祝永剛　趙　召（中國核電工程有限公司，北京　100840）

真空系統(tǒng)解決自吸泵自吸能力不足的工藝改進(jìn)

祝永剛趙召
（中國核電工程有限公司，北京100840）

摘要：某廠在進(jìn)行自吸泵輸送試驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)在一定液位以下無法實(shí)現(xiàn)對廢水的正常輸送。后經(jīng)過原因排查以及分析計算，最終確定由于吸程高，吸入管線過長等原因?qū)е伦晕玫膲毫p失過大，超過了自吸泵自身的最大自吸高度。通過增加一套真空系統(tǒng)的方法，有效地解決了自吸泵自吸能力不足的問題。本文對上述全過程進(jìn)行了分析和總結(jié)，為今后解決類似自吸泵自吸能力不足的問題提供一定的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：自吸泵；真空系統(tǒng)；工藝改進(jìn)；自吸能力

1　概述

自吸泵以其具有自吸功能的特點(diǎn)，在某些場合下比一般離心泵方便可靠，因而正在被廣泛使用。在使用、評價自吸泵的特性時，除了一般離心泵的性能要求外，還需要增加泵自吸性能方面的指標(biāo)。自吸性能通常是用自吸時間和自吸高度來衡量。如果一臺自吸泵的自吸高度很高，說明其抽真空的能力很強(qiáng)，能達(dá)到較高的真空度。如果在某個固定的自吸高度下，自吸泵的自吸時間很短，說明其的抽氣能力很強(qiáng)，排氣量大。

某廠廢水接收及轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)主要承擔(dān)廢水接收以及對外轉(zhuǎn)運(yùn)的任務(wù)。主要設(shè)備包括了一個接收槽01C、兩臺廢水泵01P-02P和四個閥門01-04V等。工藝流程簡圖如圖1所示。其中兩臺廢水泵為自吸泵，最大自吸高度為5.2m。泵安裝高度相對接收槽底3m，泵吸入管口距接收槽底20mm。

在系統(tǒng)安裝完成之后，進(jìn)行自吸泵輸送試驗(yàn)時，（1）接收槽液位560mm，已淹沒吸入管口，抽吸不出水；（2）將接收槽內(nèi)液位增加至1060mm，仍然抽吸不抽水；（3）將接收槽液位增加至1580mm依舊抽吸不出水。且每次啟動時間都在10～14分鐘。該問題成為制約今后生產(chǎn)運(yùn)行的一個難題。

圖1　廢水接收及轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)工藝流程簡圖

2　自吸泵工作原理及原因分析

2.1自吸泵工作原理

不需在吸入管路內(nèi)充滿水就能自動地把水抽上來的離心泵。自吸泵的結(jié)構(gòu)類型很多，常見的有ZX等結(jié)構(gòu)類型的自吸泵；我國自主研發(fā)的NTP氣液混輸同步排吸泵；能達(dá)到自動起停的TPW透平同步排吸泵；因價格優(yōu)勢快速占領(lǐng)市場的WFLZ等無密封自控自吸泵等，被廣泛的應(yīng)用到各種化工、石油、電廠、醫(yī)藥、紡織等眾多領(lǐng)域。

自吸泵在啟動前應(yīng)在泵殼內(nèi)灌滿水（或泵殼內(nèi)自身存有水）。啟動后葉輪高速旋轉(zhuǎn)使葉輪槽道中的水流向蝸殼，這時入口形成真空，使進(jìn)水逆止閥門打開，吸入管內(nèi)的空氣進(jìn)入泵內(nèi)，并經(jīng)葉輪槽道到達(dá)外緣。自吸泵屬自吸式離心泵，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、運(yùn)行平穩(wěn)、維護(hù)容易、效率高、壽命長，并有較強(qiáng)的自吸能力等優(yōu)點(diǎn)。管路不需安裝底閥，工作前只需保證泵體內(nèi)儲有定量液體即可。不同液體可采用不同材質(zhì)自吸泵。

2.2原因分析及排查

2.2.1自吸泵不上料的常見原因

自吸泵在使用過程中，有時會出現(xiàn)不上料的問題。常見的原因有：（1）有泵體內(nèi)無存水或存水不足；（2）進(jìn)水管破裂或接頭漏水；（3）軸承體密封不嚴(yán)或密封失效；（4）軸承和軸套之間出現(xiàn)間隙；（5）葉輪損壞或松脫；（6）進(jìn)水管道或葉輪流道堵塞；（7）吸水揚(yáng)程過高或葉輪轉(zhuǎn)速過低。

2.2.2原因排查

針對上述7種可能，通過現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行逐一分析和排查，方法及排查結(jié)果如下：

（1）接收槽01C液位3270mm，啟動自吸泵1P可以正常出水，并且下設(shè)備間查看管道，未發(fā)現(xiàn)有泄漏。因此初步可以排除前6種由于泄露、松脫等機(jī)械原因造成的可能；

