水環(huán)式真空泵和干式真空泵均屬于變?nèi)莘e真空泵,是石油化工裝置中常用的真空泵型式。在實際工作環(huán)境下,按照不同工況,依據(jù)工作抽氣量、真空度等要求,結(jié)合真空泵的系統(tǒng)組成和機構(gòu)復(fù)雜情況等,對干式真空泵、水環(huán)式真空泵進行合理選型,對清潔生產(chǎn)、節(jié)能降耗以及保障工藝過程順利進行有重要意義。
水環(huán)式真空泵
水環(huán)式真空泵結(jié)構(gòu)及工作原理如下。
葉輪偏心安裝在泵體內(nèi),啟動時需向泵內(nèi)注入一定量的工作液。葉輪旋轉(zhuǎn)時,工作液在離心力的作用下在泵體內(nèi)壁形成一個旋轉(zhuǎn)的封閉液環(huán),液環(huán)下部內(nèi)表面與輪轂相切,上部內(nèi)表面與葉片頂端接觸。輪轂與液環(huán)之間形成1個月牙形空間,該空間被葉輪葉片分成若干體積不同的腔體。
吸氣過程中,腔體體積由小變大,腔體與端蓋上的吸氣口相通,其內(nèi)氣體壓力降低,氣體被吸入,吸氣結(jié)束時腔體與吸入口隔離。壓縮過程中,腔體體積由大變小,其內(nèi)氣體壓力升高,在泵旋轉(zhuǎn)至腔體與排氣口相通時,氣體被排出。
水環(huán)式真空泵系統(tǒng)主要有閉式循環(huán)系統(tǒng)和開式循環(huán)系統(tǒng)。閉式循環(huán)系統(tǒng)主要由真空泵、環(huán)液冷卻器、分離罐及排液泵等組成。環(huán)液冷卻器用于維持液環(huán)式真空泵的工作液溫度恒定,分離罐用于將泵出口氣體中的液體分離,同時進行環(huán)液的補充和排放。開式循環(huán)系統(tǒng)為環(huán)液一次通過系統(tǒng),泵組無需配置冷卻器,環(huán)液溫度由上游工藝系統(tǒng)來控制。這2種系統(tǒng)可以根據(jù)實際工藝能量衡算和具體需求進行選擇。
羅茨真空泵
羅茨真空泵一般分為直排大氣羅茨泵(低真空)、中真空羅茨泵(又稱機械增壓羅茨泵)以及高真空多級羅茨泵。目前國內(nèi)最為常用的是機械增壓羅茨泵。
在羅茨真空泵泵腔內(nèi),有1對8字形或三葉形的轉(zhuǎn)子相互垂直地安裝在1對平行軸上,由1對同步齒輪帶動轉(zhuǎn)子做同步反向旋轉(zhuǎn)運動。在轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間保持一定間隙,可以實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運行。
機械增壓羅茨泵壓差小,但在較寬壓力范圍內(nèi)抽速高。機械增壓羅茨泵不能單獨使用,必須配置前級泵使用。啟動時需先啟動前級泵,待入口壓力達到機械增壓羅茨泵的允許壓差范圍內(nèi)才能啟動羅茨泵。否則會導致電機過載、泵轉(zhuǎn)子卡死等故障的發(fā)生。
螺桿式真空泵
螺桿式真空泵結(jié)構(gòu)及工作原理如下。
螺桿式真空泵是通過1組同步齒輪或雙電機驅(qū)動(無同步齒輪)的1對反向旋轉(zhuǎn)的螺桿進行工作。在螺桿之間、螺桿與泵殼之間有一定間隙,保證金屬與金屬之間無接觸面,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)子非接觸嚙合。氣體在螺桿的旋轉(zhuǎn)過程中被抽吸、壓縮后排出。
螺桿式真空泵可實現(xiàn)較高的極限真空,既可單獨使用,也可作前級泵。為達到較高真空度,同時保證螺桿式真空泵的工作效率,對螺桿式真空泵轉(zhuǎn)子間隙、螺桿與泵殼的間隙控制非常嚴格,對螺桿、同步齒輪的加工精度要求很高。
螺桿式真空泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護簡單、抽速大、真空度高及壓比高等特點。其工作部件無摩擦,壽命長。
爪式真空泵
爪式真空泵目前使用的型式較多。臥式爪式真空泵一般為單級結(jié)構(gòu),泵組可獲得的真空度不高,多用于形成粗真空。
立式爪式真空泵一般為3級或4級壓縮,可獲得較高的真空度。
立式爪式真空泵的泵腔依次串聯(lián),每級泵腔內(nèi)各有1對共軛嚙合、做同步反向運動的爪型轉(zhuǎn)子。介質(zhì)被爪型轉(zhuǎn)子吸入后壓縮并排放。轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與泵殼之間均無接觸。每級泵腔中的第一級泵腔為吸氣級,其吸氣體積比后面幾級的大,形成級間壓縮。每對轉(zhuǎn)子安裝在2根平行軸上,軸由上、下兩端軸承支撐,泵腔級與級之間設(shè)有隔板,隔板上有吸排氣通道。通過同步齒輪傳動并調(diào)整轉(zhuǎn)子軸與固定轉(zhuǎn)子相位,保證轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與泵殼之間的間隙。爪式真空泵中需控制的間隙較多,如轉(zhuǎn)子之間的間隙,轉(zhuǎn)子與端蓋、隔板的間隙,轉(zhuǎn)子與泵體之間的間隙等,這些間隙之間相互關(guān)聯(lián),給泵的安裝及維護帶來一定不便,且一般爪式真空泵抽速較小。