真空泵基础知识及选型指导
一、基础知识
1、真空的概念
“真空”一词来自拉丁语“vacuum”，原意为“虚无”、“空的”。 真空是指在给定空间内低于环境大气压力的气体状态，即该空间内的气体分子密度低于该地区大气压力的气体分子密度，并不是没有物质的空间。水环真空泵应用于低真空（105—103 Pa）领域
2、真空的测量单位
在真空技术中，表示处于真空状态下气体稀薄程度的量称为真空度，可用压力、分子数密度、平均自由程和形成一个单分子层的时间常数等来表征，但通常用气体的压力（剩余压力）值来表示。气体压力越低，表示真空度越高；反之，压力越高，真空度越低。
法定的压力计量单位为帕〔帕斯卡〕，符号为Pa
1Pa=1Nm-2 此外，还可用真空度的百分数作测量单位。
δ——真空度百分数（%） P——绝对压力（Pa） Pb-P 表示真空压力表读数，表压力（用Pe表示） 真空度百分数δ（%）与压力P对照表
3、单位换算
1atm（标准大气压）=101325hPa（百帕）
1mmHg（毫米汞柱）=1Torr（托）=1333 hPa（百帕）
1bar（巴）=1000 hPa（百帕）
1mbar（毫巴）=1 hPa（百帕）
1inHg（英寸汞柱）=254mmHg（毫米汞柱）=338 hPa（百帕）
4、相关术语
◇气量——水环真空泵的气量是指入口在给定真空度下，出口为大气压101325hPa时，单位时间通过泵人口的吸入状态下的气体容积，m3/min或m3/h 。
◇最大气量——水环真空泵的最大气量是指气量曲线上的气量最大值，m3/min或m3/h。
◇真空度（或称作压力）——水环真空泵的真空泵是指入口处在真空状态下气体的稀薄程度，以绝对压力表示，Pa、hPa、kPa。
◇极限真空度（或称作极限压力）——水环真空泵的极限真空度是指入口处气量为零时的真空度，Pa、hPa、kPa。
◇压缩比——吸入压力下气体容积与压缩后气体容积之比
◇饱和蒸汽压——在给定温度下，某种物质的蒸汽与其凝聚相处于相平衡状态下的该种物质的蒸汽压力。
二、选型指导
真空泵的工作压力应该满足真空设备的极限真空及工作压力要求。通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。2BVX、2BEX系列真空泵吸气压力范围在33hPa——101325 hPa之间，在此范围内，气量随吸气压力的不同而变化。根据气量和真空度选择合适的泵。保证工艺要求的真空度或抽走需要排走的气体。泵的工作点尽可能要求在高效区内，也就是在临界真空度或临界排气压力的区域内运行。 应避免在最大真空度或最大排气压力附近运行。在此区域内运行，不仅效率极低，而且工作很不稳定，易产生振动和噪音。对于真空度较高的真空泵而言，在此区域之内运行，往往还会发生汽蚀现象，产生这种现象的明显标志是泵内有噪音和振动。汽蚀会导致泵体、叶轮等零件的损坏，以致泵无法工作。
1、真空引水
我司生产的全自动真空引水装置2BYS系列适合大中小型水厂真空引水，待水泵壳充满水后自动启动水泵。
真空引水适用于各种水泵，特别适用于大、中型泵和吸水管较长的泵。抽气管接在泵壳的顶点。一般根据抽气量和最大真空值选择真空泵，并配一台备用泵 2BVX、2BEX系列真空泵均能满足水泵引水最大真空值的要求，因此只要计算抽气量即可。给排水专业推荐的抽气量计算方法如下：
W-抽气量 m3/min
K-漏气系数 105~11
W1-吸气管中的空气容积 m3
