǎn)時(shí)，容易引起燒電機(jī)。注：為了使真空泵更安全更可靠地運(yùn)行，肯富來SK、2YK分配器真空泵均按最大軸功率配套電機(jī)。（參看曲線）由于 分配板的排氣口裝有柔性閥板，可以根據(jù)不同壓縮比自動調(diào)節(jié)排氣角。優(yōu)點(diǎn)：以不同的排氣角來適當(dāng)不同的壓縮比。在整個(gè)真空抽吸范圍內(nèi)， 真空泵都能平穩(wěn)高效地工作。高效工作范圍寬廣（參考相關(guān)曲線）。運(yùn)行曲線平穩(wěn)，不會因?yàn)槠屏斯ぷ鼽c(diǎn)而引起軸功率大幅度上升和氣量大幅度下降。（請參考相關(guān)性能曲線）與分配器真空泵比較，分配板真空泵更容易修復(fù)。缺點(diǎn)：根據(jù)全性能范圍配套電機(jī)。電機(jī)裝機(jī)容量較大。（分配板真空泵也可以根據(jù)不同的工作點(diǎn)配套不同的電機(jī)，但為了使操

8、作更可靠，習(xí)慣按最大軸承率的工作點(diǎn)配套電機(jī)。）氣液分離器1可安裝在氣體壓縮機(jī)的出入口用于氣液分離，分餾塔頂冷凝冷卻器后氣相除霧，各種氣體水洗塔，吸收塔及解析塔的氣相除霧等。氣液分離器也可應(yīng)用于氣體除塵，油水分離及液體脫除雜質(zhì)等多種工業(yè)及民用應(yīng)用場合。 分離方法氣液分離器采用的分離結(jié)構(gòu)很多，其分離方法也有：1、重力沉降；2、折流分離；3、離心力分離；4、絲網(wǎng)分離；5、超濾分離；6、填料分離等。 分離原理但綜合起來分離原理只有兩種： 一、利用組分質(zhì)量（重量）不同對混合物進(jìn)行分離（如分離方法1、2、3、6）。氣體與液體的密度不同，相同體積下氣體的質(zhì)量比液體的質(zhì)量小。 二、利用分散系粒子大小不同對混合

9、物進(jìn)行分離（如分離方法4、5）。液體的分子聚集狀態(tài)與氣體的分子聚集狀態(tài)不同，氣體分子距離較遠(yuǎn)，而液體分子距離要近得多，所以氣體粒子比液體粒子小些。 一、重力沉降 1、重力沉降的原理簡述由于氣體與液體的密度不同，液體在與氣體一起流動時(shí)，液體會受到重力的作用，產(chǎn)生一個(gè)向下的速度，而氣體仍然朝著原來的方向流動，也就是說液體與氣體在重力場中有分離的傾向，向下的液體附著在壁面上匯集在一起通過排放管排出。 2、重力沉降的優(yōu)缺點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)：1）設(shè)計(jì)簡單。2）設(shè)備制作簡單。3）阻力小。 缺點(diǎn)：1）分離效率最低。2）設(shè)備體積龐大。3）占用空間多。 3、改進(jìn)重力沉降的改進(jìn)方法：1）設(shè)置內(nèi)件，加入其它的分離方法。2）

10、擴(kuò)大體積。 4、由于氣液混合物總是處在重力場中，所以重力沉降也廣泛存在。由于重力沉降固有的缺陷，使科研人員不得不開發(fā)更高效的氣液分離器，于是折流分離與離心分離就出現(xiàn)了。 氣液分離器的特點(diǎn)一個(gè)好的氣液分離器應(yīng)具有如下特點(diǎn)：一、分離效率高。 一）分離效率的現(xiàn)狀 從氣液分離器的要求來看，就要求其能將氣體與液體盡可能分離，經(jīng)過氣液分離器之后，液體就是液體，不含有氣體，而氣體就是氣體，不含有液體。當(dāng)然一個(gè)分離器實(shí)際上其分離效率不可能100%，因種種原因?qū)嶋H的情況是根據(jù)不同分離要求來選擇氣液分離器。 1、分離要求比較低的，選擇重力沉降分離。 2、分離要求一般的，選擇普通的折流分離（擋板分離）或者普通的離心

