喷射真空泵的工作原理及应用

喷射泵的工作原理与特点及常见故障失效形式有哪些

喷射泵就是利用较高能量的流体通过喷嘴产生高速度后形成的负压来吸取流体的装置。

喷射泵工作系统由水泵、水喷射泵、管路、阀门、水汽分离器及测试仪表等组成，常用系统有立式和卧式两种安装方式。

国产水喷射泵的抽气量在5～800m3/h之间，单级泵的极限真空度可达3000Pa(23托)左右。抽气量分别为50m3/h、100m3/h、110m3/h、130m3/h。

为提高真空度，可采用汽水串联方式运行，如果采用一级水喷射泵与三级蒸汽喷射泵搭配，组成4级汽水串联喷射泵机组，极限压力可达到 20Pa(0.15mmHg)。为防止被抽介质腐蚀真空泵，可选用防腐型喷射泵。离心水泵可用增强聚丙烯(RPP)、不锈钢、氟合金、玻璃钢制造；喷射泵 可选用不锈钢、铸铁内滚为性聚乙烯(PE)或聚三氟氯乙烯钢衬陶瓷，喷嘴为聚四氟乙烯或陶瓷等。

喷射泵的特点是简单可靠、工作连续、没有转动部件、寿命长；但其喷嘴易被杂物堵住，而且效率较低，最高值为30%（是在容积喷射系数u=V2/V1为1的情况下达到的，当u大于1或小于1时，效率均降低。V1、V2分别为工作液体和被输送液体的体积）

喷射泵故障及失效形式的几种类型分析

在蒸汽喷射泵中，拉瓦尔喷嘴的喉径较小，一旦蒸汽管道中的异物随蒸汽进入拉瓦尔喷嘴时会造成喷嘴堵塞?使喷射泵失效。这种情况一般在新设备刚投入运行，蒸汽管道清洁度不够时发生。

症状：该级泵加入运行后系统真空度即不上升，也不下降。

1级泵，2级泵，3级泵的拉瓦尔喷嘴伸人吸人室较深，所以蒸汽管与拉瓦尔喷嘴之间有一段送气管。拉瓦尔喷嘴与送气管之间的密封一般采用橡胶石棉垫。当密封被蒸汽击穿后，蒸汽会通过间隙进入吸人室，变成一种附加气源，影响抽真空。

症状：当该级泵加入运行后，真空度非但没有上升。反而下降。

1级泵吸人室内的送气管由于管壁厚度不够，蒸汽压力将送气管撑裂，大量蒸汽由送气管的破裂处进入混合室，破坏系统的真空度。2级泵及3级泵的吸人室送

蒸汽喷射真空泵的原理以及能力影响因素分析

一、前言

蒸汽喷射真空泵抽气量大、工作范围宽、结构简单、没有相对运动的部件,是一种用途广泛的真空设备,主要应用于除气、脱色、干燥、脱臭、蒸馏、制冷及输送等方面。特别是其对吸入气体无选择性,在食品生产、石油化工、油脂加工、聚酯生产、含有机溶剂的物料浓缩等场合,与机械真空泵(油泵)相比显示出卓越的优点。本文对蒸汽喷射真空泵的影响因素进行了分析,以便为其广泛应用提供参考。

二、蒸汽喷射真空泵的工作原理

蒸汽喷射真空泵是利用流体流动时的静压能与动能相互转换的气体动力学原理来形成真空。具有一定压力的水蒸汽通过拉瓦尔喷嘴喉径时达到声速,到喷嘴的扩散部时,静压能全部转化为动能,达到超声速,同时喷嘴出口处形成真空,被抽气体在压差的作用下,被抽入吸入室,和以超声速的蒸汽一边混合一边进入文丘里管,然后以亚声速从文丘里的扩散管排出,同时混合的气体速度逐渐降低,压力随之升高,而后从排出口排出。如果将几个喷射泵串联起来使用,泵与泵中间加入冷凝器使蒸汽冷凝,便可得到更高的真空度。整台蒸汽喷射真空泵由若干级泵体与冷凝器两大部分组成。各级泵体均由喷嘴、入室及扩压器组成,喷嘴可以是单只,也可以是多只,喷嘴一般采用不锈钢材料,吸入室和扩压器等其它部件可采用不锈钢、铸铁及碳钢等材料。

三、影响真空泵能力的主要因素研究

3.1、对工作蒸汽及其干度的研究

蒸汽压力偏低及压力波动均对真空泵的能力有较大影响,因此蒸汽压力不应低于要求的工作压力,但所用真空泵结构设计已定型,过多提高蒸汽压力并不会增加抽气量及真空度。另外,要确保锅炉供给的蒸汽压力稳定,最好用一台锅炉专门给蒸汽喷射泵提供工作蒸汽,这样蒸汽压力就不会出现波动,真空泵性能稳定。

蒸汽的干度对真空泵的性能也有较大影响,其中含水会引起真空波动,含水过多甚至会抽不起真空,通常的作法是在汽包前加装汽水分离器以获得干度较高的工作蒸汽,同时对蒸汽管路进行有效保温。为取得最佳的工作效益,为喷射真空泵提供的工作蒸汽应为5℃~10℃的过热蒸汽。特别是五级泵,对蒸汽的品质要求非常高,含微量水分都可能引起喷嘴的冰塞,造成开第五级喷射器真空度反而下降或没有作用。

