蘇振東

（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司南寧卷煙廠，廣西 南寧530001）

目前，南寧卷煙廠動(dòng)力車間使用4臺(tái)西門子真空泵為卷煙的生產(chǎn)提供真空負(fù)壓，該設(shè)備在使用的過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，設(shè)備故障率和運(yùn)行的效率出現(xiàn)了明顯的下降?；诖爽F(xiàn)狀，本課題從研究真空系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境及水系統(tǒng)出發(fā)，旨在改變真空系統(tǒng)的工作環(huán)境，重新設(shè)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)，降低循環(huán)水硬度，提高運(yùn)行循環(huán)水量，達(dá)到減少故障率，提高運(yùn)行效率。

1 水環(huán)式真空泵應(yīng)用概況

真空系統(tǒng)的冷卻水是真空泵的工作物質(zhì)，冷卻水和被抽吸的氣體一起不停地被排出泵體，同時(shí)冷卻水又是冷卻物質(zhì)和密封物質(zhì)，起到帶走壓縮氣體產(chǎn)生的熱量并密封真空泵的葉輪和圓盤之間間隙的作用。如果冷卻水不足，則影響真空泵的真空度，降低設(shè)備的使用效率，同時(shí)不能很好地冷卻真空泵泵體，給設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)隱患。

水環(huán)式真空泵（其結(jié)構(gòu)如圖1所示）具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造精度要求不高，容易加工；

（2）結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，一般可與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，無(wú)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?。?/p>

（3）壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過(guò)程溫度變化很小；

（4）由于泵腔內(nèi)沒(méi)有金屬磨擦表面，無(wú)須對(duì)泵內(nèi)進(jìn)行潤(rùn)滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動(dòng)件和固定件之間的密封可直接由水封來(lái)完成；

（5）吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡(jiǎn)單，維修方便。

圖1 水環(huán)式真空泵結(jié)構(gòu)

基于以上優(yōu)點(diǎn)，水環(huán)式真空泵目前已廣泛應(yīng)用于石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。南寧卷煙廠現(xiàn)有4臺(tái)西門子水環(huán)式真空泵(型號(hào)：2BE1303-0)，常用3臺(tái)，1臺(tái)備用。但我公司在使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)目前在使用2臺(tái)真空泵時(shí)水量充足，而在同時(shí)使用3臺(tái)真空泵時(shí)，冷卻水用量不足，特別是在夏秋季節(jié)時(shí)更明顯，目前的真空冷卻水泵提供的冷卻水不能滿足設(shè)備需要。所以在實(shí)際使用時(shí)，經(jīng)常是2臺(tái)真空泵用真空冷卻水泵提供的冷卻水，另1臺(tái)用市政管網(wǎng)的自來(lái)水。

2 原因分析

（1）由于真空泵的工作液為自來(lái)水，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，在泵內(nèi)形成了水垢。結(jié)垢原因是水中含有鈣、鎂等碳酸鹽類物質(zhì)，在泵運(yùn)行升溫受熱后其溶解度降低，分子結(jié)合沉淀形成水垢，促使真空泵內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，影響設(shè)備運(yùn)行的真空度。

（2）真空泵冷卻水系統(tǒng)供水流量偏小，導(dǎo)致真空泵工作水量不足，不但影響真空系統(tǒng)的真空度，而且真空泵長(zhǎng)期在高溫下運(yùn)行，導(dǎo)致循環(huán)水質(zhì)不斷的惡化，加快真空泵內(nèi)部結(jié)垢的速度。

3 解決方案分析

經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析及研究，決定采用如下兩套方案進(jìn)行問(wèn)題的解決：一套方案是引入鍋爐工段富余軟化水作為循環(huán)用水；另一套方案是改造原有水系統(tǒng)，增加供水量。以下對(duì)改造的方案選擇過(guò)程進(jìn)行分析。