W2-泵体容积。计算时取水泵吸入口面积乘以吸入口到出水阀的距离
T-引水时间，不大于5min
Hg-大气压的水柱高度 1033m
Zs-水泵轴到吸水井最低水位的差m
2、一般工况条件下泵的选型
当用户对使用的环境要求不高且具有足够的循环水源时，我们给用户提供的配套形式大多为小成套（既2BEX样本中的配套形式）。按其传动方式分为直联传动、减速机传动及皮带传动三种。选型原则是按标准状况下（水温15℃、气温20℃、排气压力为1013mbar），水环真空泵试验所测得的性能曲线进行选型，非标准状况时，必须对进气速率或气量进行修正。
在标准状况下，以吸入压力P1和要求的抽气量Qc，在样本性能曲线上寻求对应的水环真空泵转速（n）和轴功率（P），当所选泵转速n正好是常规电机的标准转速时，选用的传动方式为直联传动或皮带传动（用户特殊要求）。当所选泵原转速n不是常规电机的标准转速，而且原转速n与减速机标准传动比i的乘积与常规电机的标准转速一致时，我们选用减速机传动。否则就选用皮带轮传动。
选型计算以某化工厂工艺流程设计参数为例加以说明：
设计参数：
入口气体温度 35℃
入口气体绝对压力 200hPa
气量 3000m3/h
工作液温度 19℃
由于样本曲线是在进气温度20℃，进水温度15℃，排气压力1013hPa，吸入气体为饱和空气时测得，故需将上述参数进行修正。
样本中规定条件下的抽气量
其中， 为转速修正系数， 为样本中规定转速； 是实际转速；
是工作液温度修正系数
是吸入压力；
， 分别为样本上的和实际的工作水温度下的饱和蒸汽压；
， 分别为样本上的和实际的工作水温度（热力学温度）。
公式仅限于水温在15℃±5℃范围内，否则要用密封水温修正图修正。
为进气温度修正系数，
， 分别为样本上的和试验（实际）的进气温度，由此可知：
考虑到留10%的余量，气量为 。
由 ， ，查样本曲线，可用2BEX 303-0的水环真空泵，转速为590rpm，轴功率为64kW。
配套功率的安全系数K=11—12（若用于纸厂K=13）
减速机的选用按减速机机械功率表选取，计算功率应考虑工矿系数和安全系数。最后校核热功率。
皮带传动按手册选用。
3 火力发电厂用水环真空泵机组的选型
31 术语
◇额定功率（铭牌功率，该工况称为TRL工况）
在规定的背压条件下，3%补水率，机组发额定功率，其进汽量称为额定进汽量（也称为额定流量、TMCR流量）。
◇最大连续功率（TMCR工况）
在额定进汽量条件下，其背压为考虑年加权平均气温等因素并通过对空冷系统优化所确定的背压（设计背压），补水率为0%的情况下，发电机端输出的功率。该功率也可作为保证热耗和汽耗率的功率。
◇保证热耗率考核工况（THA工况）
在设计背压条件下，0%补水率，出力为额定功率时的热耗率和汽耗率作为保证，
◇阀门全开功率（VWO工况）
汽轮机在调节阀全开时的进汽量以及TMCR定义条件下发电机端输出的功率。一般在VWO下的进汽量为额定进汽量的103-105倍。此流量应为保证值。
◇阻塞背压（Choking Bask Pressure）
汽机的阻塞背压是指汽机末级叶片出口处的蒸汽流速接近该处的音速水平（马赫数约为095）时的背压,在通常情况下,他与汽轮机进汽量相关,不同的进汽量有不同的阻塞背压值。为了规范汽轮机的技术条件,这里特指TMCR流量条件下的阻塞背压值。
◇过冷度：汽机排汽饱和汽温与凝结水箱入口凝结水温之差。
