對（duì）水環（huán）真空泵的現狀（zhuàng）、發展趨勢及設（shè）計

眾（zhòng）所周知，由於水環式真（zhēn）空泵和水環壓縮機具有結構簡單、使用維修方（fāng）便的特點，因而在各行各業得到了廣泛的應用。特別是具有等溫壓縮的特點，極易抽吸、壓縮易燃易爆的氣體（tǐ）。下麵就（jiù）其發（fā）展及設計開發談幾點粗淺的看法。

1 大（dà）型化

    由於煤礦、化工、製藥、造紙（zhǐ）等行業的發展（zhǎn），對水環真空泵（bèng）的要求越來越向大型化方麵發展。在2000年以前，我國能生產（chǎn）抽氣量在100m³／min以上的水環真（zhēn）空泵僅3-4個企業，全國年產量也不（bú）過幾十台。而（ér）僅過了三年，到（dào）2003年全國能生（shēng）產100m³／min以（yǐ）上的大泵的廠家達10多家(其中（zhōng）僅淄博地區（qū）就有7--8家)，據不完全統計（jì），全國的大泵的產量達（dá）幾百台以上，這些產品主要應用於：
    (1)煤礦行業
    由於國家加強了對煤礦的安全要求，因而用水環式真空泵，特別是（shì）大型水環式真空泵抽除瓦斯氣體（tǐ）已成為煤礦行業必須的安（ān）全要求，例如去年陝西某礦務（wù）局訂（dìng）購的多台抽氣量達400m³／min的特大型水環真空泵就是用以抽除瓦（wǎ）斯氣體，有的一個大（dà）型煤礦使用100m³／min以上的大泵就達7--8台。隨著國家對安全工作進一步加強，大型、特大型水環式真空泵將在煤礦係統得到越來越廣泛的應用。
    此外，由於煤（méi）炭產量的飛速增加，煤礦的洗、選煤所（suǒ）用的真空過濾機也向大型化方麵發展，在八（bā）十年（nián）代大多配抽氣量為27m³／min的SZ-4型水環式真空泵，這在（zài）當時也是較大的。而近幾年煤礦的過濾機都選配抽氣（qì）量為80--150m³／min的大型水環（huán）真空泵，有的達到200m³／min以上，而且還有（yǒu）氣量繼續增大的趨勢。
    (2)化工行業
    a)氯堿行業（yè）
    近幾年來我國（guó）啟動了許多大型的基本建設（shè）和技術改造項目，這些項（xiàng）目的實童（tóng）都需要大量（liàng）的聚氯乙烯材料，特別是房地產的興旺，更加推動了聚氯乙烯行業的發展，據氯（lǜ）堿行業的統計，我國去年生（shēng）產了410萬噸聚氯（lǜ）乙烯，進口了200可噸。據（jù）該行業的預測，2005年的全國需（xū）求量將達800萬噸，而到了2010年將達到1500萬噸（dūn），正是因為需求量高速（sù）增加，使得我國的氯堿行（háng）業的企業加改造擴（kuò）產，並且近一、二年新上了許多企業。氯堿企業（yè）的發（fā）展（zhǎn），必須配套水陝空泵和水環壓縮機j用（yòng）以抽除（chú）和壓縮乙炔和氫氣的水環真空泵（bèng）和水環壓縮機過去大也不過30m³／min，而現在年產10萬噸燒堿和10萬噸聚氯乙烯的企業，需要的水環真空泵和水環壓縮機達70m³／min以上。
    在這裏需（xū）要特別介紹的是，正是由於這（zhè）個行業的發展（zhǎn），推動和加快了較（jiào）高I力水環壓縮機的開發和生產。
