真空系統(tǒng)+真空泵

1、 真 空 系 統(tǒng) 研研1519 1519 尹秉政尹秉政 21508200272150820027 用一句話來概括，真空系統(tǒng)就是用來獲得有特定要求的真空度用一句話來概括，真空系統(tǒng)就是用來獲得有特定要求的真空度的抽氣系統(tǒng)。的抽氣系統(tǒng)。1.1.真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)一個較完善的真空系統(tǒng)由下列元件組成：一個較完善的真空系統(tǒng)由下列元件組成： 1 1抽氣設(shè)備：例如各種真空泵；抽氣設(shè)備：例如各種真空泵； 2 2真空閥門；真空閥門； 3 3連接管道；連接管道； 4. 4. 真空測量裝置：例如真空壓力表、各種規(guī)管；真空測量裝置：例如真空壓力表、各種規(guī)管； 5 5其它元件：例如捕集器、除塵器、真空繼電器規(guī)頭、儲氣罐其它

2、元件：例如捕集器、除塵器、真空繼電器規(guī)頭、儲氣罐等。等。 一個要進行真空處理的容器一個要進行真空處理的容器, ,用管道和閥門將它與真空泵連接起來用管道和閥門將它與真空泵連接起來, ,同時在容器上設(shè)置真空測量裝置同時在容器上設(shè)置真空測量裝置, ,這就構(gòu)成了一個最簡單的真空抽氣這就構(gòu)成了一個最簡單的真空抽氣系統(tǒng)系統(tǒng)( (如圖如圖1)1)。 靜態(tài)真空系統(tǒng)靜態(tài)真空系統(tǒng): :系統(tǒng)中沒有氣體流動系統(tǒng)中沒有氣體流動, ,系統(tǒng)內(nèi)各部分的壓強相等系統(tǒng)內(nèi)各部分的壓強相等, ,而且長時間不變化。凡是真空室或管道內(nèi)沒有放氣或漏氣的系統(tǒng)均屬而且長時間不變化。凡是真空室或管道內(nèi)沒有放氣或漏氣的系統(tǒng)均屬靜態(tài)真空系統(tǒng)。實際上

3、靜態(tài)真空系統(tǒng)。實際上, ,絕對的沒有放氣和漏氣的情況是不存在的。絕對的沒有放氣和漏氣的情況是不存在的。但是在漏氣和放氣流量都非常小的情況下但是在漏氣和放氣流量都非常小的情況下, ,系統(tǒng)中幾乎沒有氣流就可系統(tǒng)中幾乎沒有氣流就可以認為是靜態(tài)真空系統(tǒng)。以認為是靜態(tài)真空系統(tǒng)。 動態(tài)真空系統(tǒng)動態(tài)真空系統(tǒng): :系統(tǒng)中有氣體流動系統(tǒng)中有氣體流動, ,系統(tǒng)中各處壓強不等系統(tǒng)中各處壓強不等, ,系統(tǒng)的各系統(tǒng)的各 截面有壓強降落。凡是真空室或系統(tǒng)某處有放氣或漏氣的真空系統(tǒng)截面有壓強降落。凡是真空室或系統(tǒng)某處有放氣或漏氣的真空系統(tǒng) 均屬此類。均屬此類。 (1)(1)按真空系統(tǒng)工作真空度的高低可分為低真空系統(tǒng)、中真空

4、系統(tǒng)、按真空系統(tǒng)工作真空度的高低可分為低真空系統(tǒng)、中真空系統(tǒng)、 高真空系統(tǒng)和超高真空系統(tǒng)。高真空系統(tǒng)和超高真空系統(tǒng)。(2)(2)按真空系統(tǒng)工作的清潔程度可分為有油真空系統(tǒng)按真空系統(tǒng)工作的清潔程度可分為有油真空系統(tǒng)( (真空室有油蒸氣真空室有油蒸氣 污染的污染的) )和無油真空系統(tǒng)和無油真空系統(tǒng)( (真空室無油蒸氣污染的真空室無油蒸氣污染的) )。(3)(3)按真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料可分為玻璃真空系統(tǒng)按真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料可分為玻璃真空系統(tǒng)( (除了機械真空泵以外除了機械真空泵以外 全由玻璃制成全由玻璃制成) )和金屬真空系統(tǒng)。和金屬真空系統(tǒng)。 2. 2. 真空泵真空泵2.12.1.1 .1 按真空度

