祝永剛　趙　召（中國核電工程有限公司，北京　100840）

真空系統(tǒng)解決自吸泵自吸能力不足的工藝改進(jìn)

祝永剛趙召
（中國核電工程有限公司，北京100840）

摘要：某廠在進(jìn)行自吸泵輸送試驗時，發(fā)現(xiàn)在一定液位以下無法實現(xiàn)對廢水的正常輸送。后經(jīng)過原因排查以及分析計算，最終確定由于吸程高，吸入管線過長等原因?qū)е伦晕玫膲毫p失過大，超過了自吸泵自身的最大自吸高度。通過增加一套真空系統(tǒng)的方法，有效地解決了自吸泵自吸能力不足的問題。本文對上述全過程進(jìn)行了分析和總結(jié)，為今后解決類似自吸泵自吸能力不足的問題提供一定的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：自吸泵；真空系統(tǒng)；工藝改進(jìn)；自吸能力

1　概述

自吸泵以其具有自吸功能的特點，在某些場合下比一般離心泵方便可靠，因而正在被廣泛使用。在使用、評價自吸泵的特性時，除了一般離心泵的性能要求外，還需要增加泵自吸性能方面的指標(biāo)。自吸性能通常是用自吸時間和自吸高度來衡量。如果一臺自吸泵的自吸高度很高，說明其抽真空的能力很強，能達(dá)到較高的真空度。如果在某個固定的自吸高度下，自吸泵的自吸時間很短，說明其的抽氣能力很強，排氣量大。

某廠廢水接收及轉(zhuǎn)運系統(tǒng)主要承擔(dān)廢水接收以及對外轉(zhuǎn)運的任務(wù)。主要設(shè)備包括了一個接收槽01C、兩臺廢水泵01P-02P和四個閥門01-04V等。工藝流程簡圖如圖1所示。其中兩臺廢水泵為自吸泵，最大自吸高度為5.2m。泵安裝高度相對接收槽底3m，泵吸入管口距接收槽底20mm。

在系統(tǒng)安裝完成之后，進(jìn)行自吸泵輸送試驗時，（1）接收槽液位560mm，已淹沒吸入管口，抽吸不出水；（2）將接收槽內(nèi)液位增加至1060mm，仍然抽吸不抽水；（3）將接收槽液位增加至1580mm依舊抽吸不出水。且每次啟動時間都在10～14分鐘。該問題成為制約今后生產(chǎn)運行的一個難題。

圖1　廢水接收及轉(zhuǎn)運系統(tǒng)工藝流程簡圖

2　自吸泵工作原理及原因分析

2.1自吸泵工作原理

不需在吸入管路內(nèi)充滿水就能自動地把水抽上來的離心泵。自吸泵的結(jié)構(gòu)類型很多，常見的有ZX等結(jié)構(gòu)類型的自吸泵；我國自主研發(fā)的NTP氣液混輸同步排吸泵；能達(dá)到自動起停的TPW透平同步排吸泵；因價格優(yōu)勢快速占領(lǐng)市場的WFLZ等無密封自控自吸泵等，被廣泛的應(yīng)用到各種化工、石油、電廠、醫(yī)藥、紡織等眾多領(lǐng)域。

自吸泵在啟動前應(yīng)在泵殼內(nèi)灌滿水（或泵殼內(nèi)自身存有水）。啟動后葉輪高速旋轉(zhuǎn)使葉輪槽道中的水流向蝸殼，這時入口形成真空，使進(jìn)水逆止閥門打開，吸入管內(nèi)的空氣進(jìn)入泵內(nèi)，并經(jīng)葉輪槽道到達(dá)外緣。自吸泵屬自吸式離心泵，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、運行平穩(wěn)、維護(hù)容易、效率高、壽命長，并有較強的自吸能力等優(yōu)點。管路不需安裝底閥，工作前只需保證泵體內(nèi)儲有定量液體即可。不同液體可采用不同材質(zhì)自吸泵。

2.2原因分析及排查

2.2.1自吸泵不上料的常見原因

自吸泵在使用過程中，有時會出現(xiàn)不上料的問題。常見的原因有：（1）有泵體內(nèi)無存水或存水不足；（2）進(jìn)水管破裂或接頭漏水；（3）軸承體密封不嚴(yán)或密封失效；（4）軸承和軸套之間出現(xiàn)間隙；（5）葉輪損壞或松脫；（6）進(jìn)水管道或葉輪流道堵塞；（7）吸水揚程過高或葉輪轉(zhuǎn)速過低。

2.2.2原因排查

針對上述7種可能，通過現(xiàn)場試驗進(jìn)行逐一分析和排查，方法及排查結(jié)果如下：

（1）接收槽01C液位3270mm，啟動自吸泵1P可以正常出水，并且下設(shè)備間查看管道，未發(fā)現(xiàn)有泄漏。因此初步可以排除前6種由于泄露、松脫等機械原因造成的可能；

（2）接收槽01C液位3030mm，啟動124B03/1P可以正常出水；

三是嚴(yán)守紀(jì)律，守住底線。要加強政治紀(jì)律、工作紀(jì)律，尤其是中層以上干部，一定要有底線意識，要合法合規(guī)做事，牢牢守住法律這根紅線，講政治、守規(guī)矩、做表率，杜絕任何違規(guī)違紀(jì)現(xiàn)象。要認(rèn)識到位，執(zhí)行力到位，用制度管事，推動各項工作落地見效。要堅持安全發(fā)展理念，堅守安全紅線，筑牢發(fā)展底線，落實責(zé)任，強化措施，務(wù)求實效，為企業(yè)發(fā)展提供強有力的安全保障。