    長期（qī）以來，我國的水環壓縮機一般（bān）是當吸入壓力為1個大氣壓或略（luè）低於呔氣（qì）壓時，排除壓力（lì）為O．1MPa，即壓縮比為2，個別企業生（shēng）產過排除壓（yā）力達25MPaG的水環壓縮機，而且（qiě）僅1--2個（gè）規格。為了適（shì）應聚氯乙（yǐ）烯的生產，91原國務（wù）院重（chóng）大裝備辦公室在“八五”重大技術裝備攻關項目--年產4噸低聚合度聚氯乙（yǐ）烯裝置設備研製中提出了氯乙烯回收水環壓縮機的研製（zhì）攻關課題，這種回收氯乙烯單體的水環壓縮機要求在吸入壓力為常壓或（huò）微（wēi）負壓的情（qíng）況下，排出壓力要達到O.55-0.6MPaG，而且（qiě）排氣量（liàng）要達到700m³／min。經過幾（jǐ）年（nián）的努力（lì），我公司於96年12月通過了由原（yuán）國家機械部組織（zhī）的技術（shù）鑒定（dìng），客項技（jì）術酥達到了攻關要求。在此產品的基礎上，我公司又開發了係列產品（pǐn），排（pái）氣量由90m³／min到2000m。／h。由於（yú）該設備是聚氯乙烯行業的（de）關鍵設備之一，因而在近幾年全國（guó）大（dà）上聚氯乙烯項目的形勢下，這種水環壓縮機得到了推廣和應用，完全替代（dài）了進口。
    b)化肥行業（yè）
    化肥行業特別是磷（lín）肥（féi）的生產也是我（wǒ）國經濟宏觀調控中重點支持的產（chǎn）業，由於新上項目及老企業的（de）技術改造均以上水平、上規模為主，因（yīn）而大型、特大型水環真空泵在此也得到（dào）了應用，如雲南某（mǒu）磷肥企（qǐ）業一次改造就新增抽氣量為300m³／min的特大（dà）型水環泵3台（tái）。
    此外，還有許多磷肥企業工藝要求（qiú）在壓力為（wéi）絕壓80--lOOhPa時，仍要（yào）有（yǒu）較大的抽氣能力，因而兩級水環真空泵及帶大氣噴射器的兩級水環真（zhēn）空泵用（yòng）在這種工況下，就具有獨特的優勢，許多化肥企業（yè）淘汰了（le）振動噪聲大而真空度較高的往複真（zhēn）空泵，用兩級水環式真空泵替代，並收到了較好的效果，可以說兩級水（shuǐ）環式（shì）真空泵在該行業應用將會（huì）越來越廣泛。
c)造紙行業
    上世紀末和本世紀初，我國的國債投（tóu）入造紙（zhǐ）行業占有較大的比例，全國各（gè）地的造紙廠爭先恐後地（dì）改造上水平、上規模，這大大地拉動了大型水（shuǐ）環真（zhēn）空泵的開發生產（chǎn），東北某造（zào）紙廠一次改造（zào）抽氣量為（wéi）400IIl3／min的特大型水環式真空泵(目前我國生產的大規（guī）格的水環真空泵)6台，總配動力為400kW。可以說近幾年來的抽氣量在100m³／min以上的大型水環真空泵的50％是用在造紙行業，而且這種發展趨勢有增無減。
    d)製藥行業
    真空濃縮脫水、幹燥、蒸餾是製藥企業（yè）的主要工藝過程，製藥企業的技術改造也同樣是上水平（píng）、上規模，這在一（yī）些大（dà）型製藥企業更（gèng）為明顯（xiǎn）。過去，大多用10m³／min以下的（de）小泵，而現在，在這（zhè）些企業的項目招標中，抽氣量在20m³／min以上的中、大型泵已占多數。此外，製藥行業的許多廠過去使用抽氣量為6--12m³／min的兩級水環真空泵較多，而現在都配（pèi）20-30m³／min的兩級水（shuǐ）環真空泵，有的還達到（dào）60m³／min，如四川某合資製藥廠去年一次招標（biāo）買抽（chōu）氣量（liàng）為60m³／min的泵達到10台（tái）。
    除以（yǐ）上行業外，輕工行業的食品、啤酒企業以及冶金、發電、石化、建材等行業的真空係統均向大型方麵發展，如山東某鋁廠（chǎng）長（zhǎng）期使用多台抽氣量（liàng）為85m³／min的水環真空泵，而去年的技改（gǎi）項目設備招標要求的水環真空泵泵抽氣（qì）量要達到140m³／min。

