水环泵结构图

1、水环式真空泵工作原理 水环真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为20004000Pa，串联大气喷射器可达270670Pa。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为12105Pa表压力。水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的

2、气体，因此，水环泵应用日益增多。水环式真空泵工作原理如原理图：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体

3、被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。 二、工作原理如图（1）所示，叶轮3偏心地安装在泵体2内，起动时向泵内注入一定高度的水作为工作液，当叶轮3按图示方向旋转时，水受离心力的作用在泵体内壁形成一旋转的封闭水环5，水环上部内表面与轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成与叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端盖上的吸气口相通，其空间内的气体压力降低，此时气体被吸入，当吸气

4、终也时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮在180到360的旋转过程中，水环内表面渐渐与轮毂靠近，小腔由大变小，其空间内气体压力升高，高于排气口压力时，当小腔与排气口相通时，气体被排出。叶轮每旋转一周，叶片间空间（小腔）吸、排气一次，若干小腔不停地工作，如此往复，泵就连续不断地抽吸或压送气体。由于在工作过程中，做功产生热量，会使工作水环发热，同时一部分水和气体一起被排走，因此，在工作过程中，必须不断地给泵供水，以冷却和补充泵内消耗的水，满足泵的工作要求。当泵排出的气体不再利用时，在泵排气口一端接有汽水分离器（可自己制作一水箱代替），废气和所带的部分水排入汽水分离器后，气体由排气管排出，水由于重力作用留在

5、分离器内并经回水管供至泵内循环使用。随着工作时间的处长，工作液温度会不断地升高，这时需给汽分离器加入一定量的冷水（可以用自来水），以降低工作液的温度，保证泵能达到所要求的技术要求和性能指标。 在市场上，称为锥体真空泵的产品即为分配器结构的真空泵。分配器是真空泵一个零件，是泵吸、排气的通道。分配器伸入叶轮内部，气体从径向进入和排出泵的工作腔。所以，我们又称分配器真空泵为径向进排气的真空泵。 分配器的排气口只能做成刚性排气口。在市场上，称为平板真空泵的产品即为分配板结构的真空泵。分配板是真空泵一个主要零件，是液环泵进排气的通道。分配板装在叶轮的两端。气体从轴向进入和排出泵的工作腔，所以，我们称分配

6、板真空泵为轴向进排气真空泵。 分配板的排气口装有柔性阀板，称为柔性排气口。由于分配器的排气口位置是固定的，所以优点：当真空泵的工作点与设计值相符时，泵有较高的运行效率。 如果按不同的工作段配电机时，电机装机容量较小（理论上）。缺点：当真空泵在实际运行时的工作点偏移了设备选型时预定的工作点运行时。泵的抽气量在下降情况下，轴功率反而会增加。使泵的运行效率有较大的下降。 很多因素都会造成上述缺点的出现：例如：在造纸行业，生产线所需气量估算与实际运行时所需气量有差别时，造成选型不当。新投入运行的生产线与运行了一定年限时，使真空泵的工作点产生偏移。新、旧毛布不同的透气量造成的真空点偏移。高效工作的范围较

7、窄。如果分工作段配电机，当偏移工作点时，容易引起烧电机。注：为了使真空泵更安全更可靠地运行，肯富来SK、2YK分配器真空泵均按最大轴功率配套电机。（参看曲线）由于 分配板的排气口装有柔性阀板，可以根据不同压缩比自动调节排气角。优点：以不同的排气角来适当不同的压缩比。在整个真空抽吸范围内， 真空泵都能平稳高效地工作。高效工作范围宽广（参考相关曲线）。运行曲线平稳，不会因为偏移了工作点而引起轴功率大幅度上升和气量大幅度下降。（请参考相关性能曲线）与分配器真空泵比较，分配板真空泵更容易修复。缺点：根据全性能范围配套电机。电机装机容量较大。（分配板真空泵也可以根据不同的工作点配套不同的电机，但为了使操

8、作更可靠，习惯按最大轴承率的工作点配套电机。）气液分离器1可安装在气体压缩机的出入口用于气液分离，分馏塔顶冷凝冷却器后气相除雾，各种气体水洗塔，吸收塔及解析塔的气相除雾等。气液分离器也可应用于气体除尘，油水分离及液体脱除杂质等多种工业及民用应用场合。 分离方法气液分离器采用的分离结构很多，其分离方法也有：1、重力沉降；2、折流分离；3、离心力分离；4、丝网分离；5、超滤分离；6、填料分离等。 分离原理但综合起来分离原理只有两种： 一、利用组分质量（重量）不同对混合物进行分离（如分离方法1、2、3、6）。气体与液体的密度不同，相同体积下气体的质量比液体的质量小。 二、利用分散系粒子大小不同对混合

