水環(huán)式真空泵與羅茨風機：水環(huán)式真空泵

　　概述:流量及真空度是選擇何種合適的水環(huán)式真空泵產品兩個最主要的因素一、流量： 是決定產品的大小,流量要求愈高,產品體積相對愈大,所需配用的電機功率亦會愈高二、真空度:是決定產品采用何種結構,真空度是有表壓及絕對壓力這兩種讀數(shù)。絕對壓力表示讀數(shù)是絕對值，即讀數(shù)愈靠近‘0'，真空度愈高。但反觀表壓，愈接近760mmH?即表示真空度愈高，假若你所要求的絕對壓力（極限真空）是靠近‘0'，那么只有旋片式真空泵才可以滿足這個需求，但假若需求是靠近1bar（即大氣壓力），那么便可以選用鼓風機或離心風機來滿足這個需求.上海真空泵廠家中成泵業(yè)將竭誠為您服務!

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水環(huán)式真空泵與羅茨風機：水環(huán)式真空泵使用注意事項須知

　　水環(huán)式真空泵，一般來說所用的工作液都是水。作用在轉子葉輪上的能量被液體接收并傳給被壓縮的氣體，這樣就造成了水環(huán)的溫度升高。水環(huán)的部分水與氣體一起壓縮排除泵外。在壓縮過程中產生的大部分熱量被帶走。因而需要不斷的補充新鮮的水，以使水環(huán)泵的工作溫度能夠維持恒定。在多數(shù)的水環(huán)式真空泵中，其工作溫度約為15-20℃，它取決于所補充水的溫度。濕度傳感器探頭,,不銹鋼電熱管pt100傳感器,,鑄鋁加熱器,加熱圈流體電磁閥

　　實際上，水環(huán)泵的極限壓力并不十分重要，因為不同的液體，在壓力低于50-60hpa時，會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，泵的部件會遭到損壞。當泵接近極限壓力時，抽速很低，泵入口處的水開始沸騰。當轉至泵的出口時，形成的氣泡開始破裂。這樣就會產生很大的噪聲，同時泵的驅動輪和泵腔等部件被逐漸破壞。這種現(xiàn)象通常稱作氣蝕現(xiàn)象。一旦氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，就要通過小閥引入少量的新鮮空氣。在這種情況下，在入口官道上開個小孔，以便定量地加入些新鮮的其他，如果使用氣體噴射器，氣蝕現(xiàn)象就不會產生了。

　　單級水環(huán)泵只適于入口壓力為130-1013kpa的壓力范圍，壓縮比為1:7。若入口壓力低于130kpa時，推薦使用雙級水環(huán)泵。在雙級泵中兩個泵腔串聯(lián)接通，工作腔容積比約為2.5:1。

　　雙級水環(huán)泵的極限壓力取決于水的蒸氣壓力。假設在泵工作溫度下的水蒸氣壓力為ph2o，入口壓力為pa，幾何抽速為sth，那么根據經驗，在壓力低于130hpa時，泵的有效抽速為sa=sth(1-ph2o/pa)考慮到油的蒸氣壓較低，雙級液環(huán)泵也可以用作油作為泵的工作液體，因而獲得較低的極限壓力。但是，在需要抽除大量水蒸氣的時候，特別在粗抽和精油的情況下，因為油易于吸水形成一種乳化液，故液環(huán)泵在這種情況下很少使用油作為泵液。如果使用油作為泵液，在泵上還要配備一個油冷卻裝置，以便散除壓縮熱。很少使用三級或多級的液環(huán)泵。然而，液環(huán)泵常和氣體噴射器、水噴射器和羅茨泵串聯(lián)使用。

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水環(huán)式真空泵與羅茨風機：羅茨真空泵與羅茨鼓風機的區(qū)別

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　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產羅茨風機、羅茨鼓風機、羅茨真空泵等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產品的研發(fā)，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產品已廣泛應用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業(yè)。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　近年來，羅茨真空泵（負壓羅茨風機）在某些國家和地區(qū)需求格外高，搶占這些市場具有戰(zhàn)略性意義。而且羅茨真空泵在石油、化工、塑料、農藥、汽輪機轉子動平衡、航空航天空間模擬等裝置上得到了長期運行的考驗，所以應該在國內大力推廣和應用。同時也廣泛用于石油、化工、冶金、紡織等工業(yè)。