32火电站凝汽器用水环真空泵的性能曲线主要分为两种，一种用于启动运行阶段的性能曲线，既是2BEX样本中曲线。另一种是正常运行的曲线，此曲线见2BWD样本。
321启动运行阶段泵的选型
启动运行阶段的目的是在汽轮机启动前抽吸凝汽器内的空气，达到20 kPa——40 kPa的压力，以便启动汽轮机。
满足电站的预定抽真空时间，是本阶段选择真空泵的主要依据。抽空时间一般在30分钟之内。
抽气时间可按下式计算
t——抽气时间 min
V——真空系统的容积 m3
Q——真空泵的抽气速率 m3/min
P1——真空系统初始压力
P2——真空系统抽气终了的压力
322 正常运行阶段，即汽轮机正式运行后，水环真空泵所抽吸的气体包括空气和水蒸气，并不是清一色的空气。混合气中各成分的比例，又与空气泄漏量及其它因素有关。
正常运行阶段的水环真空泵选型依据：
mG ：凝汽器泄漏空气的质量流量
P1 ：2BWD系列成套装置进气压力
t1：2BWD系列成套装置进气温度
tw1 ：系统冷却水温度
mG 一般由设计院提供，P1和t1通过tw1和负荷率查凝汽器性能曲线得到。
正常运行阶段的水环真空泵选型以满足能够抽除凝汽器泄漏空气为准。所选真空泵须同时满足两种运行工况的要求。
《热工基础》 《热工基础与应用》 《工程热力学》 《传热学》 热工基础知识 1、水和水蒸汽有哪些基本性质？ 答：水和水蒸汽的基本物理性质有：比重、比容、汽化潜热、比热、粘度、温度、压力、焓、熵等。水的比重约等于1（t/m 3 、kg/dm 3 、g/cm 3 ）蒸汽比容是比重的倒数，由压力与温度所决定。水的汽化潜热是指在一定压力或温度的饱和状态下，水转变成蒸汽所吸收的热量，或者蒸汽转化成水所放出的热量，单位是：KJ/Kg。水的比热是指单位质量的水每升高1℃所吸收的热量，单位是KJ/ Kg· ℃，通常取418KJ。水蒸汽的比热概念与水相同,但不是常数，与温度、压力有关。 2、热水锅炉的出力如何表达？ 答：热水锅炉的出力有三种表达方式，即大卡/小时（Kcal/h）、吨/小时(t/h)、兆瓦（MW）。 （1）大卡/小时是公制单位中的表达方式，它表示热水锅炉每小时供出的热量。 （2）"吨"或"蒸吨"是借用蒸汽锅炉的通俗说法，它表示热水锅炉每小时供出的热量相当于把一定质量（通常以吨表示）的水从20℃加热并全部汽化成蒸汽所吸收的热量。 （3）兆瓦(MW)是国际单位制中功率的单位，基本单位为W （1MW=106W）。正式文件中应采用这种表达方式。 三种表达方式换算关系如下： 60万大卡/小时（60×104Kcal/h）≈1蒸吨/小时〔1t/h〕≈07MW 3、什么是热耗指标？如何规定？ 答：一般称单位建筑面积的耗热量为热耗指标，简称热指标，单位w/m 2 ,一般用qn表示，指每平方米供暖面积所需消耗的热量。黄河流域各种建筑物采暖热指标可参照表2-1 建筑物类型 住宅 综合 居住区 学校或 办公场所 旅馆 食堂餐厅 非节能型建筑 56~64 60~80 60~80 60~70 115~140 节能型建筑 38~48 50~70 55~70 50~60 100~130 上表数据只是近似值，对不同建筑结构，材料、朝向、漏风量和地理位置均有不同，纬度越高的地区，热耗指标越高。 4、如何确定循环水量？如何定蒸汽量、热量和面积的关系？ 答：对于热水供热系统，循环水流量由下式计算： G=[Q/c(tg-th)]×3600=086Q/(tg-th)式中：G - 计算水流量，kg/h Q - 热用户设计热负荷，W c - 水的比热，c=4187J/ kgo℃ tg﹑th－设计供回水温度，℃ 一般情况下，按每平方米建筑面积2~25 kg/h估算。