真空泵冷却水系统改造及应用情况

苏振东

（广西中烟工业有限责任公司南宁卷烟厂，广西 南宁530001）

目前，南宁卷烟厂动力车间使用4台西门子真空泵为卷烟的生产提供真空负压，该设备在使用的过程中出现严重的结垢现象，设备故障率和运行的效率出现了明显的下降。基于此现状，本课题从研究真空系统的运行环境及水系统出发，旨在改变真空系统的工作环境，重新设计循环水系统，降低循环水硬度，提高运行循环水量，达到减少故障率，提高运行效率。

1 水环式真空泵应用概况

真空系统的冷却水是真空泵的工作物质，冷却水和被抽吸的气体一起不停地被排出泵体，同时冷却水又是冷却物质和密封物质，起到带走压缩气体产生的热量并密封真空泵的叶轮和圆盘之间间隙的作用。如果冷却水不足，则影响真空泵的真空度，降低设备的使用效率，同时不能很好地冷却真空泵泵体，给设备运行带来隐患。

水环式真空泵（其结构如图1所示）具有以下优点：

（1）结构简单，制造精度要求不高，容易加工；

（2）结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小；

（3）压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小；

（4）由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成；

（5）吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。

图1 水环式真空泵结构

基于以上优点，水环式真空泵目前已广泛应用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。南宁卷烟厂现有4台西门子水环式真空泵(型号：2BE1303-0)，常用3台，1台备用。但我公司在使用过程中，发现目前在使用2台真空泵时水量充足，而在同时使用3台真空泵时，冷却水用量不足，特别是在夏秋季节时更明显，目前的真空冷却水泵提供的冷却水不能满足设备需要。所以在实际使用时，经常是2台真空泵用真空冷却水泵提供的冷却水，另1台用市政管网的自来水。

2 原因分析

（1）由于真空泵的工作液为自来水，在经过长期运行后，在泵内形成了水垢。结垢原因是水中含有钙、镁等碳酸盐类物质，在泵运行升温受热后其溶解度降低，分子结合沉淀形成水垢，促使真空泵内结垢严重，影响设备运行的真空度。

（2）真空泵冷却水系统供水流量偏小，导致真空泵工作水量不足，不但影响真空系统的真空度，而且真空泵长期在高温下运行，导致循环水质不断的恶化，加快真空泵内部结垢的速度。

3 解决方案分析

经过认真分析及研究，决定采用如下两套方案进行问题的解决：一套方案是引入锅炉工段富余软化水作为循环用水；另一套方案是改造原有水系统，增加供水量。以下对改造的方案选择过程进行分析。

3.1 方案一分析

（1）重新制作一个不锈钢水池；

（2）选用流量大的大功率水泵，根据水泵的选型，重新布置冷却水系统的进水、出水管，安装新的冷却塔，满足车间开4台或3台真空泵的要求。

（3）方案一的优点：可以从根本上解决真空水系统水量不足的问题满足车间生产的要求。

（4）方案一的缺点：施工周朝长、施工难度大，对生产有影响；在目前制造连续生产的情况下，很难有时间对系统进行大的改动；费用较大。

3.2 方案二分析

（1）利用原有的进水、出水管路、冷却塔系统，重新选用合适的水泵适当增加系统的供水量，满足车间开3台真空泵的要求。

（2）利用不锈钢板，制作一个水池，把原系统的管路连接到新的水池。

（3）方案二的优点：施工周期短，施工难度较小，可以在车间停产期间进行施工，基本不影响生产；费用较小。

（4）方案二的缺点：只能保证3台真空泵的运行水量；在夏季时，因系统水流量增加，又使用原有的冷却塔的原因，冷却水水温可能会稍有偏高。

目前3台真空泵运行可以保证卷接包车间、真龙车间的正常运行，而且在近期内大量增加卷接包设备的可能性不存在（已基本没有场地），不存在需要开4台真空泵的情况。如果特殊情况需要开启4台真空泵，其中一台可以使用自来水冷却，作为紧急应急。同时二次技改已在进行中，目前设备不宜进行大规模改动。