　　既然羅茨真空泵的應用那么廣泛，那么下面就為大家介紹下概念及使用時的注意事項：

　　一、羅茨真空泵的概念及與羅茨鼓風機的區(qū)別

　　羅茨真空泵是一種旋轉式容積真空泵，其結構形式是由羅茨鼓風機演變而來的，多用在羅茨真空機組中，有提高抽速和前級泵的真空度的作用。其實羅茨真空泵和羅茨鼓風機主機構造及原理都是一樣的，羅茨鼓風機用于正壓的工況，羅茨真空泵用于負壓的工況，在結構上，二者的主機相同，只是在進出口上略有不同，羅茨鼓風機一般是用其排風出口連接工作管道，而羅茨真空泵則是用其吸風進口連接工作管道。

　　二、羅茨真空泵工作原理：羅茨真空泵是一種無內壓縮的真空泵，通常壓縮比很低，故高、中真空泵需要前級泵。

　　靠泵腔內一對葉形轉子同步、反向旋轉的推壓作用來移動氣體而實現(xiàn)抽氣的真空泵。

　　羅茨真空泵是指具有一對同步高速旋轉的鞋底形轉子的機械真空泵，此泵不可以單獨抽氣，前級需配油封、水環(huán)等可直排大氣。

　　它的結構和工作原理與羅茨鼓風機相似，工作時其吸氣口與被抽真空容器或真空系統(tǒng)主抽泵相接。這種真空泵的轉子與轉子之間、轉子與泵殼之間互不接觸，間隙一般為0.1～0.8毫米；不需要用油潤滑。轉子型線有圓弧線、漸開線和擺線等。漸開線轉子泵的容積利用率高，加工精度易于保證，故轉子型線多用漸開線型。羅茨真空泵的轉速可高達3450～4100轉/分；抽氣速率為30～10000升/秒（1升=10-3米3）；極限真空：單級為6.5×102帕，雙級為1×103帕。

　　羅茨泵的極限真空除取決于泵本身結構和制造精度外，還取決于前級泵的極限真空。為了提高泵的極限真空度，可將羅茨泵串聯(lián)使用。羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風機相似。由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間v0內，再經排氣口排出。由于吸氣后v0空間是全封閉狀態(tài)，所以，在泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹。 但當轉子頂部轉過排氣口邊緣，v0空間與排氣側相通時，由于排氣側氣體壓強較高，則有一部分氣體返沖到空間v0中去，使氣體壓強突然增高。當轉子繼續(xù)轉動時，氣體排出泵外。羅茨泵在泵腔內，有二個“8”字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上，由傳動比為1的一對齒輪帶動作彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間，轉子與泵殼內壁之間，保持有一定的間隙，可以實現(xiàn)高轉速運行。

　　羅茨風機和羅茨真空泵的基本結構和原理都是相似的,但是羅茨真空泵和羅茨風機是不同的,羅茨真空泵是用來吸氣,常用作負壓環(huán)境,而羅茨風機是吹氣常用做正壓環(huán)境,因此,同樣是羅茨設備,他們的進出口是相反的,壓力表一個是正壓壓力表,另一個是負壓壓力表,也就是說二者本質相同,羅茨風機品牌錦工、錦工等也都有羅茨真空泵類產品，但是羅茨真空泵價格要稍比羅茨風機價格高!

　　三、羅茨真空泵的特點是：啟動快，耗功少，運轉維護費用低，抽速大、效率高，對被抽氣體中所含的少量水蒸汽和灰塵不敏感，在100～1帕壓力范圍內有較大抽氣速率，能迅速排除突然放出的氣體。這個壓力范圍恰好處于油封式機械真空泵與擴散泵之間。因此，它常被串聯(lián)在擴散泵與油封式機械真空泵之間，用來提高中間壓力范圍的抽氣量。這時它又稱為機械增壓泵。

　　羅茨真空泵廣泛用于真空冶金中的冶煉、脫氣、軋制，以及化工、食品、醫(yī)藥工業(yè)中的真空蒸餾、真空濃縮和真空干燥等方面。真空泵配件為用于真空泵噪聲治理的，真空泵消音器。

　　四、羅茨真空泵使用時的注意事項，更多羅茨真空泵知識可參考：羅茨真空泵詳解

　　1.羅茨真空泵使用必須配備前級泵，不單獨使用。

　　2.羅茨真空泵多用在羅茨真空機組中，它的作用是提高抽速和前級泵的真空度。

　　3.羅茨真空泵在使用過程中如果導致真空度降低，此時需要檢查不可缺少的一點是羅茨真空泵轉子之間的間隙是否有所變化，如果羅茨真空泵的轉子間隙變大，則需要更換羅茨真空泵。