9、物进行分离（如分离方法4、5）。液体的分子聚集状态与气体的分子聚集状态不同，气体分子距离较远，而液体分子距离要近得多，所以气体粒子比液体粒子小些。 一、重力沉降 1、重力沉降的原理简述由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集在一起通过排放管排出。 2、重力沉降的优缺点。 优点：1）设计简单。2）设备制作简单。3）阻力小。 缺点：1）分离效率最低。2）设备体积庞大。3）占用空间多。 3、改进重力沉降的改进方法：1）设置内件，加入其它的分离方法。2）

10、扩大体积。 4、由于气液混合物总是处在重力场中，所以重力沉降也广泛存在。由于重力沉降固有的缺陷，使科研人员不得不开发更高效的气液分离器，于是折流分离与离心分离就出现了。 气液分离器的特点一个好的气液分离器应具有如下特点：一、分离效率高。 一）分离效率的现状 从气液分离器的要求来看，就要求其能将气体与液体尽可能分离，经过气液分离器之后，液体就是液体，不含有气体，而气体就是气体，不含有液体。当然一个分离器实际上其分离效率不可能100%，因种种原因实际的情况是根据不同分离要求来选择气液分离器。 1、分离要求比较低的，选择重力沉降分离。 2、分离要求一般的，选择普通的折流分离（挡板分离）或者普通的离心

11、分离（旋流分离）。 3、要求较高的，选择填料分离。 4、要求高的，选择丝网分离。 5、要求很高的，选择微孔过滤分离。 当然这样选择也不是绝对的，实际使用中气液分离效率可能并不完全符合上述顺序。其原因以后说明。 气液分离器分离效率的选择跟待分离的液体物性有关，如果液体粘度大，分子间作用力强，相对来说容易分离一些，所以油水分离器一般分离极数比水分离器低。同样的分离要求，较粘液体的分离器的分离方式在上述顺序中可以降低一档。但较粘的液体存在的严重问题在于液体下流时间较长。 二）提高气液分离器的分离效率的好处 上面说的是气液分离器的现状，那究竟这样选择是不是最合理的呢？ 1、净化分离器。 净化分离器的作

12、用是将气体中无用或有害的液体分离出来，也就是说分离效率越高，气体中无用或有害的液体越小，带来的好处越多：如果是无用的液体少了，也就是使净化气体的使用效率高了，也就是气体的使用成本低了；如果是有害的液体少了，就不光是净化气体使用成本低了，而且是降低了液体的危害程度，用户的运行成本因此也明显更降低了。典型的净化分离器如：油水分离器。 油水分离器一般安装在压缩机的进口或者出口。 如果安装在进口的油水分离器分离效率高，压缩机的功效会提高，为什么呢？因为压缩机可以做有用功和无用功，如果进口气体中间含有无用的油水越少，其有用功增加，其功效越高，那么从长远来看，降低的运行成本远远大于提高油水分离效率所用的成

13、本。 如果分离效率提高了1%，也就是压缩机电耗减少了1%，而一般提高分离效率1%所用的成本只相当于半年节省的电费。 如果安装在压缩机出口，可以净化输往用户的气体，从而使用户的运行成本降低或者运行更加安全平稳，也明显比提高气液分离效率所用成本划得来。 2、工艺介质分离器 工艺介质分离器的作用是工艺介质的气液两相分离，因为一般来说，系统就是利用工艺介质气液两相性质不同来循环运行的，如果气液混合在一起，肯定会使整个系统的运行质量和效率下降。典型的工艺介质分离器如：制冷系统的蒸发器后气液分离器。 制冷系统是利用制冷剂液体相变潜热大来制冷的，工艺介质在蒸发器吸收了大量的被冷却物质的热量，从而由液相变成气

14、相，然后送往吸收器或压缩机，然后是发生器或冷凝器，又从气相变成液相。 如果蒸发器后气液分离器的分离效率提高了1%，蒸发器的冷却效率也提高了1%，冷剂泵或压缩机电耗减少了1%，发生器或冷凝器的效率也提高了1%，而一般提高分离效率1%所用的成本只相当于压缩机半年节省的电费。 3、产品分离器 产品分离器的作用是把混合在原料气中液态产品分离下来，也就是说液体没分离下来，产品就没生产出来。典型的产品分离器如：合成氨系统中的氨分离器。 由于原料气每次反应不可能完全，所以生成的氨和未反应完的原料气是混在一起的，经过冷却器后，大部分气氨变成了液氨，经过分离器后，原料气经压缩机提压后继续进行反应。 如果分离效率

15、提高1%，氨产量提高了1%，压缩机的电耗降低了1%，氨塔反应的推动力提高了1%，而一般提高分离效率1%所用的成本只相当于压缩机半年节省的电费。 从上面的分析来看，提高气液分离器的分离效率是很必要的，很经济的。 1、折流分离的原理简述 由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。 2、折流分离的优缺点 优点：1）分离效率比重力沉降高。2）体积比重力沉降减小很多，所以折流分离结构可以用在（高）压力容器内。3）工作稳定。缺点：1）分离负荷范围窄，超过气液