对汽动换热机组， 由于供回水温差设计上按20℃计算，故水量常取25 kg/h。 采暖系统的蒸汽耗量可按下式计算： G=36Q/r + ⊿h 式中：G - 蒸汽设计流量，kg/h Q - 供热系统热负荷，W r - 蒸汽的汽化潜热，KJ/ kg ⊿h - 凝结水由饱和状态到排放时的焓差，KJ/ kg 在青岛地区作采暖估算时，一般地可按每吨过热蒸汽供12万平方米建筑。 5、系统的流速如何选定？管径如何选定？ 答：蒸汽在管道内最大流速可按下表选取： 单位：（ m/s ） 蒸汽性质 公称直径>200 公称直径≤200 过热蒸汽 80 60 饱和蒸汽 60 35 蒸汽管径应根据流量、允许流速、压力、温度、允许压降等查表计算选取。 6、水系统的流速如何选定？管径如何选定？ 答：一般规定，循环水的流速在05~3之间，管径越细，管程越长，阻力越大，要求流速越低。为了避免水力失调，流速一般取较小值，或者说管径取偏大值，可参考下表： 管径 （mm） DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 流速 （m/s） 03 04 05 06 07 08 09 在选择主管路的管径时，应考虑到今后负荷的发展规划。 7、水系统的空气如何排除？存在什么危害？ 答：水系统的空气一般通过管道布置时作成一定的坡度，在最高点外设排气阀排出。排气阀有手动和自动的两种，管道坡度顺向坡度为0003，逆向坡度为0005。管道内的空气若不排出，会产生气塞，阻碍循环，影响供热。另外还会对管路造成腐蚀。空气 进入汽动加热器会破坏工作状态，严重时造成事故。 8、系统的失水率和补水率如何定？失水原因通常为何？ 答：按照《城市热力网设计规范》规定：闭式热力网补水装置的流量，应为供热系统循环流量的2%，事故补水量应为供热循环流量的4%。失水原因：管道及供热设施密封不严，系统漏水；系统检修放水；事故冒水；用户偷水；系统泄压等。 9、水系统的定压方式有几种？分别是如何实现定压的？系统的定压一般取多少？ 答：热水供热系统定压常见方式有：膨胀水箱定压、普通补水泵定压、气体定压罐定压、蒸汽定压、补水泵变频调速定压、稳定的自来水定压等多种补水定压方式。采用混合式加热器的热水系统应采用溢水定压形式。 （1）膨胀水箱定压：在高出采暖系统最高点2-3米处，设一水箱维持恒压点定压的方式称为膨胀水箱定压。其优点是压力稳定不怕停电；缺点是水箱高度受限，当最高建筑物层数较高而且远离热源，或为高温水供热时，膨胀水箱的架设高度难以满足要求。 （2）普通补水泵定压：用供热系统补水泵连续充水保持恒压点压力固定不变的方法称为补水泵定压。这种方法的优点是设备简单、投资少，便于操作。缺点是怕停电和浪费电。 （3）气体定压罐定压：气体定压分氮气定压和空气定压两种，其特点都是利用低位定压罐与补水泵联合动作，保持供热系统恒压。氮气定压是在定压罐中灌充氮气。空气定压则是灌充空气，为防止空气溶于水腐蚀管道，常在空气定压罐中装设皮囊，把空气与水隔离。气体定压供热系统优点是：运行安全可靠，能较好地防止系统出现汽化及水击现象；其缺点是：设备复杂，体积较大，也比较贵，多用于高温水系统中。 （4）蒸汽定压：蒸汽定压是靠锅炉上锅筒蒸汽空间的压力来保证的。对于两台以上锅炉，也可采用外置膨胀罐的蒸汽定压系统。