CN115434902B - 一种大流量高真空抽气系统的设计方法 - Google Patents

一种大流量高真空抽气系统的设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115434902B
CN115434902B CN202211381405.5A CN202211381405A CN115434902B CN 115434902 B CN115434902 B CN 115434902B CN 202211381405 A CN202211381405 A CN 202211381405A CN 115434902 B CN115434902 B CN 115434902B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vacuum pump
vacuum
centrifugal
centrifugal vacuum
air flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211381405.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115434902A (zh
Inventor
齐大伟
李伟华
吕德润
吴斌
陈德江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ultra High Speed Aerodynamics Institute China Aerodynamics Research and Development Center
Original Assignee
Ultra High Speed Aerodynamics Institute China Aerodynamics Research and Development Center
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ultra High Speed Aerodynamics Institute China Aerodynamics Research and Development Center filed Critical Ultra High Speed Aerodynamics Institute China Aerodynamics Research and Development Center
Priority to CN202211381405.5A priority Critical patent/CN115434902B/zh
Publication of CN115434902A publication Critical patent/CN115434902A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115434902B publication Critical patent/CN115434902B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
    • F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

本发明属于真空系统技术领域，公开了一种大流量高真空抽气系统的设计方法。设计方法使用的大流量高真空抽气系统包括通过气流管道与真空系统连接的离心式真空泵组，离心式真空泵组后的气流管道分成并联的两路气流管道，一路气流管道连接切换阀后进入排气消声器，另一路气流管道依次连接罗茨真空泵、水环真空泵后进入排气消声器；离心式真空泵组中的离心式真空泵为采用实时变频控制、高速永磁电机直驱的一体式真空泵，同时根据大流量高真空抽气系统的所需真空度设定对应的离心式真空泵变频控制策略。设计方法首先根据需求调整离心式真空泵的转速，其次并联离心式真空泵或者串联离心式真空泵，最后综合使用并联离心式真空泵和串联离心式真空泵。