11、分離（旋流分離）。 3、要求較高的，選擇填料分離。 4、要求高的，選擇絲網(wǎng)分離。 5、要求很高的，選擇微孔過濾分離。 當(dāng)然這樣選擇也不是絕對的，實(shí)際使用中氣液分離效率可能并不完全符合上述順序。其原因以后說明。 氣液分離器分離效率的選擇跟待分離的液體物性有關(guān)，如果液體粘度大，分子間作用力強(qiáng)，相對來說容易分離一些，所以油水分離器一般分離極數(shù)比水分離器低。同樣的分離要求，較粘液體的分離器的分離方式在上述順序中可以降低一檔。但較粘的液體存在的嚴(yán)重問題在于液體下流時(shí)間較長。 二）提高氣液分離器的分離效率的好處 上面說的是氣液分離器的現(xiàn)狀，那究竟這樣選擇是不是最合理的呢？ 1、凈化分離器。 凈化分離器的作

12、用是將氣體中無用或有害的液體分離出來，也就是說分離效率越高，氣體中無用或有害的液體越小，帶來的好處越多：如果是無用的液體少了，也就是使凈化氣體的使用效率高了，也就是氣體的使用成本低了；如果是有害的液體少了，就不光是凈化氣體使用成本低了，而且是降低了液體的危害程度，用戶的運(yùn)行成本因此也明顯更降低了。典型的凈化分離器如：油水分離器。 油水分離器一般安裝在壓縮機(jī)的進(jìn)口或者出口。 如果安裝在進(jìn)口的油水分離器分離效率高，壓縮機(jī)的功效會提高，為什么呢？因?yàn)閴嚎s機(jī)可以做有用功和無用功，如果進(jìn)口氣體中間含有無用的油水越少，其有用功增加，其功效越高，那么從長遠(yuǎn)來看，降低的運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于提高油水分離效率所用的成

13、本。 如果分離效率提高了1%，也就是壓縮機(jī)電耗減少了1%，而一般提高分離效率1%所用的成本只相當(dāng)于半年節(jié)省的電費(fèi)。 如果安裝在壓縮機(jī)出口，可以凈化輸往用戶的氣體，從而使用戶的運(yùn)行成本降低或者運(yùn)行更加安全平穩(wěn)，也明顯比提高氣液分離效率所用成本劃得來。 2、工藝介質(zhì)分離器 工藝介質(zhì)分離器的作用是工藝介質(zhì)的氣液兩相分離，因?yàn)橐话銇碚f，系統(tǒng)就是利用工藝介質(zhì)氣液兩相性質(zhì)不同來循環(huán)運(yùn)行的，如果氣液混合在一起，肯定會使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和效率下降。典型的工藝介質(zhì)分離器如：制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器后氣液分離器。 制冷系統(tǒng)是利用制冷劑液體相變潛熱大來制冷的，工藝介質(zhì)在蒸發(fā)器吸收了大量的被冷卻物質(zhì)的熱量，從而由液相變成氣

14、相，然后送往吸收器或壓縮機(jī)，然后是發(fā)生器或冷凝器，又從氣相變成液相。 如果蒸發(fā)器后氣液分離器的分離效率提高了1%，蒸發(fā)器的冷卻效率也提高了1%，冷劑泵或壓縮機(jī)電耗減少了1%，發(fā)生器或冷凝器的效率也提高了1%，而一般提高分離效率1%所用的成本只相當(dāng)于壓縮機(jī)半年節(jié)省的電費(fèi)。 3、產(chǎn)品分離器 產(chǎn)品分離器的作用是把混合在原料氣中液態(tài)產(chǎn)品分離下來，也就是說液體沒分離下來，產(chǎn)品就沒生產(chǎn)出來。典型的產(chǎn)品分離器如：合成氨系統(tǒng)中的氨分離器。 由于原料氣每次反應(yīng)不可能完全，所以生成的氨和未反應(yīng)完的原料氣是混在一起的，經(jīng)過冷卻器后，大部分氣氨變成了液氨，經(jīng)過分離器后，原料氣經(jīng)壓縮機(jī)提壓后繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。 如果分離效率