另外，采用淋水式加热器和本公司生产的汽动加热器也可以认为是蒸汽定压的一种。 蒸汽定压的优点是：系统简单，投资少，运行经济。其缺点是：用来定压的蒸汽压力高低取决于锅炉的燃烧状况，压力波动较大，若管理不善蒸汽窜入水网易造成水击。 （5）补水泵变频调速定压：其基本原理是根据供热系统的压力变化改变电源频率，平滑无级地调整补水泵转速而及时调节补水量，实现系统恒压点的压力恒定。 这种方法的优点是：省电，便于调节控制压力。缺点是：投资大，怕停电。 （6）自来水定压：自来水在供热期间其压力满足供热系统定压值而且压力稳定。可把自来水直接接在供热系统回水管上，补水定压。 这种方法的优点是显而易见的，简单、投资和运行费最少；其缺点是：适用范围窄，且水质不处理直接供热会使供热系统结垢。 （7）溢水定压形式有：定压阀定压、高位水箱溢水定压及倒U型管定压等。 运行中，系统的最高点必然充满水且有一定的压头余量，一般取4m左右。由于系统大都是上供下回，且供程阻力远小于回程阻力，因此，运行时，最高点的压头高于静止时压头。因此，静态定压值可适当低一些，一般为1~4m为宜。最大程度地降低定压压值，是为了充分利用蒸汽的做功能力。 10、运行中如何掌握供回水温度？我国采暖系统供回水温差通常取多少？ 答：我国采暖设计沿用的规定：供水温度95℃，回水温度70℃，温差为25℃。但近年来，根据国内外供热的先进经验，供回水温度及温差有下降趋势，设计供回水温度有取80/60℃，温差20℃的。 11、什么是比摩阻？比摩阻系数通常选多少？水系统的总阻力一般在什么范围？其中站内、站外各为多少？ 答：单位长度的沿程阻力称为比摩阻。一般情况下，主干线采取30～70Pa/m，支线应根据允许压降选取，一般取60～120Pa/m，不应大于300 Pa/m。一般地，在一个5万m 2 的供热面积系统中，供热系统总阻力20 ～25m水柱，其中用户系统阻力2～4m，外网系统阻力4～8m水柱，换热站管路系统阻力8～15m水柱。 12、热交换有哪几种形式？什么是换热系数？面式热交换器的主要热交换形式是什么？ 答：热交换（或者说传热）有三种形式：导热、对流和辐射。对面式热交换器来说，换热的主要形式是对流和导热，对流换热量的计算式是：Q=αA（t2-t1），导热换热量的计算式是：Q=（λ/δ）A（t2-t1）。在面式热交换器中的传热元件两侧都发生对流换热，元件体内发生导热。 13、面式热交换器有哪些形式？其原理、优缺点各为何？ 答：面式热交换器的主要形式有：管壳式换热器、板式换热器、热管式换热器等。它可细分成很多形式，其共同的缺点：体积大，占地大、投资大，热交换效率低（与混合式比较），寿命短；它们的优点是凝结水水质污染轻，易于回收。 14、普通的混合式热交换器有什么缺点？ 答：普通的混合式热交换器，蒸汽从其侧面进入，水循环完全靠电力实现，它虽具有体积小、热效率高的优点，但存在下列缺点： 1、 不节电，任何情况下都不能缺省循环水泵； 2、 不稳定，当进汽压力较低，或进水压力较高时，皆会出现剧烈的振动和噪声； 3、同样，也存在凝结水回收难的问题。 15、供热系统常用到哪几种阀门，各有什么性能？ 答：供热系统常用到的阀门有：截止阀、闸阀（或闸板阀）、蝶阀、球阀、逆止阀（止回阀）、安全阀、减压阀、稳压阀、平衡阀、调节阀及多种自力式调节阀和电动调节阀。 其中 截止阀：用于截断介质流动，有一定的节调性能，压力损失大，供热系统中常用来截断蒸汽的流动，在阀门型号中用"J"表示截止阀 闸阀：用于截断介质流动，当阀门全开时，介质可以象通过一般管子一样，通过，无须改变流动方向，因而压损较小。