蒸汽噴射真空泵的影響因素分析

2009-08-06 李雪梅華南理工大學(xué)

1、前言

　　蒸汽噴射真空泵抽氣量大、工作范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件, 是一種用途廣泛的真空設(shè)備, 主要應(yīng)用于除氣、脫色、干燥、脫臭、蒸餾、制冷及輸送等方面。特別是其對(duì)吸入氣體無選擇性, 在食品生產(chǎn)、石油化工、油脂加工、聚酯生產(chǎn)、含有機(jī)溶劑的物料濃縮等場(chǎng)合, 與機(jī)械真空泵( 油泵) 相比顯示出卓越的優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)蒸汽噴射真空泵的影響因素進(jìn)行了分析, 以便為其廣泛應(yīng)用提供參考。

2、蒸汽噴射真空泵的工作原理

　　蒸汽噴射真空泵是利用流體流動(dòng)時(shí)的靜壓能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的氣體動(dòng)力學(xué)原理來形成真空。具有一定壓力的水蒸汽通過拉瓦爾噴嘴喉徑時(shí)達(dá)到聲速, 到噴嘴的擴(kuò)散部時(shí), 靜壓能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能, 達(dá)到超聲速, 同時(shí)噴嘴出口處形成真空, 被抽氣體在壓差的作用下, 被抽入吸入室, 和以超聲速的蒸汽一邊混合一邊進(jìn)入文丘里管, 然后以亞聲速從文丘里的擴(kuò)散管排出, 同時(shí)混合的氣體速度逐漸降低, 壓力隨之升高, 而后從排出口排出。如果將幾個(gè)噴射泵串聯(lián)起來使用, 泵與泵中間加入冷凝器使蒸汽冷凝, 便可得到更高的真空度。整臺(tái)蒸汽噴射真空泵由若干級(jí)泵體與冷凝器兩大部分組成。各級(jí)泵體均由噴嘴、入室及擴(kuò)壓器組成, 噴嘴可以是單只, 也可以是多只, 噴嘴一般采用不銹鋼材料, 吸入室和擴(kuò)壓器等其它部件可采用不銹鋼、鑄鐵及碳鋼等材料。

3、影響真空泵能力的主要因素研究

3.1、對(duì)工作蒸汽及其干度的研究

　　蒸汽壓力偏低及壓力波動(dòng)均對(duì)真空泵的能力有較大影響, 因此蒸汽壓力不應(yīng)低于要求的工作壓力, 但所用真空泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已定型, 過多提高蒸汽壓力并不會(huì)增加抽氣量及真空度。另外, 要確保鍋爐供給的蒸汽壓力穩(wěn)定,最好用一臺(tái)鍋爐專門給蒸汽噴射泵提供工作蒸汽, 這樣蒸汽壓力就不會(huì)出現(xiàn)波動(dòng), 真空泵性能穩(wěn)定。

　　蒸汽的干度對(duì)真空泵的性能也有較大影響, 其中含水會(huì)引起真空波動(dòng), 含水過多甚至?xí)椴黄鹫婵? 通常的作法是在汽包前加裝汽水分離器以獲得干度較高的工作蒸汽, 同時(shí)對(duì)蒸汽管路進(jìn)行有效保溫。為取得最佳的工作效益, 為噴射真空泵提供的工作蒸汽應(yīng)為5℃~10℃的過熱蒸汽。特別是五級(jí)泵, 對(duì)蒸汽的品質(zhì)要求非常高, 含微量水分都可能引起噴嘴的冰塞, 造成開第五級(jí)噴射器真空度反而下降或沒有作用。

3.2、對(duì)循環(huán)冷卻水要求的研究

　　冷卻水供量不足, 冷凝器會(huì)發(fā)熱, 氣流聲音變大, 真空度迅速下降, 甚至蒸汽會(huì)返入抽氣管。對(duì)于列管間冷式冷凝器, 應(yīng)保證供水壓力為0.2 MPa, 供水量應(yīng)比實(shí)際的用量稍微大一點(diǎn), 這樣用水的波動(dòng)會(huì)比較平穩(wěn)。另外, 為避免供水量不穩(wěn)定而引起真空波動(dòng), 最好采用單獨(dú)的循環(huán)水系統(tǒng)對(duì)真空泵的冷凝器進(jìn)行供水。