　　4.在選擇羅茨真空泵的時候需要注意的是羅茨真空泵易損件的密封方式，一般羅茨真空泵采用的都是機械密封的方式，這樣可以有效的提高羅茨真空泵的工作效率。

　　五、羅茨鼓風機與羅茨真空泵較明顯的區(qū)別就是羅茨鼓風機用于正壓送風，而羅茨真空泵則用于負壓抽吸。

　　羅茨真空泵又根據結構與真空度的不同可分為偏向中高真空度的普通型羅茨真空泵與直排大氣型的粗真空羅茨真空泵。前者使用時需要配合前級泵使用，保證壓差在2KPa-10KPa以內,壓差過大會導致壓縮比增大、功率增加及熱脹，從而使電機過載或轉子熱脹抱死;而后者通過加大結構間隙，同時配備氣冷或水冷，減少過大壓差引起的熱脹效應，可以使設備適應高達88KPa的壓差,也就是所謂的直排大氣，相應的由于過大的間隙導致其真空度遠不及前者。

　　因此，一些臨時性的較低抽氣真空環(huán)境，羅茨鼓風機可以代替羅茨真空泵使用(羅茨真空泵是進口與系統(tǒng)連接，利用進口對系統(tǒng)抽吸;羅茨鼓風機是排氣口與系統(tǒng)連接，利用排氣口送風給系統(tǒng))。但也僅限于粗真空環(huán)境，無法應用于真空度或其他要求過高的場合。

　　但反過來，實際應用上不會有人愿意拿羅茨真空泵來替代羅茨鼓風機，一方面由于性價比上出入太大，羅茨真空泵的價格要遠高于羅茨鼓風機;另一方面普通型羅茨真空泵如前面所述需要配合前級泵使用，無法在常壓下啟動，使用也就無從談起。

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水環(huán)式真空泵與羅茨風機：造紙真空系統(tǒng)中兩種常見的真空發(fā)生設備-水環(huán)真空泵和透平風機的綜合比較

　　水環(huán)真空泵和透平風機是現(xiàn)代造紙真空系統(tǒng)中最常見的兩種真空發(fā)生設備，通過比較兩者的發(fā)展歷史、工作原理、結構特征和在造紙真空系統(tǒng)的應用特點，總結兩者的優(yōu)點和缺點，希望能給造紙行業(yè)的相關技術人員選用真空發(fā)生設備時提供參考。

　　水環(huán)真空泵是造紙真空系統(tǒng)最普遍使用的設備，為造紙行業(yè)技術人員所熟知。而透平風機在中國的造紙行業(yè)應用引入比較晚，從2007 年才開始正式有投入使用，造紙行業(yè)的相關技術人員了解甚少，常被視為是“新技術”。事實上這兩種真空發(fā)生設備發(fā)明的時間非常接近，在造紙行業(yè)中使用都有較長的歷史。兩者各有優(yōu)劣，不能相互取代，故一直在造紙行業(yè)共存，在現(xiàn)有的技術條件下，水環(huán)真空泵更具優(yōu)勢，仍占據市場主導地位。

　　水環(huán)真空泵分別于1903 年由美國人Houis Nash和1905 年由西門子公司在相互不了解的情況下發(fā)明出來?，F(xiàn)時在中國造紙行業(yè)中常見的水環(huán)真空泵有幾種，其中2BE1 系列和2BE3 系列平板泵分別于上世紀70 年代末和80 年代由西門子公司設計制造，CBF 系列平板泵由廣東省佛山水泵廠有限公司于1999 年設計制造;CL 系列和904 系列錐體泵分別于1962 年和1984 年由納氏公司研制。水環(huán)真空泵在造紙真空系統(tǒng)有超過80 年的應用歷史，世界上90%的造紙廠均采用水環(huán)真空泵組建真空系統(tǒng)?，F(xiàn)時國內外都有大量生產用于造紙真空系統(tǒng)水環(huán)真空泵的廠家。

　　透平風機同樣出現(xiàn)在20 世紀初，最初作為壓縮機使用。1900 年由法國拉托廠首先制造出第一臺透平壓縮機。瑞士的蘇爾壽公司從1903 年開始研制透平壓縮機，是最早生產透平真空風機的廠家之一，2001 年蘇爾壽公司并入德國曼集國，組建成現(xiàn)在的曼透平公司。曼透平公司是現(xiàn)時在中國能提供造紙真空泵系統(tǒng)用透平真空風機的主流廠家，該公司生產的透平風機在造紙真空系統(tǒng)有超過60 年的應用歷史，主要有RC、RCL 和RT 三個系列的透平真空風機。根據國外的造紙工藝教材介紹，美國德萊賽公司原來也生產用于造紙真空系統(tǒng)的透平風機，但現(xiàn)在該公司已經不涉足該類應用。我國現(xiàn)有陜西鼓風機廠、沈陽鼓風機廠和上海鼓風機廠等多家生產透平風機的廠家，均不涉足造紙行業(yè)。