3.1 方案一分析

（1）重新制作一個(gè)不銹鋼水池；

（2）選用流量大的大功率水泵，根據(jù)水泵的選型，重新布置冷卻水系統(tǒng)的進(jìn)水、出水管，安裝新的冷卻塔，滿足車間開4臺(tái)或3臺(tái)真空泵的要求。

（3）方案一的優(yōu)點(diǎn)：可以從根本上解決真空水系統(tǒng)水量不足的問(wèn)題滿足車間生產(chǎn)的要求。

（4）方案一的缺點(diǎn)：施工周朝長(zhǎng)、施工難度大，對(duì)生產(chǎn)有影響；在目前制造連續(xù)生產(chǎn)的情況下，很難有時(shí)間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大的改動(dòng)；費(fèi)用較大。

3.2 方案二分析

（1）利用原有的進(jìn)水、出水管路、冷卻塔系統(tǒng)，重新選用合適的水泵適當(dāng)增加系統(tǒng)的供水量，滿足車間開3臺(tái)真空泵的要求。

（2）利用不銹鋼板，制作一個(gè)水池，把原系統(tǒng)的管路連接到新的水池。

（3）方案二的優(yōu)點(diǎn)：施工周期短，施工難度較小，可以在車間停產(chǎn)期間進(jìn)行施工，基本不影響生產(chǎn)；費(fèi)用較小。

（4）方案二的缺點(diǎn)：只能保證3臺(tái)真空泵的運(yùn)行水量；在夏季時(shí)，因系統(tǒng)水流量增加，又使用原有的冷卻塔的原因，冷卻水水溫可能會(huì)稍有偏高。

目前3臺(tái)真空泵運(yùn)行可以保證卷接包車間、真龍車間的正常運(yùn)行，而且在近期內(nèi)大量增加卷接包設(shè)備的可能性不存在（已基本沒(méi)有場(chǎng)地），不存在需要開4臺(tái)真空泵的情況。如果特殊情況需要開啟4臺(tái)真空泵，其中一臺(tái)可以使用自來(lái)水冷卻，作為緊急應(yīng)急。同時(shí)二次技改已在進(jìn)行中，目前設(shè)備不宜進(jìn)行大規(guī)模改動(dòng)。

鑒于以上分析，故選擇第二方案實(shí)施。

4 方案實(shí)施

4.1 制作不銹鋼水箱

水箱的技術(shù)參數(shù)為：

水箱材料：3 mm厚的不銹鋼板；

水箱的安裝要求主要有：

（1）水箱底用100 mm工字鋼做機(jī)座，在水箱底安裝一條DN25鍍鋅排水管（含球閥閥門一個(gè)，法蘭連接），在原真空水池、制冷水池墻腳走管；

（2）水箱出水管選用DN100的水管，在管道最低處離水箱底部50 mm布管，走墻腳與真空水泵對(duì)接；

（3）在距水箱上端100 mm處安裝一條溢流管，管徑選用DN65的鍍鋅管，在原真空水池、制冷水池墻腳走管，對(duì)生銹的鋼材做防腐處理。

4.2 管線布置

將原真空系統(tǒng)回水管、水池進(jìn)水管（軟水、自來(lái)水各一）、冷卻塔溢流管、位式水位計(jì)等移到新的水箱，各管道大小用原有的管徑。

4.3 水泵選型與安裝

（1）真空泵所需水量的計(jì)算

相同型號(hào)的真空泵，在不同的轉(zhuǎn)速下，真空泵所需的工作液（冷卻水）量不同。真空泵(2BE1 303-0)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為660 r/min，轉(zhuǎn)速范圍為446~790 r/min。在實(shí)際運(yùn)行中，不同轉(zhuǎn)速的真空泵的工作液流量值必須乘以因子N（N=實(shí)際轉(zhuǎn)速/標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速），如表1所示。

