深井泵、真空泵使用注意事项

当前国外深井泵的生产厂家主要有美国的飞力（Flygt）、ITT-LOWARA，丹麦的格兰富，德国的里茨（Ritz）、KSB等.从引进的产品看，无论在水力性能以及加工工艺和材料耐用性等方面都非常先进.比如丹麦格兰富的冲压不锈钢井泵技术遥遥，牢牢占据着市场.冲压泵是国际上20世纪70年代开始研究的新产品.zui初由丹麦格兰富公司首先采用冲压、焊接方法生产离心泵叶轮.80年代推出了整体冲压成型多级泵.到了90年代，以格兰富公司的冲压不锈钢井泵为代表的产品有了更大的发展.这种不锈钢冲压焊接多级泵有效地解决了低比速离心泵在铸造中无法实现的工艺，具有结构简单、性能良好、可靠性高、密封性能好、生产工艺先进等优点，并且其水力性能普遍优于铸造离心泵.综上所述，不锈钢冲压焊接井泵凭借其优良的性能，代表了国际上井泵发展的趋势，具有广阔的应用前景.

在zui近的数年时间里，国内很多学者致力于深井泵的研究，并且取得了一定的成果.采用PCAD2000水力设计软件，对某种井泵水力部分进行了重新设计.结果表明，依靠设计经验与水力设计软件相结合，有利于提高井泵的效率.文献研究了新型下吸式井泵，将井泵分为上下两个部分，电机上面连接QJ型系列井泵，电机下装一套单级水泵.研究结果表明密封效果好，拓宽了井泵的适用范围，并使抽送介质的含沙量由原来的0.01％提高到0.1％.文献分别对叶轮进出口参数的选择、导流壳几何参数的选取、叶轮出口叶片间面积等因素对潜水泵性能的影响进行了研究.文献[14]中提出了深井泵设计方法和深井泵zui率计算公式，为深井泵水力设计提供了一套计算公式，叶轮直径计算相对误差为2.39％，完满足精度要求。

“一种高扬程通用型井泵”通过建立新型水力模型，从而提高了单级扬程和效率.国内传统的QJ型系列井用潜水泵和JC型系列长轴深井离心泵的设计观念，都是水力设计高于结构设计，往往为了水泵效率提高l％，而不顾产品成本增加10％.在结构形式上，泵体之间多数用螺栓固定联结；为了给联结部位留有螺栓的位置，泵体装叶轮的入口口径要比泵体外径小很多，这就大大限制了叶轮的zui大直径，也即限制了叶轮的单级扬程.而文献“一种深井离心泵”则提出了深井离心泵叶轮极大直径设计法，其特点是将叶轮前盖板直径扩大到泵体内壁边缘，使叶轮直径在相应的井径条件下达到极大值，它与反导叶导流壳配套，可以使泵体轴向长度减短到极小值.它采用了扭曲反导叶设计法而不同于普通圆柱叶片的反导叶，其进口一段叶片是三维曲面，这样可以优化人口条件.研究认为，这种设计方法不仅可以提高井泵的单级扬程，还可以提高水泵效率，实现深井离心泵全扬程无过载运行，同时也指出需要研究新的水力模型来保证井泵的水力效率不降低|.深井泵传统的结构形式和水力设计，轴向尺寸大，叶片的制造难度大，生产成本高，综合经济效益低.为了达到物美价廉的目标，新型井泵尤其是级数超过3级的高扬程井泵，今后的发展趋势将是单级扬程大大提高，泵体的轴向高度大为降低.国家标准《井用潜水泵》（GB／T 2816--2002）在制定基本参数时，取消了旧标准《井用潜水泵型式和基本参数》（GB／T281691）中对单级扬程的规定，也是顺应这个发展趋势的.

深井泵轴向力的平衡
在生产实践中，泵的轴向力是客观存在的.特别是高扬程深井泵，若设计、运行不当，过大的轴向力将导致轴承烧毁、轴封损坏甚至断轴等事故.在很多场合下，过大的轴向力所产的问题，其严重性已经超过了效率、磨损等因素所产生的问题，成为深井泵能否安全、稳定运行的决定性因素[19|.现就深井泵轴向力平衡装置的研究进展介绍如下.关醒凡等提出了一种新型深井泵轴向力装置，该平衡装置将一对动、静摩擦副安装在末级叶轮之后，该新型平衡轴封装置既能平衡轴向力，又基本上无泄漏.采用该装置后泵运行可靠，节能效果显著.陆伟刚等提出“一种叶轮自身平衡轴向力的多级离心泵，是在叶轮进口采用端面密封结构的基础上，使叶轮前盖板的面积大于叶轮后盖板的面积，叶轮前盖板外径与导流壳的配合为间隙配合，叶轮进口的端面密封副被做成能够承受微小轴向力的推力轴承副，从而实现了依靠叶轮自身来完全平衡轴向力的效果，彻底解决了轴向力的破坏问题，并且还可以降低泵的生产成本.通过改变叶轮背叶片的几何尺寸，研究了背叶片对轴向力的影响.提出了一种平衡鼓组合装置，其原理与平衡盘原理基本相同.提出了一种平衡鼓与平衡盘的组合结构.文献设计了一种带有双密封环和平衡孔的浮动叶轮平衡装置，用以实现自动平衡轴向力.