　　可見水環(huán)真空泵和透平風機起源于同一時期，在造紙真空系統(tǒng)中的應用都有較長的歷史，但水環(huán)真空泵在該領域得到蓬勃的發(fā)展，而透平風機在該領域發(fā)展滯緩。

　　水環(huán)真空泵的工作原理是：葉輪與泵體呈偏心配置，當葉輪旋轉時，水在離心力的作用下沿泵體內壁形成近乎等厚的旋轉水環(huán)，水環(huán)內表面與葉輪輪轂外表面構成月牙形的工作腔，并被葉輪葉片分割成大小不等的空腔。前半轉空腔的容積逐漸擴大，氣體從外界吸入;后半轉空腔的容積逐漸縮小，氣體被壓縮后排出外界。從而完成吸氣、壓縮、排氣三個工作階段。通常在紙廠中使用的是單級水環(huán)真空泵，它可以提供全范圍的真空容量。

　　透平風機的工作原理是利用葉片和氣體的相互作用，葉輪高速轉動，提高氣體壓力和動能，并利用相繼的通流元件使氣流減速，將動能轉變?yōu)閴毫Φ奶岣?。通常使用多級組合壓縮獲得最終需要的壓力。作為真空發(fā)生器使用時，排出的最終壓力為大氣壓，吸入壓力則為負壓。通常在紙廠中使用較多的是多級離心式透平風機，壓力逐級升高，各級均有吸入口，每個吸入口有不同的真空度。若使用單級的透平風機，則只能在單個較小的真空范圍內工作。

　　由于工作原理上不相同，要求有不相同的轉速，水環(huán)真空泵要求的工作轉速較低，一般的葉輪線速度為14~24m/s ，透平風機要求的工作轉速較高，一般葉輪線速度為300~500m/s，是水環(huán)真空泵的二十倍以上。由于氣體在水環(huán)真空泵內的流速較低，并且會被水環(huán)泵內的水冷卻，因此吸入與排出的氣體溫度近乎不變。而氣體在透平風機內的流速很高，由于摩擦和壓縮均產生熱量會讓氣體溫度急劇升高，往往需要在中間級增加冷卻裝置。透平風機為干式真空發(fā)生設備，相比需要帶動水環(huán)工作的水環(huán)真空泵，效率會更高一些，但是這樣的干式真空設備對于水比較敏感，較多水進入到透平風機內可能會直接導致其損壞。此外，當吸入流量小于透平風機的設計值時，氣流可能脫離風機的葉片，出現(xiàn)旋轉失速的現(xiàn)象。隨著失速的產生和發(fā)展，可能出現(xiàn)另一種不穩(wěn)定工況現(xiàn)象，風機的氣體流量和排氣壓力周期性地低頻率、大振幅波動，引起機器的強烈振動，這種現(xiàn)象稱為透平風機的喘振。

　　水環(huán)真空泵一般為單級葉片，如圖1 所示，結構簡單，葉輪與泵體之間通過工作水密封，沒有剛性機械接觸，可抽吸含水份或粉塵的氣體。由于工作轉速較低，工作負荷不大，只需使用最簡單的滾子軸承結構。

　　圖1 單級平板水環(huán)真空泵剖面圖

　　1- 葉輪2- 主軸3- 泵體

　　圖2 多級透平風機剖面圖

　　1- 機殼2- 葉輪3- 隔板4- 主軸

　　透平風機常采用多級葉輪的結構，如圖2 所示，結構比較復雜，葉輪的前后需帶隔板，葉輪與隔板之間需加裝特殊的密封裝置。為了防止失速和喘振，還需設有回流的導葉和防喘裝置。由于高速運轉，對軸承的要求較高，一般采用油膜滑動軸承，有時會采用磁懸浮或氣體軸承。相比水環(huán)真空泵，透平風機雖然顯得比較高級，但結構復雜，各零件的強度和加工精度都要求較高，生產成本大，可產生故障點多，使用和

　　維護都比較困難。此外，在運行過程中，由于透平機內溫度較高，各零件容易變形造成設備卡死或振動加大的現(xiàn)象。

　　現(xiàn)代的紙機都是利用真空幫助紙頁脫水的，因此真空系統(tǒng)是一臺紙機的重要組成部分。一臺紙機上有多個真空度要求不相同的真空元件需要連接到真空系統(tǒng)。如果選用水環(huán)真空泵組建真空系統(tǒng)，往往把一些真空度相近點合并后，根據不同的真空度選用多臺水環(huán)真空泵來組建真空系統(tǒng)。如果選用透平風機組建真空系統(tǒng)，則只需一臺或兩三臺透平風機，則可以組建較大型紙機的真空系統(tǒng)。兩者相比，用透平風機的集成度較高，比較節(jié)省安裝空間;而使用水環(huán)真空泵的獨立性較好，不同的真空泵之間不會產生相互干擾或連鎖反應。