15、提高1%，氨產(chǎn)量提高了1%，壓縮機(jī)的電耗降低了1%，氨塔反應(yīng)的推動力提高了1%，而一般提高分離效率1%所用的成本只相當(dāng)于壓縮機(jī)半年節(jié)省的電費(fèi)。 從上面的分析來看，提高氣液分離器的分離效率是很必要的，很經(jīng)濟(jì)的。 1、折流分離的原理簡述 由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動時(shí)，如果遇到阻擋，氣體會折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個(gè)向前的速度，向前的液體附著在阻擋壁面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。 2、折流分離的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：1）分離效率比重力沉降高。2）體積比重力沉降減小很多，所以折流分離結(jié)構(gòu)可以用在（高）壓力容器內(nèi)。3）工作穩(wěn)定。缺點(diǎn)：1）分離負(fù)荷范圍窄，超過氣液

16、混合物規(guī)定流速后，分離效率急劇下降。2）阻力比重力沉降大。 3、改進(jìn)從折流分離的原理來說，氣液混合物流速越快，其慣性越大，也就是說氣液分離的傾向越大，應(yīng)該是分離效率越高，而實(shí)際情況卻恰恰相反，為什么呢？ 究其原因：1）在氣液比一定的情況下，氣液混合物流速越大，說明單位時(shí)間內(nèi)分離負(fù)荷越重，混合物在分離器內(nèi)停留的時(shí)間越短。2）氣體在折流的同時(shí)也推動著已經(jīng)著壁的液體向著氣體流動的方向流動，如果液體流到收集壁的邊緣時(shí)還沒有脫離氣體的這種推動力，那么已經(jīng)著壁的液體將被氣體重新帶走。在氣液比一定的情況下，氣液混合物流速越大，氣體這種繼續(xù)推動液體的力將越大，液體將會在更短的時(shí)間內(nèi)流到收集壁的邊緣，而液體流到

17、底部需要的時(shí)間不變，也就是說有更多已經(jīng)著壁的液體被帶走而沒有分離下來。3）液體沒有固定的形狀，容易碎化，在著壁的同時(shí)，會產(chǎn)生更細(xì)的液滴重新返回氣相中，隨著流速的增大，液體收集壁的碰撞力越大，其碎化的傾向越大，而我們知道越細(xì)的液滴其慣性越小，越容易被氣體帶走。 原因分析清楚了，如何改進(jìn)呢？從上述分析可以看出，第一點(diǎn)原因是沒有辦法解決的，只能從第二點(diǎn)、第三點(diǎn)原因著手。1）針對第二點(diǎn)，如果對已經(jīng)著壁的液體進(jìn)阻擋，使其不能流到收集壁的邊緣，或者讓氣體和已經(jīng)著壁的液體分開，不產(chǎn)生或減弱推動作用，折流分離器的分離效率將大大提高。2）針對第三點(diǎn)，如果對鋼性收集壁進(jìn)行改造，使液滴著壁的碰撞力減小，那么折流分離

18、器的分離效率也將大大提高。 氣液分離器的原理1、重力沉降的原理簡述由于氣體與液體的密度不同，液體在與氣體一起流動時(shí)，液體會受到重力的作用，產(chǎn)生一個(gè)向下的速度，而氣體仍然朝著原來的方向流動，也就是說液體與氣體在重力場中有分離的傾向，向下的液體附著著在壁面上匯聚在一起通過排放管排出。 2、折流分離原理簡述由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動時(shí)，如果遇到阻擋，氣體會折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個(gè)向前的速度，向前的液體附著在獨(dú)擋壁面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。 3、離心分離原理簡述由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動時(shí)，液體收到的離心力大于氣體，所以液

19、體有離心分離的傾向，液體附著在分離壁面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。 4、填充分離原理簡述由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動時(shí)，如果遇到阻擋，氣體會折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)游一個(gè)向前的速度，向前的液體附著在獨(dú)擋填料表面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。由于填料相對普通折流分類來說具有大得多的阻擋手機(jī)壁面積，而且多次反復(fù)折流，液體很容易著壁，所以其分離效率有提高。 工作原理飽和氣體在降溫或者加壓過程中，一部分可凝氣體組分會形成小液滴隨氣體一起流動。 氣液分離器作用就是處理含有少量凝液的氣體，實(shí)現(xiàn)凝液回收或者氣相凈化。 其結(jié)構(gòu)一般就是一個(gè)壓力容器