鉴于以上分析，故选择第二方案实施。

4 方案实施

4.1 制作不锈钢水箱

水箱的技术参数为：

水箱材料：3 mm厚的不锈钢板；

水箱的安装要求主要有：

（1）水箱底用100 mm工字钢做机座，在水箱底安装一条DN25镀锌排水管（含球阀阀门一个，法兰连接），在原真空水池、制冷水池墙脚走管；

（2）水箱出水管选用DN100的水管，在管道最低处离水箱底部50 mm布管，走墙脚与真空水泵对接；

（3）在距水箱上端100 mm处安装一条溢流管，管径选用DN65的镀锌管，在原真空水池、制冷水池墙脚走管，对生锈的钢材做防腐处理。

4.2 管线布置

将原真空系统回水管、水池进水管（软水、自来水各一）、冷却塔溢流管、位式水位计等移到新的水箱，各管道大小用原有的管径。

4.3 水泵选型与安装

（1）真空泵所需水量的计算

相同型号的真空泵，在不同的转速下，真空泵所需的工作液（冷却水）量不同。真空泵(2BE1 303-0)的标准转速为660 r/min，转速范围为446~790 r/min。在实际运行中，不同转速的真空泵的工作液流量值必须乘以因子N（N=实际转速/标准转速），如表1所示。

表1 吸气压力与工作液供给量对应关系

由上可知，在标准转速所需的最大工作液流量为8.5 m3/h，真空泵(2BE1 303-0)最大转速为790 r/min，那么可知实际运行时，单台真空泵(2BE1 303-0)最大工作液流量Q为：

Q=8.5 N=8.5×790/660=10.17 m3/h

那么3台真空泵(启动3台可满足生产需要)最大工作液流量为3Q，即30.51 m3/h。

（2）水泵选型

现用的水泵为上海连城公司的立式离心水泵，型号为SLS65-160。查阅上海连城公司的立式离心水泵资料，为了避免做大的改动，我们选择地脚安装尺寸相同，满足生产需要，型号为SLS65-200的立式离心水泵。参数如表2所示。

表2 SLS系列水泵关键参数

从表2可知，原设计在32米扬程时，流量为25 m3/h，不满足使用要求。如选用SLS65-200立式离心水泵，在32米扬程时，流量会超过32.5 m3/h，电机的电流可能会偏高。在实际运行时，需人为增大水泵的出水阻力（可以用水泵出口的阀门进行调节），使水泵扬程在42.5米左右，流量为32.5 m3/h左右，其流量大于3台真空泵的最大实际使用流量30.51 m3/h，可以满足3台真空泵使用需要。因此，选用型号为SLS65-200的立式离心水泵。

（3）冷却塔选型

目前在用的冷却塔是广东阳江龙达集团股份有限公司生产的型号为DBNL3-30t的逆流式冷却塔，处理水量为30 m3/h。参数如表3所示。

表3 DBNL3-30t型冷却塔关键参数

查西门子液环式真空泵使用说明书第25页，对工作液（冷却水）的温度要求：标准温度15℃（范围0℃~65℃）。从真空泵对工作液（冷却水）温度的要求范围来看，不是很高，但选用新的水泵流量比冷却塔处理流量偏大，在夏季时可能水温有点偏高，加上原有冷却塔使用时间长，冷却效果逐步下降，为此我们选用广东阳江龙达集团股份有限公司生产的型号为DBNL3-30t的逆流式冷却塔，其处理水量为35 m3/h。

通过充分的论证之后，确定和水系统的改造方案，并在原有系统上进行彻底的改造，调试合格后，经全面的投入应用后，取得了良好的经济效益和社会效益。

5 结束语

通过恰当的设备选型并对原有真空泵水系统的改造，满足了真空泵运行用水量的要求；利用软化水作为工作液和冷却用水，降低循环水的硬度和运行温度。通过改造，彻底解决真空系统水量不足和结垢问题，从而提高真空系统的出力，降低了运行成本。由此可见，真空水系统的循环水量以及运行水质对水环式真空泵运行极其重要，通过水系统的优化设计，彻底地解决了真空泵由于结垢卡死的故障问题，减低了设备的故障率，同时提高了设备的运行效率。

[1]杨乃恒.真空获得设备[M].北京：冶金工业出版社，1998.

[2]朱佩峰.水环式真空泵的应用[J].江西电力职业技术学院学报，2001（2）：21-22.

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