真空系统的常见故障分析与解决

0 前言

VD（Vacuum Degassing）精炼法是将转炉、电炉的初炼钢水置于真空室中，同时钢包底部吹氩搅拌的一种真空处理法，其原理利用对真空室进行抽真空，在真空状态下对钢水进行脱碳、脱气、脱硫、去除杂质、合金化和均匀钢水温度、成分等处理。其主要设备由真空系统、真空罐系统、真空罐盖车等组成。故障主要发生在真空系统，我炼钢分厂采用的是多级蒸汽喷射真空泵串联。蒸汽喷射真空泵抽气量大，结构简单，但出现故障时，不易及时排查，引起热停工时间较长，损失较大，本文对VD炉真空系统的常见故障及影响因素进行了分析，以便设备维护人员及时排查解决类似设备故障。

1 蒸汽喷射真空泵的工作原理

蒸汽喷射真空泵是利用流体流动时的静压能与动能相互转换的气体动力学原理来形成真空。具有一定压力的水蒸汽通过拉瓦尔喷嘴喉径时达到声速，到喷嘴的扩散部时，静压能全部转化为动能，达到超声速，由压力能转化为速度能，在喷嘴出口处由于高速蒸汽流的引射作用形成低压。工作蒸汽与被抽气流在混合室进行混合，并进行能量交换，混合气流在扩压管内得到减速增压。如果将几个喷射泵串联起来使用，泵与泵中间加入冷凝器使蒸汽冷凝，便可得到很高的真空度（67Pa）。整台蒸汽喷射真空泵由6级泵体与4级冷凝器两大部分组成。各级泵体均由喷嘴、吸入室及扩压器组成，喷嘴一般采用不锈钢材料，吸入室和扩压器等其它部件一般采用碳钢材料。

2 影响VD炉真空系统真空度的主要因素

2.1 工作蒸汽压力、温度及干度

蒸汽压力过低及压力波动均对真空泵的能力有较大影响，因此蒸汽压力不应低于要求的工作压力，我炼钢分厂工作蒸汽压力为0.8MPa（表压），实际工作中工作蒸汽压力低于0.5MPa，后期真空度就很难降下来，工作蒸汽压力与温度是相关联的，总的来说工作蒸汽压力越高工作蒸汽温度就越高。

另外，要确保供给的蒸汽压力稳定，这样蒸汽压力就不会出现波动，真空泵性能稳定。蒸汽的干度对真空泵的性能也有较大影响，其中含水会引起真空波动，含水过多甚至会抽不起真空，通常的作法是在汽包前加装汽水分离器以获得干度较高的工作蒸汽，同时对蒸汽管路进行有效保温，还有在操作上蒸汽包注意疏水。为取得最佳的工作效益，为喷射真空泵提供的工作蒸汽应为5℃-10℃的过热蒸汽。如果真空管道内有水，水在比较低的气压下水很容易汽化，水的汽化热很大，很少量的水汽化会带走大量的热，真空状态下热传递是通过对流热传导途径被阻断了，气体热传导和辐射的传热量相对很小，就会出现结冰现象，特别是1级泵拉瓦尔喷嘴喉径很小，对蒸汽的品质要求高，含微量水分都可能引起喷嘴的冰塞，造成开第1级喷射器真空度反而下降或没有作用。

蒸汽喷射泵/水喷射泵/水环泵/螺杆泵对比

1、四种真空泵工作原理对比

对比项目 工作原理 简图

蒸汽喷射泵 一定压力的饱和或过热蒸气通过拉瓦尔喷嘴减压增速后进入蒸汽喷射器的混合室，使混合室产生真空，被抽介质被抽吸进混合室与工作蒸汽混合﹑交换能量，混合后的流体通过扩散管，速度下降，压力升高，压力上升到大气压力或后一级喷射器进口压力时﹐混合气体即排出。

水喷射泵 具有一定压力的工作水经水室进入喷嘴，喷嘴将压力水的压力能转变为速度能，水流高速从喷嘴射出，使空气吸入室内产生真空。

水环泵 叶轮向顺时针旋转时，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靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，属于变容式真空泵

螺杆泵 是利用一对螺杆，在泵壳中作同步高速反向旋转而产生的吸气和排气作用的抽气设备，气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助螺杆泵的一对转子在机壳内作回转运动来达到，是一种工作容积作回转运动的容积式机械真空泵。

2、四种真空泵优缺点对比

对比项目 优 点 缺 点 备注

蒸汽喷射泵  启动快，工作压力范围宽，抽气量大，真空度高，能直接排入大气；

 水蒸汽喷射泵在4000Pa～13.3Pa真空度下具有其它真空泵无可比拟的大抽气能力。

 结构简单，因无运动构件而运行可靠，维修量小，使用寿命长；  对蒸汽、冷凝水温要求高，抽空性能易受流量影响；

 蒸汽能耗大；

 直排大气有一定噪声和异味；

水喷射泵  和蒸汽泵配合可大幅降低蒸汽耗量；

 排出口无噪声、异味，可取消排潮管道。

 相比蒸汽泵和水喷射泵极限说真空度低，高真空需要配合蒸汽喷射泵或者机械泵使用；

 低真空度抽速、抽气量明显低于蒸汽泵和水环泵；

 抽空效率低：20-40%；

 对工作水温度要求高(≤25℃)，耗水量大；

 喷嘴摩损严重，对喷嘴材质要求高；