2 成套（tào）性

    應當說，在2000年（nián）以前國內的水環真空泵的生產廠家幾乎全是以銷售單泵為主，極少有用戶訂成套（tào）設備，而近兩年來，化工、製藥行（háng）業的技改項目設備招標中成套設備占的比例越來越（yuè）大，一般是要求配分離器、冷卻器(換（huàn）熱器)、補液泵、閥門、儀（yí）表、管件以及控製裝置（zhì），形成閉式循環，並且要求與企業的OCS係統（tǒng）相連，對液位、壓力、力量等進（jìn）行在線控製。
    對這種（zhǒng）機（jī）電一體化成套設備的（de）要求在許多行業越來越普遍。

較高真空下要求較大的抽氣量

    許多化工（gōng）、製藥（yào）行業的真空蒸餾、濃（nóng）縮、脫水、幹燥以及發電廠的抽除（chú）尾氣都要求在吸入壓（yā）力為3--8kPa之間有（yǒu）較大的抽氣量，單級（jí）水環真空泵（bèng）在這（zhè）一區間抽氣能（néng）力已相當弱（ruò），而兩級水（shuǐ）環真空泵和帶一級大氣噴射器的兩級水環真空泵的特點是（shì）在該區間有較大的吸氣量，在2000年以前對於兩級泵的（de）需求大多是15m³／min以下，而現在達（dá）40-50m³／min。此外，還應當指出，單級水環真空泵帶一級大氣噴射器時，如果設（shè）計合（hé）理，在吸入壓力為4--5kPa時仍有較大的抽氣量，這（zhè）大大擴大了單（dān）級水環真（zhēn）空泵的使用範圍，如我國某飛機研究所就使用該類（lèi）泵多台（tái）。
    綜上（shàng）所（suǒ）述，可以看出，水（shuǐ）環真空泵及水環壓縮（suō）機作為基本的粗低真空獲得設備在各行業得到（dào）了廣（guǎng）泛的應用，也可以說國民經濟各行業的迅速發展推動了水環真空泵和水環壓縮機的開發生產。因（yīn）此為使其更好地適應各行業（yè）的發展，現（xiàn）就該泵的研製開發提出（chū）以下幾點粗淺的看法。
    (1)用可行性設計和高性能的密封件，提高整機的平均無故障運行期（MTBF）
   水環（huán）真空泵及水環壓縮機的工（gōng）作可靠性，即平均無故障（zhàng）運（yùn）行（háng）期，應當說與其它（tā）的粗低真空獲得設備相比還是較高（gāo）的，平（píng）均無故（gù）障運行期可達10000小時以上。但隨著各行業技術進步工作的加強和對（duì）整個（gè）真空係（xì）統的可靠性要（yào）求的提高，因（yīn）而對其可靠性要求也相應更高了。特別是在化工和煤礦抽瓦斯氣體的這樣對安全要（yào）求嚴格的工（gōng）況下，泵要長期持續運轉，國際先（xiān）進水平可達幾萬小時以（yǐ）上。所以水環真空泵和水環壓縮機的設（shè）計工作的開發（fā）情（qíng）況和製造條件的（de）限製以及密封件（特別（bié）是機械密封件）的質量現狀，要真正提高整（zhěng）機的可靠性尚需進一步對以上幾（jǐ）方麵的工（gōng）作進一步加（jiā）強。
    (2)采用優化（huà）設計方（fāng）法，努力提高泵的效率，降低能耗
    水環真空泵和（hé）水環壓縮機是耗能高，效率低（dī）的產品，這是公認的事實，小泵一般為（wéi）30-35%，大泵達40%或略高（gāo），這樣低的效率與國家對機電產品的要（yào）求及我國目前能源（yuán）緊張的現狀（zhuàng）是極不相適應的。因此應（yīng）盡快采用（yòng）優化設計方法，對影響（xiǎng）泵（bèng）的效率關鍵的葉輪的各幾何參數及吸排氣孔（kǒng）的起（qǐ）始（shǐ）位置、麵（miàn）積等（děng）建（jiàn）立數學模型，進行優化設計，選擇各參數的（de）佳組合方案，並（bìng）采用汽液兩（liǎng）相流的有關理論及（jí）計算公（gōng）式進行設計，盡量減少水環的渦流損失，達到提高效率的目的。所以（yǐ）說盡快（kuài）設計開發成功高效（xiào）節能的水（shuǐ）環真空泵及壓縮機以淘汰耗能（néng）高、效率低的落後產品是擺在水環真空（kōng）泵的設計開發、生產企業麵前的一項重（chóng）要工（gōng）作。
3)提高帶大氣噴射器時的工況點的氣（qì）量（liàng）
    國外無論單級水環真空泵還是兩（liǎng）級水環真空泵配大氣噴射器以提高（gāo）在較低吸入壓力下的抽氣量的（de）情況還是較（jiào）多的。從國外技術先進的企業的技術資料上可以看出，單級（jí）水環真空（kōng）泵帶一級大氣噴射器時，在吸（xī）入壓力為5kPa點，抽氣速（sù）率可達該泵不帶（dài）大（dà）氣噴射時吸（xī）入壓力為400hPa點的抽氣速率（用（yòng）戶常用的單級水環真空泵的（de）共況點）的65--70%，兩級水環真空泵帶一級大氣噴射器時，在吸入壓力為1.5kPa點抽氣速率可達該（gāi）泵不帶大（dà）氣噴射器時吸入壓力為8kPa點的抽氣速率（兩級水環真空泵常用（yòng）的工況（kuàng）點）的70--75%，這樣便大（dà）大擴（kuò）大了水環（huán）真空泵的應（yīng）用（yòng）範圍，即滿足了化工、製藥、輕工、儀器、冶金、發電等（děng）行業要求在吸入壓力為1.5--5kPa點大抽氣速（sù）率的工藝條件。但目前國內一是水環真空（kōng）泵帶大氣噴射器的應用（yòng）不夠廣泛；二是在1.5--5kPa點的抽氣速（sù）率較小，與國（guó）外先進廠家技術水平有一定差距。為進一步推廣應用，應（yīng）當研究改進大氣噴射器的設計（jì）與水環真（zhēn）空泵的佳配比（bǐ），由於氣流在大氣噴射器的噴嘴（拉伐爾噴管）與擴壓器的漸（jiàn）縮段流動是超音（yīn）速氣流，並且大氣（qì）與被抽氣體兩（liǎng）股氣流的混合過程中的動量交換較為複雜（zá），無法完全依靠理論計算的方法進行設計，必須進行多次（cì）試驗，但從擴大水環真（zhēn）空泵的應用及提高其效率的角度出發應當加強試驗研究，努力提高其抽氣效（xiào）率。