5、分：按真空度分： 高真空高真空 -4 -4帕以下帕以下 中真空中真空 1 1-4-4帕帕 低真空低真空 大氣壓到大氣壓到1 1帕帕 2.1.2 2.1.2 按工作原理分按工作原理分： 按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分 為兩種類型，即氣體傳輸泵和氣體捕集泵。為兩種類型，即氣體傳輸泵和氣體捕集泵。2.1.32.1.3 氣體傳輸泵氣體傳輸泵 氣體傳輸泵是一種能使氣體不斷的吸入和排出，借以達到抽氣目氣體傳輸泵是一種能使氣體不斷的吸入和排出，借以達到抽氣目的的真空泵，這種泵基本上有兩種類型：的的真空泵，這種泵基本上有兩種類型： 1) 1) 變?nèi)菡婵毡米內(nèi)菡婵毡?/p>

6、 變?nèi)菡婵毡檬抢帽们蝗莘e的周期性變化來完成吸氣和排氣過程變?nèi)菡婵毡檬抢帽们蝗莘e的周期性變化來完成吸氣和排氣過程的一種真空泵。氣體在排出前被壓縮。這種泵分為往復(fù)式及旋轉(zhuǎn)式兩的一種真空泵。氣體在排出前被壓縮。這種泵分為往復(fù)式及旋轉(zhuǎn)式兩種種 。其中旋轉(zhuǎn)式真空泵又分為油封式真空泵、干式真空泵、液環(huán)式。其中旋轉(zhuǎn)式真空泵又分為油封式真空泵、干式真空泵、液環(huán)式真空泵、羅茨真空泵。真空泵、羅茨真空泵。 2 2）動量傳輸泵）動量傳輸泵 這種泵是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流，把動量傳輸給氣體或這種泵是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流，把動量傳輸給氣體或氣體分子，使氣體連續(xù)不斷地從泵的入口傳輸?shù)匠隹凇怏w分子，使氣

7、體連續(xù)不斷地從泵的入口傳輸?shù)匠隹凇?2.2.1 1. .4 4 氣體捕集泵氣體捕集泵 這種泵是一種使氣體分子被吸附或凝結(jié)在泵的內(nèi)表面上，從而減這種泵是一種使氣體分子被吸附或凝結(jié)在泵的內(nèi)表面上，從而減小了容器內(nèi)的氣體分子數(shù)目而達到抽氣目的的真空泵，有以下幾種型小了容器內(nèi)的氣體分子數(shù)目而達到抽氣目的的真空泵，有以下幾種型式。式。 1 1）吸附泵）吸附泵 它主要依靠具有大表面的吸附劑（如多孔物質(zhì)）的物理吸附作用它主要依靠具有大表面的吸附劑（如多孔物質(zhì)）的物理吸附作用來抽氣的一種捕集式真空泵。來抽氣的一種捕集式真空泵。2 2）吸氣劑泵）吸氣劑泵 它是一種利用吸氣劑以化學(xué)結(jié)合方式捕獲氣體的真空泵。吸氣劑

8、它是一種利用吸氣劑以化學(xué)結(jié)合方式捕獲氣體的真空泵。吸氣劑通常是以塊狀或沉積新鮮薄膜形式存在的金屬或合金。升華泵即屬于通常是以塊狀或沉積新鮮薄膜形式存在的金屬或合金。升華泵即屬于這種型式。這種型式。3 3）吸氣劑離子泵）吸氣劑離子泵 它是使被電離的氣體通過電磁場或電場的作用吸附在有吸氣材料它是使被電離的氣體通過電磁場或電場的作用吸附在有吸氣材料的表面上，以達到抽氣的目的。的表面上，以達到抽氣的目的。4 4）低溫泵）低溫泵 利用低溫表面捕集氣體的真空泵利用低溫表面捕集氣體的真空泵 3.3.水環(huán)真空泵水環(huán)真空泵3 3.1 .1 水環(huán)真空泵簡介水環(huán)真空泵簡介 簡稱水環(huán)泵，是一種粗真空泵，它所能獲得的極

