全罗茨真空泵无油抽气系统的应用研究（上）

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；变频

引言

罗茨真空泵（以下简称为罗茨泵）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， 因此在负载较大；抽气时间要求短；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用户望而生畏。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。

一、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。

（一）ZJ 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、 转子与泵体间存在间隙、 彼此无接触， 如图 1 所示。

图1 罗茨泵工作原理

（二）ZJQ 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 2 所示。

图2 气冷罗茨泵工作原理

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。

（三）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如图 3 所示。

图3 全罗茨泵组成的系统图

根据工作压力和抽气速率等不同的需求工况， 可以采用一 级 、 二级、 三级、 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。

（四）全罗茨泵组合抽气系统的性能

图 4 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4 抽气速率—入口压力曲线

表一 极限压力及最低入口工作压力