另外，随着计算机技术的发展，CFD在流体机械中的应用逐渐走向成熟，基于CFD的水泵性能预测及优化设计已基本达到工程实用的程度，目前已涉及对泵轴向力的计算.对井用潜水泵的内部流场进行数值模拟，得出了其轴向力的压力分布，进行了轴向力计算和平衡分析等.因此，利用数值模拟来计算轴向力及研究新的平衡轴向力的方法是未来研究的一种有效方法。

各种真空泵的性能除均能满足对容器进行抽真空的共同点之外，尚具有不同之处。在选用时必须明确泵在真空系统中所承担的工作任务是十分重要的，泵在各种不同工作领域中所起的作用归纳起来主要有如下几个方面。

1、在系统中做主泵
所谓主泵就是对真空系统被抽容器直接进行抽真空，以获得满足工艺要求所需真空度的真空泵。

2、粗抽泵
粗抽泵是指从大气压开始降低真空系统压强达到另一抽气系统可以开始工作的真空泵。

3、前级泵
前级泵是指用于使另一个泵的前级压强维持在其zui高许可的前级压强以下的真空泵。

4、维持泵
维持泵是指当真空系统抽气很小时，不能有效的利用主要前级泵。为此，在真空系统中另配一种抽气速度较小的辅助前级泵来维持主泵的正常工作或维持已抽空的容器所需的低压的真空泵。

5、粗真空泵或低真空泵
粗、低真空泵是指从大气开始，降低被抽容器的压强后工作在低真空或粗真空压强范围内的真空泵。

6、高真空泵
高真空泵是指在高真空范围工作的真空泵。

7、超高真空泵
超高真空泵是指在超高真空范围工作的真空泵。

8、增压泵
增压泵通常指工作在低真空泵和高真空泵之间，用以提高抽气系统在中间压强范围的抽气量或降低前级泵抽气速率要求的真空泵。

选用真空泵时，需要注意下列事项：
1、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如：真空镀膜要求1×10-5mmHg的真空度，选用的真空泵的真空度至少要5×10-6mmHg。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。

2、正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围，如：扩散泵为10-3~10-7mmHg，在这样宽压强范围内，泵的抽速随压强而变化，其稳定的工作压强范围为5×10-4~5×10-6mmHg。因而，泵的工作点应该选在这个范围之内，而不能让它在10-8mmHg下长期工作。又如钛升华泵可以在10-2mmHg下工作，但其工作压强应小于1×10-5mmHg为好。

3、真空泵在其工作压强下，应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。

4、正确地组合真空泵。由于真空泵有选择性抽气，因而，有时选用一种泵不能满足抽气要求，需要几种泵组合起来，互相补充才能满足抽气要求。如钛升华泵对氢有很高的抽速，但不能抽氦，而三极型溅射离子泵，（或二极型非对称阴极溅射离子泵）对氩有一定的抽速，两者组合起来，便会使真空装置得到较好的真空度。另外，有的真空泵不能在大气压下工作，需要预真空；有的真空泵出口压强低于大气压，需要前级泵，故都需要把泵组合起来使用。

5、真空设备对油污染的要求。若设备严格要求无油时，应该选各种无油泵，如：水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。如果要求不严格，可以选择有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、挡油阱等，也能达到清洁真空要求。

6、了解被抽气体成分，气体中含不含可凝蒸气，有无颗粒灰尘，有无腐蚀性等。选择真空泵时，需要知道气体成分，针对被抽气体选择相应的泵。如果气体中含有蒸气、颗粒、及腐蚀性气体，应该考虑在泵的进气口管路上安装辅助设备，如冷凝器、除尘器等。

7、真空泵排出来的油蒸气对环境的影响如何。如果环境不允许有污染，可以选无油真空泵，或者把油蒸气排到室外。

8、真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。若工艺过程不允许，应选择无振动的泵或者采取防振动措施。

9、真空泵的价格、运转及维修费用。

水环式真空泵的选择

一、泵类型的确定

泵的类型主要由工作所需的气量、真空度或排气压力而定。

泵工作时，需要注意以下两个方面：

1.尽可能要求在区内，也就是在临界真空度或临界排气压力的区域内运行。

2.应避免在zui大真空度或zui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。

根据以上原则，当泵所需的真空度或气体压力不高时，可优先在单级泵中选取。如果真空度或排气压力较高，单级泵往往不能满足，或者，要求泵在较高真空度情况下仍有较大气量，即要求性能曲线在较高真空度时较平坦，可选用两级泵。如果真空度要求在－710mmHg以上，可选用水环－大气泵或水环－罗茨真空机组作为抽真空装置。

如果只作真空泵用，则选用单作用泵比较好。因为单作用泵的构造简单，容易制造和维护，且在高真空情况下抗汽蚀性好。

如果仅作较大气量的压缩机使用，则选用双作用的泵比较合适。因为双作用泵的气量大，体积小，重量轻，径向力能得到自动平衡，轴不容易产生疲劳断裂，泵的使用寿命较长。

二、根据系统所需的气量选择真空泵
初步选定了泵的类型之后，对于真空泵，还要根据系统所需的气量来选用泵的型号。