9、限真空為簡稱水環(huán)泵，是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為200020004000Pa4000Pa，串聯(lián)大氣噴射器可達，串聯(lián)大氣噴射器可達270270670Pa670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮。水環(huán)泵也可用作壓縮機，稱為水環(huán)式壓縮機，是屬于低壓的壓縮機，其壓力范圍為機，稱為水環(huán)式壓縮機，是屬于低壓的壓縮機，其壓力范圍為1 12 2105Pa105Pa表壓力。由于真空應(yīng)用技術(shù)的飛躍發(fā)展，水環(huán)泵在粗真空表壓力。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

10、抽除含塵、含水的氣體，因此，水抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，水環(huán)泵應(yīng)用日益增多。環(huán)泵應(yīng)用日益增多。3.2 3.2 水環(huán)泵的工作原理水環(huán)泵的工作原理 在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中順時針方向旋在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中順時針方向旋轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的下部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的下部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的上部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環(huán)內(nèi)轂

11、相切，水環(huán)的上部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個月牙形空間，有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個小腔。而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個小腔。 如果以葉輪的下部如果以葉輪的下部0 0為起點，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前為起點，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180180時小腔的容時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被時小腔則與

12、吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時，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現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，綜上所述，水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡?。因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩?3.3 3.3 水環(huán)泵的優(yōu)缺點水環(huán)泵的優(yōu)缺點水環(huán)泵與其他機械泵相比有如下優(yōu)點：水環(huán)泵與其他機械泵相比有如下優(yōu)點： 1 1）結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求不高，容易加工。）結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求不高，容易加工。 2 2）結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，一般可與電動機直聯(lián)，無須減）結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高

13、，一般可與電動機直聯(lián)，無須減速裝置。故用小的結(jié)構(gòu)尺寸，可以獲得大的排氣量，占地面積也速裝置。故用小的結(jié)構(gòu)尺寸，可以獲得大的排氣量，占地面積也小。小。 3 3）壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。）壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。 4 4）由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面，無須對泵內(nèi)進行潤滑，而）由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面，無須對泵內(nèi)進行潤滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。且磨損很小。轉(zhuǎn)動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。 5 5）吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便。）吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便。水環(huán)泵也有其

14、缺點：水環(huán)泵也有其缺點：1 1）效率低，一般在）效率低，一般在30%30%左右，較好的可達左右，較好的可達50%50%。 2 2）真空度低，這不僅是因為受到結(jié)構(gòu)上的限制，更重要的是受工作）真空度低，這不僅是因為受到結(jié)構(gòu)上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液極限壓強只能達到液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液極限壓強只能達到200020004000Pa4000Pa。用油作工作液，可達用油作工作液，可達130Pa130Pa。 4. 4. 水環(huán)泵的應(yīng)用水環(huán)泵的應(yīng)用4.1 4.1 在工業(yè)中的具體應(yīng)用舉例在工業(yè)中的具體應(yīng)用舉例4.1.14.1.1水環(huán)泵在空冷機組真空系統(tǒng)中的應(yīng)用水環(huán)泵在空

