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造纸节能真空泵-双级罗茨真空泵

发布时间:2020-09-24 03:01

  造纸节能真空泵-双级罗茨真空泵_纺织/轻工业_工程科技_专业资料。高效节能真空泵装置;无需克负泵(滤液泵)的全自动高效节能气液分离器。纸机真空度、抽气量;造纸机湿部真空系统。

  应用于纸业的新一代罗茨真空泵 李良伟 轻工业杭州机电设计研究院 摘要: 经优化设计的新一代罗茨真空泵采用三叶叶轮,具有单级泵和双级泵二个 系列规格,双级泵采用一体化的整体式结构,提高泵的综合性能。在低真空段使 用单级泵,在高真空段使用双级泵,可充分发挥罗茨真空泵的能效优势,并提高 真空度,满足现代中小型纸机的配套要求,达到节能降耗的目的。 关键词:新一代罗茨真空泵;双级三叶;原理特点;高效节能 在八、九十年代,我国造纸行业曾大力推广罗茨真空泵,并取得辉煌的节 能效果, 其中由沈阳市造纸机械厂设计、制造的罗茨真空泵还获得国家科学技术 进步奖。 但到九十年代末, 随着造纸工业的高速发展, 造纸机的大型化和高速化, 老式罗茨真空泵因真空度偏低,规格小(最大抽气量仅 60m3/min)等缺陷已不能 适应现代纸机的配套要求,又被水环真空泵所代替,逐渐淡出市场。 新一代罗茨真空泵采用三叶叶轮等全新结构形式及先进的精密加工技术, 扩 大产品规格(最大抽气量达 220m3/min) ,合理安排系列型谱,并根据使用条件, 设置单级泵和双级泵二种系列, 从而可充分发挥罗茨真空泵的节能效果,并提高 真空度, 满足现代中小型纸机的配套要求,成为造纸机系统粗真空获得设备的一 个新选择。 一.老式罗茨真空泵简介 老式罗茨线,在二 根平行轴上装有一对互相啮合的呈“8”字形 截面的叶轮,工作时,二个叶轮以相同的角速 度反向旋转,将被吸气体从抽气侧吸入,然后, 经过一个封闭旋转过程后,被输送至排气侧排 出,完成一个工作过程。 罗茨真空泵是一种容积式真空泵,抽速大, 噪声低。当罗茨线KPa 的低真空段 排气口 抽气口 图1 老式罗茨真空泵原理 使用时,与水环真空泵相比具有显著的节能效果,在 20KPa 真空度附近,罗茨 真空泵的能耗约为水环线%。罗茨线KPa 的高真空 段使用时,动力特性恶化,能耗与水环真空泵相当或略高,没有节能效果。 1 二.新一代罗茨真空泵的特点 新一代罗茨线, 采用三叶型叶轮,其工作原理与老式二叶罗 茨真空泵基本相同,与老式罗茨真空泵相比, 新一代三叶罗茨线.提高真空泵的容积效率。 将罗茨真空泵叶轮上二个叶片与泵壳间 围成的叶间容积称作工作容积,那么,罗茨 真空泵的工作容积具有阻隔抽气口和排气口 的作用,二叶罗茨真空泵的工作容积只有在 抽气口 图2 新一代罗茨真空泵原理 排气口 微小的角度范围内保持封闭, 阻隔作用不大,而三叶罗茨真空泵的工作容积至少 有 60°的封闭旋转过程,阻隔效果显著。所以,在间隙大小和工作条件相同的 情况下,三叶罗茨真空泵的内泄漏流量要比二叶罗茨真空泵小。另外,由于三叶 叶轮的特殊性, 三叶罗茨真空泵的基圆容积也要比二叶罗茨真空泵略小。综合以 上因素,三叶罗茨真空泵比二叶罗茨真空泵具有更高的容积效率。 2.气流脉动小,振动轻,噪声低。 将二叶型变为三叶型, 将罗茨真空泵的有效容积从二等分变成三等分,可有 效降低气体排出时的压力脉动。另外,对于三叶叶轮来说,气体从排气侧通过叶 轮间隙回流到进气侧的内泄漏流量较小,从而对气体的扰动也小,压力脉动就进 一步降低。 与二叶罗茨真空泵相比, 三叶罗茨真空泵的叶间容积较小,可减少霍而姆共 振效应,减轻因气体逆流压缩所产生的强力空气冲击。 压力脉动和空气冲击是罗茨真空泵的主要噪声源和振动源,因此,三叶罗茨 真空泵能有效降低噪声,减轻振动。 3.提高真空泵的可靠性和极限真空度。 由于三叶叶轮和二叶叶轮的结构差异性,通常,三叶转子的力学性能要好于 二叶转子。 在叶轮大小及真空度相同的情况下,三叶转子承受的最大合力约为二 叶转子的 80%左右, 而三叶转子的结构刚性又比二叶转子的好, 所以三叶转子在 保证叶轮与泵壳的间隙及叶轮与叶轮之间的间隙方面比二叶转子更具优势。 