闸阀的调节性能很差，在阀门型号中用"Z"表示闸阀。 逆止阀：又称止回阀或单向阀，它允许介质单方向流动，若阀后压力高于阀前压力，则逆止阀会自动关闭。逆止阀的型式有多种，主要包括：升降式、旋启式等。升降式的阀体外形象截止阀，压损大，所以在新型的换热站系统中较少选用。在阀门型号中用"H"表示。 蝶阀：靠改变阀瓣的角度实现调节和开关，由于阀瓣始终处于流动的介质中间，所以形成的阻力较大，因而也较少选用。在阀门型号中用"D"表示。 安全阀：主要用于介质超压时的泄压，以保护设备和系统。在某些情况下，微启式水压安全阀经过改进可用作系统定压阀。安全阀的结构形式有很多，在阀门型号中用"Y"表示。 16、除污器有什么作用？常安装于系统的什么部位？ 答：除污器的作用是用于除去水系统中的杂物。站内除污器一般较大，安装于汽动加热器之前或回水管道上，以防止杂物流入加热器。站外入户井处的除污器一般较小，常安装于供水管上，有的系统安装，有的系统不安装，其作用是防止杂物进入用户的散热器中。新一代的汽动加热器自带有除污器 17、有时候发现有的用户暖气片热而有的不热，何故？如何解决？ 答：这叫作系统水力失调，导致的原因较复杂，大致有如下原因： （1）管径设计不合理，某些部位管径太细； （2）有些部件阻力过大，如阀门无法完全开启等； （3）系统中有杂物阻塞 （4）管道坡度方向不对等原因使系统中的空气无法排除干净； （5）系统大量失水； （6）系统定压过低，造成不满水运行； （7）循环水泵流量，扬程不够； 要解决系统失调问题，首先要查明原因，然后采取相应措施 18、汽暖和水暖各有什么优缺点？ 答：汽暖系统虽有投资省的优点，但能源浪费太大，据权威部门测算，汽暖比水暖多浪费能源约30%，因此近年汽暖方式正逐步被淘汰。汽暖浪费能源主要表现在： (1)国内疏水器质量不过关，使用寿命短，性能差，汽水一块排泄； (2)管系散热量大，除工作温度高的原因外，保温破坏，不及时维修也是原因之一； (3)系统泄漏严重，同样的泄漏面积，蒸汽带出的热量比水大得多。汽暖除了不经济之外，还不安全，易发生人员烫伤和水击暴管事故。很多系统运行中伴随有振动和水击声，影响人的工作和休息。另外，汽暖房间空气干燥，让人感到不舒适。 水暖系统虽适当增加了投资，但克服了上述弊端。
麻烦采纳，谢谢!
补充水量除以锅炉实际蒸发量乘以100%。除盐水补水率计算公式是补充水量除以锅炉实际蒸发量乘以100%，此补水率是指补入锅炉、汽轮机设备等热力系统并参与汽、水系统循环的除盐水补充量占计算期内锅炉蒸汽量的比例。
提高汽轮机发电机组经济性的注意事项：
合理分配负荷，尽量使机组在满负荷情况下工作，以减少蒸汽进入汽轮机前的节流损失；
根据监视段压力变化来判断通流部分结垢情况，并保持通流部分清洁；
尽量回收各种疏水，消除漏水、漏汽，减少凝结水损失及热量损失，降低补水率；
降低凝结水的过冷度；
保持轴封工作良好，避免轴封漏汽量增大。
除氧器运行中应监视的项目有：溶解氧、压力、温度、水位等。
除氧器的溶解氧：运行中要检查排大气门的开度是否适当，汽源是否稳定，一、二次汽源分配比例是否适当，主凝结水量及补水率的大小，队氧器的工作压力变化等。只有精心维护和合理调整，才能降低除氧器的溶解氧。
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