（3）接收槽01C液位2800mm，破壞真空后，啟動泵發(fā)現(xiàn)有短暫的排氣過程，排氣過程完成后，泵運轉(zhuǎn)正常，可以正常出水。之后關(guān)閉泵出口閥門，停泵2h，泵出口壓力表的真空度有微小的減少；

（4）接收槽01C液位2500mm，破壞真空后，啟動自吸泵1P10分鐘后吸不上水，因此初步判斷泵的自吸高度極限在2500mm～2800mm之間。

2.2.3原因確定

自吸泵的損失主要包括四個部門，分別為原動力損失、機械損失、容積損失和水利損失。經(jīng)過分析四類不同的損失，初步判斷可能由于吸水揚程過高或葉輪轉(zhuǎn)速過低導(dǎo)致自吸泵在一定液位高度范圍內(nèi)無法抽吸液體的現(xiàn)象發(fā)生。具體原因分析如下：

（1）自吸泵的吸入管道距離接收罐底的只有20mm距離，估算有2m左右的壓力損失；

（3）現(xiàn)場布置中由于管線較長以及彎頭、閥門等產(chǎn)生的壓力損失估算有1.5m的壓力損失。

以上三項合計產(chǎn)生的壓力損失為6.5m，超過自吸泵的最大自吸高度5.2m。由此可以判斷造成自吸泵不上料的根本原因為自吸泵的自吸能力有限，現(xiàn)場布置中系統(tǒng)本身所產(chǎn)生的壓力損失已經(jīng)大于泵的自吸能力。因此導(dǎo)致在低于2800mm的液位時自吸泵無法正常抽吸廢水。

3　工藝改進(jìn)

提高自吸泵自吸能力的方法有多種，通常來說可以分為兩大類。一類是對泵體機構(gòu)進(jìn)行改造，另一類是工藝流程改進(jìn)。通過泵體改造已經(jīng)在石油化工企業(yè)得到了很好的應(yīng)用。而某廠的泵房位置已確定，無法改變管線的走向，用以縮短進(jìn)口管線。且重新采購高自吸能力離心泵的費用過高，因此綜合各種因素，考慮通過工藝流程改進(jìn)的方法，即增加真空系統(tǒng)，使廢液吸入自吸泵，來實現(xiàn)自吸泵的正常使用。

3.1改進(jìn)后的工藝流程

通過工藝改進(jìn)，增加一個容積為200L的真空罐02C、一臺抽氣速率為8L/s的真空泵03P、五個氣開式波紋管截止閥05V-09V以及相應(yīng)的不銹鋼管道，如圖2所示。

3.2操作說明

接收槽在液位在2800mm以上時，可正常啟動廢水泵01P-02P輸送液位。低于2800mm時，在啟動廢水泵01P-02P前，關(guān)閉06V、05V、09V，打開真空泵03P的進(jìn)、出氣閥07V和08V。啟動真空泵，使真空罐02C內(nèi)形成負(fù)壓，待真空罐壓力穩(wěn)定后，打開06V，在廢水泵01P-02P的進(jìn)口管道內(nèi)形成負(fù)壓，將廢水吸入廢水泵01P-02P的進(jìn)口管道內(nèi)。

當(dāng)檢測到真空罐02C內(nèi)液位上升時，打開廢水泵01P-02P進(jìn)、出水閥，啟動廢水泵，并關(guān)閉真空罐進(jìn)水閥06V，停運真空泵并關(guān)閉進(jìn)氣閥07V和出氣閥08V，廢水泵01P-02P進(jìn)行正常運行。

當(dāng)廢水輸送完成之后，打開真空罐02C的氣閥09V，破壞真空罐真空，打開真空罐出口管道上的排水閥05V，將吸入真空罐02C中的廢液排入廢水泵01P-02P的進(jìn)口管道，通過自流方式返回接收槽中。

4　改進(jìn)效果和結(jié)論

通過增加一套真空系統(tǒng)，在不改變現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，消除了自吸泵在一定液位時自吸能力不足的現(xiàn)象，實現(xiàn)了一次試車成功。在2800mm以下的液位，自吸泵從啟動到正常運行用時不到1min，且泵啟動后的各項運行參數(shù)均符合要求。

通過實踐證明，在某些特定情況下，通過增加真空系統(tǒng)的方法，可以有效的較少系統(tǒng)的壓力損失，從側(cè)面提高自吸泵的自吸性能，可以為今后其他行業(yè)解決自吸泵不上料的問題提供借鑒和參考。

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圖2　工藝改進(jìn)后的流程簡圖

中圖分類號：TH317

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：祝永剛，男，畢業(yè)于天津大學(xué)環(huán)境化工專業(yè)，碩士研究生，就職于中國核電工程有限公司調(diào)試部，工程師。趙召，男，畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)核工程與核技術(shù)專業(yè)，大學(xué)本科，就職于中國核電工程有限公司調(diào)試部，助理工程師。