Description

一种大流量高真空抽气系统的设计方法
技术领域
本发明属于真空系统技术领域，具体涉及一种大流量高真空抽气系统的设计方法。
背景技术
如图1所示的现有真空抽气系统中，通常是罗茨真空泵+罗茨真空泵+水环真空泵的组合形态，罗茨真空泵可以自由串联和并联使用，与真空系统直接相连的罗茨真空泵叫前级泵，罗茨真空泵包括水环真空泵、螺杆泵等。真空系统的空气被真空抽气系统全部抽出并直排入大气达到所需的真空状态。
现有真空抽气系统中所用的前级泵大多数是罗茨真空泵，通常单台罗茨真空泵抽量最多1400m3/min，继续提升单台罗茨真空泵抽量会大幅增加技术难度、明显降低社会效益。因此，现有真空抽气系统虽然能满足大部分的工况需要，但是具有两个明显需要改进的地方，一是不能满足大流量高真空的抽气工况；二是整体效率偏低，相同体积真空系统抽至真空所需的时间相对较长或功耗过大，结构相对复杂，系统造价较高。
当前，亟需发展一种大流量高真空抽气系统的设计方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大流量高真空抽气系统的设计方法。
本发明的大流量高真空抽气系统的设计方法，其特点是，所述的设计方法基于大流量高真空抽气系统，大流量高真空抽气系统包括通过气流管道与真空系统连接的离心式真空泵组，离心式真空泵组后的气流管道分成并联的两路气流管道，一路气流管道连接切换阀后进入排气消声器，另一路气流管道依次连接罗茨真空泵、水环真空泵后进入排气消声器；其中，离心式真空泵组中的离心式真空泵为采用实时变频控制、高速永磁电机直驱的一体式真空泵，同时根据大流量高真空抽气系统的所需真空度设定对应的离心式真空泵变频控制策略；
离心式真空泵组包括3种形态，第一种是由若干个并联的离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅰ，第二种是由若干个串联的离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅱ，第三种是由顺序连接的离心式真空泵组Ⅰ和离心式真空泵组Ⅱ组成的混合式离心式真空泵组Ⅲ；根据设计目标选择一种离心式真空泵组形态；
所述的设计方法，包括以下步骤：
S10.根据真空系统所需真空度的中间值，选择1台离心式真空泵、切换阀、罗茨真空泵、水环真空泵和排气消声器，并安装成大流量高真空抽气系统；
S20.设置真空度最低值和真空度最高值，如果真空系统的真空度降低至真空度最低值，进入低真空状态，则逐步降低离心式真空泵转速，并同时打开切换阀，连通离心式真空泵与排气消声器；如果真空系统的真空度降低至真空度最高值，进入高真空状态，则逐步提高离心式真空泵的转速，并同时关闭切换阀，将离心式真空泵与罗茨真空泵、水环真空泵和排气消声器连通；
S30.如果需要增大抽真空的气流流量，则根据气流流量需求，并联若干个离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅰ；
S40.如果需要继续降低真空度，则串联若干个离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅱ，以拓展大流量高真空抽气系统的高真空状态；
S50.如果既需要增大抽真空的气流流量又需要继续降低真空度，则先并联若干个离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅰ，再串联若干个离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅱ。
进一步地，所述的离心式真空泵替换为可调扩压器离心式真空泵。
大流量高真空抽气系统中的离心式真空泵采用变频控制的目的是通过离心式真空泵变转速运行实现不同工况的需求。通过实时变频的离心式真空泵，可使大流量高真空抽气系统在大流量高真空的工况下使用；也可以提高大流量高真空抽气系统的效率。通过离心式真空泵提高效率体现在两个方面，一是离心式真空泵的自身效率很高，可以做到级效率80%以上。二是提高大流量高真空抽气系统本身的抽气效率，在相同的工况下，配备离心式真空泵的大流量高真空抽气系统消耗的功率降低。而且，离心式真空泵结构简单、体积小、重量轻、占地面积小，制造和维护相对容易，使得大流量高真空抽气系统前期投资成本和后期维保成本相对较低，社会效益良好。
大流量高真空抽气系统由离心式真空泵+罗茨真空泵+水环真空泵组成；能够实时调整离心式真空泵的运行频率，降低功耗；能够实现60m3/min~20000m3/min的抽量，满足各种高真空环境需求；有效减少真空系统抽至所需真空度的能耗和时间；降低真空抽气系统的建设成本和运行成本。
附图说明
图1为现有真空抽气系统的结构示意图；
图2为大流量高真空抽气系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
实施例1
设计目标：抽速300m3/min、真空度-50Kpa，采用2个方案进行设计，第1个是现有真空抽气系统，第2个是大流量高真空抽气系统。
现有真空抽气系统见图1，包括通过气流管道与真空系统连接由若干个并联的罗茨真空泵形成的罗茨真空泵组Ⅰ，罗茨真空泵组Ⅰ后的气流管道连接由若干个串联的罗茨真空泵形成的罗茨真空泵组Ⅱ，罗茨真空泵组Ⅱ后的气流管道依次连接水环真空泵和排气消声器。如果单台罗茨真空泵组的抽量1400m3/min，则罗茨真空泵组Ⅰ包括3个并联的罗茨真空泵，罗茨真空泵组Ⅱ包括1个串联的罗茨真空泵。测试结果显示，现有真空抽气系统的抽速306.9m3/min，真空度-53.3Kpa，电机转速730r/min；配用电机320KW；总重量10130kg；体积4215×1525×1500（mm）。
大流量高真空抽气系统见图2，包括通过气流管道与真空系统连接的1个离心式真空泵，离心式真空泵后的气流管道分成并联的两路气流管道，一路气流管道连接切换阀后进入排气消声器，另一路气流管道依次连接罗茨真空泵、水环真空泵后进入排气消声器。测试结果显示，大流量高真空抽气系统的抽速310m3/min，真空度-53Kpa，电机转速10000r/min；配用电机200KW；总重量5437kg；体积3677×1357×2000（mm）。
通过对比分析可以看出，在基本相同的运行参数下，大流量高真空抽气系统采用1台离心式真空泵替换了3台罗茨真空泵，机组减少了两台，系统的复杂程度大大降低，系统的体积也相应减小；可见，大流量高真空抽气系统不仅耗电量更低，效率更高，成本更低，占地面积也相对较小，且真空离心泵可以变转速运行，适合更广泛的工况范围。
通过进一步详细设计，大流量高真空抽气系统的抽量变化范围能够拓展至60m3/min-20000m3/min，满足各种高真空环境需求。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，本发明公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种大流量高真空抽气系统的设计方法，其特征在于，所述的设计方法基于大流量高真空抽气系统，大流量高真空抽气系统包括通过气流管道与真空系统连接的离心式真空泵组，离心式真空泵组后的气流管道分成并联的两路气流管道，一路气流管道连接切换阀后进入排气消声器，另一路气流管道依次连接罗茨真空泵、水环真空泵后进入排气消声器；其中，离心式真空泵组中的离心式真空泵为采用实时变频控制、高速永磁电机直驱的一体式真空泵，同时根据大流量高真空抽气系统的所需真空度设定对应的离心式真空泵变频控制策略；
离心式真空泵组包括3种形态，第一种是由若干个并联的离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅰ，第二种是由若干个串联的离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅱ，第三种是由顺序连接的离心式真空泵组Ⅰ和离心式真空泵组Ⅱ组成的混合式离心式真空泵组Ⅲ；根据设计目标选择一种离心式真空泵组形态；
所述的设计方法，包括以下步骤：
S10.根据真空系统所需真空度的中间值，选择1台离心式真空泵、切换阀、罗茨真空泵、水环真空泵和排气消声器，并安装成大流量高真空抽气系统；
S20.设置真空度最低值和真空度最高值，如果真空系统的真空度降低至真空度最低值，进入低真空状态，则逐步降低离心式真空泵转速，并同时打开切换阀，连通离心式真空泵与排气消声器；如果真空系统的真空度降低至真空度最高值，进入高真空状态，则逐步提高离心式真空泵的转速，并同时关闭切换阀，将离心式真空泵与罗茨真空泵、水环真空泵和排气消声器连通；
S30.如果需要增大抽真空的气流流量，则根据气流流量需求，并联若干个离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅰ；
S40.如果需要继续降低真空度，则串联若干个离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅱ，以拓展大流量高真空抽气系统的高真空状态；
S50.如果既需要增大抽真空的气流流量又需要继续降低真空度，则先并联若干个离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅰ，再串联若干个离心式真空泵组成的离心式真空泵组Ⅱ。
2.根据权利要求1所述的大流量高真空抽气系统的设计方法，其特征在于，所述的离心式真空泵替换为可调扩压器离心式真空泵。
CN202211381405.5A 2022-11-07 2022-11-07 一种大流量高真空抽气系统的设计方法 Active CN115434902B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211381405.5A CN115434902B (zh) 2022-11-07 2022-11-07 一种大流量高真空抽气系统的设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211381405.5A CN115434902B (zh) 2022-11-07 2022-11-07 一种大流量高真空抽气系统的设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115434902A CN115434902A (zh) 2022-12-06
CN115434902B true CN115434902B (zh) 2022-12-30