15、冷機組真空系統(tǒng)中的應(yīng)用 水環(huán)泵是電廠凝汽器最主要的抽真空設(shè)備水環(huán)泵是電廠凝汽器最主要的抽真空設(shè)備, ,由于現(xiàn)有的火電由于現(xiàn)有的火電廠大多采用濕冷機組廠大多采用濕冷機組, ,水環(huán)泵在濕冷機組中的配置和應(yīng)用相對比水環(huán)泵在濕冷機組中的配置和應(yīng)用相對比較成熟。較成熟。 空冷機組水環(huán)泵抽真空系統(tǒng)的特點：空冷機組水環(huán)泵抽真空系統(tǒng)的特點： 1 1）空冷機組的漏氣量及嚴密性）空冷機組的漏氣量及嚴密性 對于空冷機組對于空冷機組, ,該要求是很容易實現(xiàn)的該要求是很容易實現(xiàn)的, ,實測的真空下降速度實測的真空下降速度為為0.05kPa/min0.05kPa/min。對于。對于600MW600MW機組應(yīng)以真空下降速度

16、不大于機組應(yīng)以真空下降速度不大于0.03kPa/min0.03kPa/min為宜為宜, ,并指出空冷機組應(yīng)有獨立的嚴密性判定標準。并指出空冷機組應(yīng)有獨立的嚴密性判定標準。2 2）空冷機組凝汽器的背壓特點）空冷機組凝汽器的背壓特點 我國一些我國一些地區(qū)地區(qū)（比如在內(nèi)蒙古地區(qū)）（比如在內(nèi)蒙古地區(qū)）空冷機組背壓在空冷機組背壓在1 1天天內(nèi)的變化也是比較大的?？绽錂C組凝汽器背壓變化大且頻繁的內(nèi)的變化也是比較大的?？绽錂C組凝汽器背壓變化大且頻繁的特點在進行水環(huán)泵配置時應(yīng)引起重視。特點在進行水環(huán)泵配置時應(yīng)引起重視。3 3）水環(huán)泵的抽干空氣特性）水環(huán)泵的抽干空氣特性 水環(huán)泵屬于容積式泵的一種水環(huán)泵屬于容積式

17、泵的一種, ,不考慮內(nèi)部泄漏和工作液的影響不考慮內(nèi)部泄漏和工作液的影響, ,在不同真空度下水環(huán)泵的理論體積流量是相同的在不同真空度下水環(huán)泵的理論體積流量是相同的, ,并且水環(huán)泵實際并且水環(huán)泵實際抽氣的體積流量抽氣的體積流量q qV V常隨吸入的絕壓常隨吸入的絕壓p p的升高而增大的升高而增大。4.1.2 4.1.2 水環(huán)泵組在鋼液真空精煉設(shè)備上的應(yīng)用水環(huán)泵組在鋼液真空精煉設(shè)備上的應(yīng)用 鋼液真空精煉設(shè)備常用的爐型有鋼液真空精煉設(shè)備常用的爐型有VDVD、VODVOD和和RHRH等等, ,其核心配套設(shè)備其核心配套設(shè)備就是真空泵系統(tǒng)。盡管真空泵的種類很多就是真空泵系統(tǒng)。盡管真空泵的種類很多, ,但最適

18、合鋼液脫氣特性工藝但最適合鋼液脫氣特性工藝要求的還是水蒸汽噴射真空泵。要求的還是水蒸汽噴射真空泵。 由于水蒸汽噴射真空泵由于水蒸汽噴射真空泵( (組組) )的工作范圍通常在的工作范圍通常在1 11.01xl01.01xl05 5PaPa范圍范圍內(nèi)內(nèi), ,抽氣能力從幾抽氣能力從幾kg/hkg/h到上千到上千kg/h,kg/h,對被抽介質(zhì)無嚴格要求對被抽介質(zhì)無嚴格要求, ,不怕被抽介不怕被抽介質(zhì)的污染質(zhì)的污染, ,無論被抽介質(zhì)的溫度高低無論被抽介質(zhì)的溫度高低, ,有無塵埃雜質(zhì)和腐蝕性都可使用有無塵埃雜質(zhì)和腐蝕性都可使用, ,工作安全可靠工作安全可靠, ,維修費用低廉。這些特點是其它種類的真空泵不能同時維修費用低廉。這些特點是其它種類的真空泵不能同時具備的。具備的。在鋼液真空精煉設(shè)備上選用水環(huán)泵應(yīng)考