（2）接收槽01C液位3030mm，啟動124B03/1P可以正常出水；

三是嚴(yán)守紀(jì)律，守住底線。要加強(qiáng)政治紀(jì)律、工作紀(jì)律，尤其是中層以上干部，一定要有底線意識，要合法合規(guī)做事，牢牢守住法律這根紅線，講政治、守規(guī)矩、做表率，杜絕任何違規(guī)違紀(jì)現(xiàn)象。要認(rèn)識到位，執(zhí)行力到位，用制度管事，推動各項(xiàng)工作落地見效。要堅(jiān)持安全發(fā)展理念，堅(jiān)守安全紅線，筑牢發(fā)展底線，落實(shí)責(zé)任，強(qiáng)化措施，務(wù)求實(shí)效，為企業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的安全保障。

（3）接收槽01C液位2800mm，破壞真空后，啟動泵發(fā)現(xiàn)有短暫的排氣過程，排氣過程完成后，泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常，可以正常出水。之后關(guān)閉泵出口閥門，停泵2h，泵出口壓力表的真空度有微小的減少；

（4）接收槽01C液位2500mm，破壞真空后，啟動自吸泵1P10分鐘后吸不上水，因此初步判斷泵的自吸高度極限在2500mm～2800mm之間。

2.2.3原因確定

自吸泵的損失主要包括四個部門，分別為原動力損失、機(jī)械損失、容積損失和水利損失。經(jīng)過分析四類不同的損失，初步判斷可能由于吸水揚(yáng)程過高或葉輪轉(zhuǎn)速過低導(dǎo)致自吸泵在一定液位高度范圍內(nèi)無法抽吸液體的現(xiàn)象發(fā)生。具體原因分析如下：

（1）自吸泵的吸入管道距離接收罐底的只有20mm距離，估算有2m左右的壓力損失；

（3）現(xiàn)場布置中由于管線較長以及彎頭、閥門等產(chǎn)生的壓力損失估算有1.5m的壓力損失。

以上三項(xiàng)合計產(chǎn)生的壓力損失為6.5m，超過自吸泵的最大自吸高度5.2m。由此可以判斷造成自吸泵不上料的根本原因?yàn)樽晕玫淖晕芰τ邢?，現(xiàn)場布置中系統(tǒng)本身所產(chǎn)生的壓力損失已經(jīng)大于泵的自吸能力。因此導(dǎo)致在低于2800mm的液位時自吸泵無法正常抽吸廢水。

3　工藝改進(jìn)

提高自吸泵自吸能力的方法有多種，通常來說可以分為兩大類。一類是對泵體機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，另一類是工藝流程改進(jìn)。通過泵體改造已經(jīng)在石油化工企業(yè)得到了很好的應(yīng)用。而某廠的泵房位置已確定，無法改變管線的走向，用以縮短進(jìn)口管線。且重新采購高自吸能力離心泵的費(fèi)用過高，因此綜合各種因素，考慮通過工藝流程改進(jìn)的方法，即增加真空系統(tǒng)，使廢液吸入自吸泵，來實(shí)現(xiàn)自吸泵的正常使用。

3.1改進(jìn)后的工藝流程

通過工藝改進(jìn)，增加一個容積為200L的真空罐02C、一臺抽氣速率為8L/s的真空泵03P、五個氣開式波紋管截止閥05V-09V以及相應(yīng)的不銹鋼管道，如圖2所示。

3.2操作說明

接收槽在液位在2800mm以上時，可正常啟動廢水泵01P-02P輸送液位。低于2800mm時，在啟動廢水泵01P-02P前，關(guān)閉06V、05V、09V，打開真空泵03P的進(jìn)、出氣閥07V和08V。啟動真空泵，使真空罐02C內(nèi)形成負(fù)壓，待真空罐壓力穩(wěn)定后，打開06V，在廢水泵01P-02P的進(jìn)口管道內(nèi)形成負(fù)壓，將廢水吸入廢水泵01P-02P的進(jìn)口管道內(nèi)。

當(dāng)檢測到真空罐02C內(nèi)液位上升時，打開廢水泵01P-02P進(jìn)、出水閥，啟動廢水泵，并關(guān)閉真空罐進(jìn)水閥06V，停運(yùn)真空泵并關(guān)閉進(jìn)氣閥07V和出氣閥08V，廢水泵01P-02P進(jìn)行正常運(yùn)行。

當(dāng)廢水輸送完成之后，打開真空罐02C的氣閥09V，破壞真空罐真空，打開真空罐出口管道上的排水閥05V，將吸入真空罐02C中的廢液排入廢水泵01P-02P的進(jìn)口管道，通過自流方式返回接收槽中。

4　改進(jìn)效果和結(jié)論

通過增加一套真空系統(tǒng)，在不改變現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，消除了自吸泵在一定液位時自吸能力不足的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了一次試車成功。在2800mm以下的液位，自吸泵從啟動到正常運(yùn)行用時不到1min，且泵啟動后的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均符合要求。

通過實(shí)踐證明，在某些特定情況下，通過增加真空系統(tǒng)的方法，可以有效的較少系統(tǒng)的壓力損失，從側(cè)面提高自吸泵的自吸性能，可以為今后其他行業(yè)解決自吸泵不上料的問題提供借鑒和參考。

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圖2　工藝改進(jìn)后的流程簡圖

中圖分類號：TH317

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：祝永剛，男，畢業(yè)于天津大學(xué)環(huán)境化工專業(yè)，碩士研究生，就職于中國核電工程有限公司調(diào)試部，工程師。趙召，男，畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)核工程與核技術(shù)專業(yè)，大學(xué)本科，就職于中國核電工程有限公司調(diào)試部，助理工程師。