全罗茨真空泵抽气系统的应用研究

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1、全罗茨真空泵无油抽气系统的应用研究马德宝真空设备集团有限公司教授级高工：张宝夫摘要：罗茨真空泵是一种应用极为广泛的无油真空抽气设备。全罗茨真空泵可以组成大型无油真空抽气系统，满足近年来各行业对无油真空抽气系统越来越大的需要，但在应用过程中存在噪声高、配套功率大，尤其是被抽介质产生氮氧化物、结焦物等场合时容易发生卡死等缺陷。根据罗茨真空泵的特性，对全部由罗茨真空泵组成的抽气系统的组成及性能作一介绍，运用现代设计技术和控制技术，分析了产生这些缺陷的原因，采取了相应的改进措施。对抽气系统如何实行智能化控制做了叙述。关键词：罗茨泵；罗茨泵组合系统；噪声；PLC；变

2、频一、背景和应用环境罗茨真空泵（这以后称为罗茨泵）及其组成的机组具有转速高、体积小、可在需要干式的环境运行，组成较大抽气速率的泵组合机组等优点外，组成抽气系统的气冷罗茨泵还可以在配带合适的电机及热交换器后可在任意的压力下起动，任意压差下运行，因此在①负载较大；②抽气时间要求短；③粗真空至高真空均需要大抽速的多种场合如航空航天、电力、钢铁处理、医药化工等广泛地得到了应用，但组成全罗茨泵机组的巨大配套功率、巨大的噪声等问题又使许多应用单位望而生畏。节能降耗、改善工作环境业已成为生产企业降低生产成本、提高产品质量、争取广大用户的重要手段。本文将根据罗茨泵的特性，

3、介绍多种罗茨泵的组合的性能，就如何更加合理地把大型全罗茨泵抽气系统应用于各行各业作一介绍，提出了应用中的一些关键技术问题及其解决方法，促进应用行业的清洁生产，对抽气系统如何实行智能化控制做了叙述。二、罗茨泵工作原理特性组成无油真空抽气系统的罗茨泵，主要可分为前级需要真空泵串联使用的ZJ型或ZJP型普通罗茨泵和可以直排大气（或耐高压差）的ZJQ型气冷式罗茨泵两大类。2.1ZJ或ZJP型普通罗茨泵普通罗茨泵已发展很长时间，是一种旋转式容积真空泵，其工作原理和罗茨鼓风机相似，利用两个8字形转子由传动比为1的一对齿轮带动，在泵壳中作彼此反向的同步旋转运动，转子间、

4、转子与泵体间存在间隙、彼此无接触，如图一所示。图一、罗茨泵工作原理Fig.1PrincipleofRootspump2.2ZJQ型气冷罗茨泵国内上世纪90年代开始发展起来的ZJQ型气冷罗茨泵，到现在技术和运行已日臻完善，具有配带合适的电机及热交换器后可在任意的压力下起动，任意压差下运行的优点。其工作原理如图二所示。该系列泵可以单独使用，也可以与其他泵组成机组使用，可达到各种极限压力并在各个入口压力下安全长期工作[2]。1.抽气口；2.返冷气口；3.泵排气口；4.冷媒出口；5.冷媒入口；6.转子1；7.转子2；8.泵体；9.热交换器图二、气冷罗茨泵工作原理F

5、ig.2PrincipleofGas-cooledRootsPump2.3全罗茨泵抽气系统各行各业的发展，对真空抽气系统的抽气速率的要求越来越大，而且又要真空系统实现无油的真空抽气状态，如此大的抽气速率只有进行多台真空泵的组合才能得以实现。市场上现有的干式真空泵如螺杆真空泵、爪式真空泵等的抽速特性和结构机理的限制，满足不了很多场合的应用环境，用气冷罗茨泵作为前级泵后，可实现罗茨真空抽气系统的全无油条件，满足多种场合的应用要求，组成抽气系统的真空泵全部由罗茨泵组成的系统图如图三所示。根据工作压力和抽气速率等不同的需求工况（见2.4），可以采用一级、二级、三级

6、、四级、五级甚至六级的全罗茨泵组合，也可以根据工况要求决定溢流阀I、溢流阀II、和溢流阀III的取舍及其罗茨泵II是采用气冷罗茨泵还是普通罗茨泵，目前国内最大的单套全部由罗茨泵组成的抽气系统的最大抽气速率可以达到40000L/s。1.进气阀门2.压力传感器3.入口充气阀4.普通罗茨泵I5.温度传感器6.罗茨泵II7.温度传感器8.溢流阀I9.热交换器I10.罗茨泵III11.温度传感器12.溢流阀II13.热交换器II14.罗茨泵IV15.温度传感器16.溢流阀III17.热交换器III18.罗茨泵V19.温度传感器20.热交换器IV21.单向阀22.消声

7、器图三、全罗茨泵组成的系统图Fig.3SketchoftheWholeRootsPumpCombinationSystem2.4全罗茨泵组合抽气系统的性能图四是六级全罗茨泵组合机组及其作其前级的五级、四级、三级、二级、一级罗茨泵或机组的抽气速率—入口压力曲线，主泵为ZJ40000罗茨泵。此曲线还可以按不同的应用工况进行调整，使之获得耗能低、效率高的全罗茨泵组合抽气系统。表一是一级至六级全罗茨泵机组能达到的极限压力和建议的最低工作安全压力。图四、抽气速率—入口压力曲线Fig.4CurvesofpumpingspeedVersusinletpressure表一

8、、极限压力及最低入口工作压力Table1.Ultimatepres