在罗茨真空泵中, 工作间隙是泵的主要结构参数之一,其大小对保证工作性 能至关重要,因此,与二叶罗茨真空泵相比,三叶罗茨真空泵具有更高的可靠性 和极限线 三.双级三叶罗茨真空泵及其节能原理 双级三叶罗茨线, 由二台不同规格的三叶罗茨真空泵串联而成。 新一代双级三叶罗茨真空泵并不是二立 真空泵的简单串联,而是将一级叶轮和二级 叶轮集成到同一个泵壳内,成为一台整体式 的双级泵,由一台电机带动工作,从而最大 程度提高罗茨真空泵的机械效率和传动效率, 并方便安装、使用和操作。 单级罗茨线KPa 线KPa 的低真空段使用时, 具有极大的节能优势,因此,为提高罗茨真 运行就成为新一代罗茨真空泵的必然选择。 下面是双级罗茨真空泵与单级罗茨真空泵的能耗比较: 设 P1、P2 和 P3 分别为双级泵抽气口、中间腔和排气口的绝对压力,造纸行 业的真空泵通常都直排大气,此时,P3=大气压=101KPa。设 Q1、Q2 和 Q3 分别为 双级泵抽气口、 中间腔和排气口的空气流量。根据理想气体方程:P1·Q1= P2·Q2= P3·Q3 。根据能量守恒定理,罗茨真空泵的能耗为:N=K·Δ P·Q,式中,N 为 消耗功率,Δ P 为抽、排气口压差,Q为抽气量,K 为泵的综合系数。那么,与 双级泵同等工况的单级罗茨真空泵的功率为:NS=KS· (P3-P1) ·Q1 。双级罗茨线) ·Q2。双级罗茨泵与单级罗茨 泵的能耗比为: N12/NS= 〔K1· (P2-P1) · Q1+K2· (P3-P2) · Q2〕 / 〔KS· (P3-P1) · Q1〕 , 从上式可知,在同等线,即能 效相等,事实上 K1、K2 约为 KS 的 95%左右,而 Q2 =P1·Q1/P2,远小于 Q1,所以 N12<NS,实践证明,经合理设计的双级罗茨线%。 新一代双级三叶罗茨真空泵采用一体化的整体式结构,使一级、二级叶轮均 处于高效能区域,充分发挥罗茨真空泵的节能优势,而且由于空气具有压缩性, 当一级叶轮和二级叶轮的抽气量经过优化后,在高真空度区段,双级罗茨真空泵 的能耗仅为单级罗茨线 双级三叶罗茨真空泵原理 排气口 空泵的使用真空度,并在较高的真空度下,同样取得节能效果,那么,双级串联 四.新一代罗茨真空泵的使用及其节能降耗效果 为满足现代中小型纸机的配套要求,并取得满意的使用效果和节能优势,新 一代罗茨真空泵在使用中应注意以下几点: 1.按照罗茨线KPa 的低真空段采用单级三叶罗茨 3 线KPa 的高真空段采用双级三叶罗茨真空泵,既可取得满意的节能 效果,又能提高真空泵,达到中小型纸机的配套要求。 2.应用于造纸行业的罗茨真空泵为湿式罗茨真空泵,当抽吸的介质为干空 气或含水份很少的湿气时, 使用中应在抽气口前加入少量的密封水,密封水可使 用不含硬质杂物的回用水, 起水封间隙和冷却泵体的作用,可提高真空泵的工作 性能,但补充的密封水不能过量,否则会加大线.从纸机等设备到罗茨真空泵抽气口之间的真空管路应呈下降趋势,倾斜 向下,不得有弯曲上翘或下凹现象,而且,整个真空管路的最低处必须高于真空 泵的抽气口, 以杜绝因管路积水而引起的气流阻滞,消除真空泵及整个真空系统 的气压脉动。 4.在罗茨线″的密封水进水管,用 于向真空泵补充适量的密封、冷却水。另外,在进水管前还需设置 1-2″的调压 放气管或稳压溢流阀,用于保持系统的真空度稳定,防止传动电动超载。 实践证明,新一代单、双级三叶罗茨真空泵系列不仅使用平稳,而且具有优 良的节能降耗效果,具体表现为以下方面: 1.运行电流低,动力配置小。在相同的抽气量和真空度下,新一代三叶罗 茨真空泵的动力配置较水环式线%,通常可低配二档电动机功率, 例如用配置 110KW 电动机的新一代罗茨线KW 电动机的水环 式线.节约清水或简化系统。水环式真空泵工作时需要不断补充工作液,这些 工作液应使用清水或将真空泵排出的水经过处理后循环使用, 而罗茨真空泵工作 时只需加入少量的回用水即可。因此,使用罗茨真空泵可节约大量清水,或取消 因真空泵而设的复杂的水处理系统,节省水处理消耗并简化操作。 4


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