　　冷卻水溫太高, 真空泵能力會(huì)下降, 有時(shí)甚至抽不起真空, 一般不超過32℃。另外, 冷卻水溫越高, 耗用的蒸汽量越多。

　　冷卻水質(zhì)對(duì)真空泵能力的影響也是一個(gè)不可忽視的因素, 如果水質(zhì)差, 硬度高, 會(huì)造成冷凝器積垢甚至堵塞,嚴(yán)重影響熱交換性能, 使蒸汽難于冷凝, 從而影響真空度。所以應(yīng)保證循環(huán)冷卻水為純凈的軟化水。

3.3、對(duì)真空泵系統(tǒng)密封要求的研究

　　真空泵處于極限狀態(tài)時(shí), 第1 級(jí)排出的水很少, 有時(shí)甚至沒有。因此, 第1 級(jí)泵有大量水排出, 可以認(rèn)為是系統(tǒng)有泄漏。通常的漏氣原因有: 墊片沒裝、裝錯(cuò)或損壞, 螺栓未擰緊, 法蘭面損壞, 焊縫有沙眼, 接頭( 壓力表、真空表等) 未裝好。

　　最通用的查漏方法是整個(gè)系統(tǒng)通入帶壓空氣, 用肥皂水涂在各處。如有泄漏, 漏點(diǎn)會(huì)有氣泡, 有時(shí)甚至能聽到泄漏的聲音。檢驗(yàn)是否漏氣的最終要求是, 用0.2 MPa壓縮空氣對(duì)真空系統(tǒng)( 包括泵體和大氣腿) 進(jìn)行汽密性試驗(yàn), 24 h 壓力下降量不超過4.8%。

3.4、對(duì)噴嘴要求的研究

　　噴嘴是影響真空泵性能的重要部件, 存在的問題有:噴嘴裝錯(cuò)、裝歪、堵塞、損壞、腐蝕和泄漏, 不管采取何種預(yù)防措施, 噴嘴的堵塞在所難免。一方面由于安裝蒸汽管道時(shí), 管道中殘存的鐵屑及焊渣會(huì)堵塞噴嘴; 另一方面,真空泵系統(tǒng)停用時(shí), 蒸汽管道易生銹, 銹斑在使用時(shí)掉落堵塞噴嘴。一般來說, 第1、2 級(jí)噴嘴孔徑較大, 不易堵塞,最易堵塞的是第3、4、5 級(jí)的噴嘴。噴嘴是否堵塞可通過觸摸泵頭和冷凝器的溫度來確認(rèn)。

4、蒸汽噴射真空泵的故障處理

　　蒸汽噴射真空泵在使用過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)抽真空時(shí)太長、真空度不穩(wěn)定或達(dá)不到真空度要求的情況, 必對(duì)故障查找原因、分析處理。通常要進(jìn)行以下的故障分析:

　　(1) 真空測(cè)量裝置( 包括真空表、真空計(jì)、測(cè)試罩) 是否有故障或失效;

　　(2) 工作蒸汽供應(yīng)是否正常, 包括壓力、溫度、干燥度、疏水情況、波動(dòng)情況等, 尤其要檢查壓力表在長時(shí)間使用后讀數(shù)是否準(zhǔn)確;

　　(3) 循環(huán)冷卻水供應(yīng)是否正常, 包括水溫、水壓、水量、水質(zhì)等;

　　(4) 生產(chǎn)系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常, 包括系統(tǒng)泄漏、系統(tǒng)產(chǎn)生過量氣體、工藝設(shè)備性能下降等;

　　(5) 真空泵系統(tǒng)本身是否有故障, 包括泵系統(tǒng)泄漏、噴嘴堵塞或損壞、喉管直徑磨損增大、擴(kuò)壓管的收縮段和排出口積垢、大氣腿泄漏或積垢堵塞、冷凝器積垢堵塞、抽氣管道積液等。

參考文獻(xiàn):

　　[1] ER 索科洛夫, HM津格爾.噴射器[M] .黃秋云, 譯.北京:科學(xué)出版社, 1997.

　　[2] 莊細(xì)華.蒸汽噴射真空泵的影響因素及測(cè)試罩的應(yīng)用[ J] .聚酯工業(yè), 2002, 15(3):56- 59.

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