　　若選用透平風機，當局部真空元件實際運行的通氣流量偏小時，透平風機可能出現(xiàn)失速或喘振的現(xiàn)象，而當局部真空元件實際運行的通氣流量偏大時，多級透平風機又會因為各級之間相聯(lián)，會出現(xiàn)整機真空度偏低的現(xiàn)象，嚴重時還會造成透平風機性能急劇下降，出現(xiàn)“阻塞”工況。因此，透平風機在真空系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性較差，往往會造成產紙質量的下降或斷紙等不良現(xiàn)象。此外，集成度高會造成單臺透平風機的功率過大，給工廠電網和起動設備帶來不小困難。若使用水環(huán)真空泵，即使某些紙機真空元件實際運行參數(shù)出現(xiàn)偏小或偏大的情況，只會成相應水環(huán)真空泵真空度出現(xiàn)相應偏移的現(xiàn)象，不會造成整體較大的負面影響。若個別真空泵出現(xiàn)問題，需要維修或更換也比較容易操作。

　　由于氣體挾帶的水份或其他異物進入高速運動的透平風機可能會對其造成致命的損害，因此透平風機吸入口前必須有大型的水泥或全不銹鋼結構氣水分離室，把氣流速度控制在3m/s 以內，為防止水泥脫落，以用全不銹鋼結構的氣水分離室為佳，這種分離室的制造成本較大。此外，高速運轉透平風機噪音較大，還需要建造消音的機房隔音。故透平風機投入使用需要的輔助設備成本較大。如果使用水環(huán)真空泵，也需要在水環(huán)真空泵前安裝小型的前置氣水分離器，其作用是防止纖維含量較多的水串入水環(huán)真空泵的循環(huán)水系統(tǒng)中影響水質，同時防止過多的水流入水環(huán)真空泵造成軸功率過大的現(xiàn)象，要求并不嚴格，制造成本較低。

　　透平風機的優(yōu)點是機械效率較高，可節(jié)約設備能耗?？梢钥匆幌聦嵗?，比如廣州紙業(yè)2007 年投產40萬噸新聞紙項目， 真空系統(tǒng)要求總氣量約為6800m/min，采用了三臺透平風機，總裝機功率為6550kW。如果選用最新的CBF 系列水環(huán)真空泵，需要13 臺真空泵，總裝機功率為7005kW，總裝機功率相差7%左右。如果是加大真空泵的氣量余量或者是選一些性能相對差一點的真空泵，總裝機功率相差會在10%~25%左右，有一定的節(jié)能效果。此外，透平風機的排氣溫度較高，一般為120~180℃，熱量可回收用于紙機白水和空氣系統(tǒng)的加熱。而且透平風機不需要使用水作為工作液，可以節(jié)約用水。

　　值得注意的是兩者能耗差并非兩者的設計機械效率差，那是因為造紙真空系統(tǒng)抽吸的是濕空氣，如果選用水環(huán)真空泵，由于溫度較高的濕空氣進入到水環(huán)真空泵內會被泵內的水冷凝而體積減小，水環(huán)真空泵的性能相當于得到提高;如果選用透平風機，溫度較高的濕空氣進入到透平風機溫度會進一步升高，氣體膨脹而會對透平風機的性能造成負面影響。透平風機獲得熱回收的同時，也造成了其內部的高溫工作環(huán)境，會增加透平風機零件變形而產生故障的風險。水環(huán)真空泵雖然要以水為工作液，但一般都是循環(huán)使用的，水的實際損耗量不會很大。此外由于透平風機工作的不穩(wěn)定，容易造成產品質量不穩(wěn)定而需重復生產，造成其他能源的浪費。

　　盡管透平風機在設備能耗、熱回收和節(jié)約水方面相比水環(huán)真空泵更具優(yōu)勢，但結構復雜、故障率高、投產成本大，在使用維護的可操作性、工作的可靠性和組建真空系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面遠不及水環(huán)真空泵。如果使用透平風機，出現(xiàn)產紙質量下降或者損紙較多的現(xiàn)象，顧此失彼，事實上是更大的能源浪費。因此，在現(xiàn)有的技術條件下，水環(huán)真空泵的綜合使用性能更勝一籌，故在造紙行業(yè)中占據主導地位。

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