20、，內(nèi)部有相關(guān)進(jìn)氣構(gòu)件、液滴捕集構(gòu)件。 一般氣體由上部出口，液相由下部收集。 汽液分離罐是利用絲網(wǎng)除沫，或折流擋板之類的內(nèi)部構(gòu)件，將氣體中夾帶的液體進(jìn)一步凝結(jié)，排放，以去除液體的效果。 基本原理是利用氣液比重不同，在一個(gè)突然擴(kuò)大的容器中，流速降低后，在主流體轉(zhuǎn)向的過程中，氣相中細(xì)微的液滴下沉而與氣體分離，或利用旋風(fēng)分離器，氣相中細(xì)微的液滴被進(jìn)口高速氣流甩到器壁上，碰撞后失去動能而與轉(zhuǎn)向氣體分離。分離機(jī)組P3故障分析及建議5月20號巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)分離二期1號機(jī)組K3603B-1（P3）電流27A比正常高30%左右，P3入口溫度65正常，出口溫度125左右比正常高50%，P3氣冷回流入口端溫度較高，泵體

21、溫度過高，于是懷疑P3出口端二級中冷器E3618B-1下液管堵塞，遂觀察下液管視鏡，與工藝人員雷披鉀觀察視鏡發(fā)現(xiàn)視鏡中有液體流下，于是工藝排除下液管堵塞，但現(xiàn)象明顯是下液管堵塞積液導(dǎo)致P3蹩壓，此時(shí)P3電流有逐漸升高趨勢，經(jīng)驗(yàn)豐富的李守民師傅建議停機(jī)再重新啟動試試。工藝停機(jī)十分鐘后重新啟動，機(jī)組P3電流恢復(fù)正常，工藝控制室告知E3618B-1排液槽D3610B液位增加8%左右。因?yàn)檫@種處理方式多次用到，聯(lián)系到E3618B-1內(nèi)為負(fù)壓，懷疑跟E3618B-1與D3610B壓差有關(guān)，于是對出現(xiàn)上述“假堵”現(xiàn)象的可能原因進(jìn)行分析。分離機(jī)組的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖1所示：圖1 分離機(jī)組結(jié)構(gòu)簡圖 圖2 E361

22、8B下半段簡圖對P3而言P3吸進(jìn)P2排出的氣壓縮后經(jīng)E3618B二級中冷器冷卻后分兩股a、b，其中a回流冷卻P3，b再分成兩股，分成的c回流至泵冷卻P3效果與a同，另一部分被P4抽走排出，P3排除氣經(jīng)E3618B冷卻后液相部分經(jīng)管道流至D3620B排除，中間有一試鏡。E3618B的進(jìn)氣管徑為DN200mm，換熱管管徑57mm，排液口管徑為DN50mm，在此次故障中，經(jīng)工藝控制室監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)D3620B液位上漲8%左右，因?yàn)镈3620B的參數(shù)為：全容積：2.03m3 充裝系數(shù) 0.85可將這8%的液位換算體積為：也就是E3618B中積液近似達(dá)138L，這么大的積液量，在E3618B下封頭處積液了，于是對E3618B下封頭處進(jìn)行近似計(jì)算，E3618B下封頭處簡圖如下圖2：其中N1出氣口對應(yīng)圖1中a，N2對應(yīng)圖1中b，由圖知在E3618B中積液到達(dá)N2下口之前是不會影響機(jī)組性能及運(yùn)轉(zhuǎn)的，對這部分容積采用近似計(jì)算（需精確計(jì)算可采用三維軟件繪圖求出），取下封頭為近似圓錐-（1）其中為橢圓封頭轉(zhuǎn)化圓錐體積近似系數(shù)取=1.2a、當(dāng)液面在N2下端時(shí)，由（1）得 b、當(dāng)液面在N1下端面時(shí)忽略N2管道中液體只計(jì)算中冷器內(nèi)積液 V2b=120L對比可知也就是液面已沒過