16、混合物规定流速后，分离效率急剧下降。2）阻力比重力沉降大。 3、改进从折流分离的原理来说，气液混合物流速越快，其惯性越大，也就是说气液分离的倾向越大，应该是分离效率越高，而实际情况却恰恰相反，为什么呢？ 究其原因：1）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。2）气体在折流的同时也推动着已经着壁的液体向着气体流动的方向流动，如果液体流到收集壁的边缘时还没有脱离气体的这种推动力，那么已经着壁的液体将被气体重新带走。在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，气体这种继续推动液体的力将越大，液体将会在更短的时间内流到收集壁的边缘，而液体流到

17、底部需要的时间不变，也就是说有更多已经着壁的液体被带走而没有分离下来。3）液体没有固定的形状，容易碎化，在着壁的同时，会产生更细的液滴重新返回气相中，随着流速的增大，液体收集壁的碰撞力越大，其碎化的倾向越大，而我们知道越细的液滴其惯性越小，越容易被气体带走。 原因分析清楚了，如何改进呢？从上述分析可以看出，第一点原因是没有办法解决的，只能从第二点、第三点原因着手。1）针对第二点，如果对已经着壁的液体进阻挡，使其不能流到收集壁的边缘，或者让气体和已经着壁的液体分开，不产生或减弱推动作用，折流分离器的分离效率将大大提高。2）针对第三点，如果对钢性收集壁进行改造，使液滴着壁的碰撞力减小，那么折流分离

18、器的分离效率也将大大提高。 气液分离器的原理1、重力沉降的原理简述由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着着在壁面上汇聚在一起通过排放管排出。 2、折流分离原理简述由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在独挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。 3、离心分离原理简述由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，液体收到的离心力大于气体，所以液

19、体有离心分离的倾向，液体附着在分离壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。 4、填充分离原理简述由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续游一个向前的速度，向前的液体附着在独挡填料表面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。由于填料相对普通折流分类来说具有大得多的阻挡手机壁面积，而且多次反复折流，液体很容易着壁，所以其分离效率有提高。 工作原理饱和气体在降温或者加压过程中，一部分可凝气体组分会形成小液滴随气体一起流动。 气液分离器作用就是处理含有少量凝液的气体，实现凝液回收或者气相净化。 其结构一般就是一个压力容器

20、，内部有相关进气构件、液滴捕集构件。 一般气体由上部出口，液相由下部收集。 汽液分离罐是利用丝网除沫，或折流挡板之类的内部构件，将气体中夹带的液体进一步凝结，排放，以去除液体的效果。 基本原理是利用气液比重不同，在一个突然扩大的容器中，流速降低后，在主流体转向的过程中，气相中细微的液滴下沉而与气体分离，或利用旋风分离器，气相中细微的液滴被进口高速气流甩到器壁上，碰撞后失去动能而与转向气体分离。分离机组P3故障分析及建议5月20号巡检时发现分离二期1号机组K3603B-1（P3）电流27A比正常高30%左右，P3入口温度65正常，出口温度125左右比正常高50%，P3气冷回流入口端温度较高，泵体

21、温度过高，于是怀疑P3出口端二级中冷器E3618B-1下液管堵塞，遂观察下液管视镜，与工艺人员雷披钾观察视镜发现视镜中有液体流下，于是工艺排除下液管堵塞，但现象明显是下液管堵塞积液导致P3蹩压，此时P3电流有逐渐升高趋势，经验丰富的李守民师傅建议停机再重新启动试试。工艺停机十分钟后重新启动，机组P3电流恢复正常，工艺控制室告知E3618B-1排液槽D3610B液位增加8%左右。因为这种处理方式多次用到，联系到E3618B-1内为负压，怀疑跟E3618B-1与D3610B压差有关，于是对出现上述“假堵”现象的可能原因进行分析。分离机组的结构简图如下图1所示：图1 分离机组结构简图 图2 E361

22、8B下半段简图对P3而言P3吸进P2排出的气压缩后经E3618B二级中冷器冷却后分两股a、b，其中a回流冷却P3，b再分成两股，分成的c回流至泵冷却P3效果与a同，另一部分被P4抽走排出，P3排除气经E3618B冷却后液相部分经管道流至D3620B排除，中间有一试镜。E3618B的进气管径为DN200mm，换热管管径57mm，排液口管径为DN50mm，在此次故障中，经工艺控制室监控数据D3620B液位上涨8%左右，因为D3620B的参数为：全容积：2.03m3 充装系数 0.85可将这8%的液位换算体积为：也就是E3618B中积液近似达138L，这么大的积液量，在E3618B下封头处积液了，于是对E3618B下封头处进行近似计算，E3618B下封头处简图如下图2：其中N1出气口对应图1中a，N2对应图1中b，由图知在E3618B中积液到达N2下口之前是不会影响机组性能及运转的，对这部分容积采用近似计算（需精确计算可采用三维软件绘图求出），取下封头为近似圆锥-（1）其中为椭圆封头转化圆锥体积近似系数取=1.2a、当液面在N2下端时，由（1）得 b、当液面在N1下端面时忽略N2管道中液体只计算中冷器内积液 V2b=120L对比可知也就是液面已没过