表1 吸氣壓力與工作液供給量對(duì)應(yīng)關(guān)系

由上可知，在標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速所需的最大工作液流量為8.5 m3/h，真空泵(2BE1 303-0)最大轉(zhuǎn)速為790 r/min，那么可知實(shí)際運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)真空泵(2BE1 303-0)最大工作液流量Q為：

Q=8.5 N=8.5×790/660=10.17 m3/h

那么3臺(tái)真空泵(啟動(dòng)3臺(tái)可滿足生產(chǎn)需要)最大工作液流量為3Q，即30.51 m3/h。

（2）水泵選型

現(xiàn)用的水泵為上海連城公司的立式離心水泵，型號(hào)為SLS65-160。查閱上海連城公司的立式離心水泵資料，為了避免做大的改動(dòng)，我們選擇地腳安裝尺寸相同，滿足生產(chǎn)需要，型號(hào)為SLS65-200的立式離心水泵。參數(shù)如表2所示。

表2 SLS系列水泵關(guān)鍵參數(shù)

從表2可知，原設(shè)計(jì)在32米揚(yáng)程時(shí)，流量為25 m3/h，不滿足使用要求。如選用SLS65-200立式離心水泵，在32米揚(yáng)程時(shí)，流量會(huì)超過(guò)32.5 m3/h，電機(jī)的電流可能會(huì)偏高。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，需人為增大水泵的出水阻力（可以用水泵出口的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)），使水泵揚(yáng)程在42.5米左右，流量為32.5 m3/h左右，其流量大于3臺(tái)真空泵的最大實(shí)際使用流量30.51 m3/h，可以滿足3臺(tái)真空泵使用需要。因此，選用型號(hào)為SLS65-200的立式離心水泵。

（3）冷卻塔選型

目前在用的冷卻塔是廣東陽(yáng)江龍達(dá)集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為DBNL3-30t的逆流式冷卻塔，處理水量為30 m3/h。參數(shù)如表3所示。

表3 DBNL3-30t型冷卻塔關(guān)鍵參數(shù)

查西門子液環(huán)式真空泵使用說(shuō)明書第25頁(yè)，對(duì)工作液（冷卻水）的溫度要求：標(biāo)準(zhǔn)溫度15℃（范圍0℃~65℃）。從真空泵對(duì)工作液（冷卻水）溫度的要求范圍來(lái)看，不是很高，但選用新的水泵流量比冷卻塔處理流量偏大，在夏季時(shí)可能水溫有點(diǎn)偏高，加上原有冷卻塔使用時(shí)間長(zhǎng)，冷卻效果逐步下降，為此我們選用廣東陽(yáng)江龍達(dá)集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為DBNL3-30t的逆流式冷卻塔，其處理水量為35 m3/h。

通過(guò)充分的論證之后，確定和水系統(tǒng)的改造方案，并在原有系統(tǒng)上進(jìn)行徹底的改造，調(diào)試合格后，經(jīng)全面的投入應(yīng)用后，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備選型并對(duì)原有真空泵水系統(tǒng)的改造，滿足了真空泵運(yùn)行用水量的要求；利用軟化水作為工作液和冷卻用水，降低循環(huán)水的硬度和運(yùn)行溫度。通過(guò)改造，徹底解決真空系統(tǒng)水量不足和結(jié)垢問(wèn)題，從而提高真空系統(tǒng)的出力，降低了運(yùn)行成本。由此可見(jiàn)，真空水系統(tǒng)的循環(huán)水量以及運(yùn)行水質(zhì)對(duì)水環(huán)式真空泵運(yùn)行極其重要，通過(guò)水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，徹底地解決了真空泵由于結(jié)垢卡死的故障問(wèn)題，減低了設(shè)備的故障率，同時(shí)提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。

[1]楊乃恒.真空獲得設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1998.

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[3]宋 義，等.低位整機(jī)汽水組合噴射真空泵開發(fā)研究與應(yīng)用真空科學(xué)技術(shù)[J].1999（19）：12-13.