Family

ID=84252730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211381405.5A Active CN115434902B (zh) 2022-11-07 2022-11-07 一种大流量高真空抽气系统的设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115434902B (zh)

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1129872A (fr) * 1954-08-21 1957-01-28 Heraeus Gmbh W C Pompe mécanique à vide poussé du type roots
GB1571880A (en) * 1977-06-06 1980-07-23 Balzers Hochvakuum Rotary positive-displacement gas pump
JPH05133386A (ja) * 1991-11-08 1993-05-28 Hitachi Ltd ターボ真空ポンプ
JPH06159284A (ja) * 1991-11-12 1994-06-07 Savant Instr Inc 液体除去機能を有する気体ポンプシステム
DE19650625C1 (de) * 1996-12-06 1997-11-13 Strate Maschf Abwasserhebeanlage
EP1024290A1 (en) * 1999-01-29 2000-08-02 The BOC Group plc Vacuum pump systems
JP2007092697A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Sanyo Electric Co Ltd 電動送風機及びそれを備えた電気掃除機
CN102312837A (zh) * 2010-06-30 2012-01-11 阿迪森真空产品公司 干式真空泵
CN203441709U (zh) * 2013-06-27 2014-02-19 中国地质大学（北京） 一种钎焊烧结腔室抽真空系统
CN203867830U (zh) * 2014-05-13 2014-10-08 南通市威士真空设备有限公司 新型闭路循环真空机组
CN104806535A (zh) * 2015-03-26 2015-07-29 储继国 复合径流泵、组合径流泵及抽气系统
CN205744443U (zh) * 2016-06-30 2016-11-30 上海万经泵业制造有限公司 一种生物柴油蒸馏罗茨液环真空机组
CN106949753A (zh) * 2017-04-01 2017-07-14 祝凤娟 一种空冷机组全工况可切换真空系统的控制方法
CN108644132A (zh) * 2018-05-04 2018-10-12 重庆冲能动力机械有限公司 一种用于vpsa气体分离系统的高速直驱双级离心鼓风机头组
KR20190129176A (ko) * 2018-05-10 2019-11-20 두일진공(주) 로터리 베인형 진공펌프
CN210623019U (zh) * 2019-08-09 2020-05-26 山东一飞药业股份有限公司 一种组合式真空泵组
CN210623034U (zh) * 2019-08-08 2020-05-26 新乡双鹭药业有限公司 一种可调节真空度的罗茨水喷射真空泵机组
CN111637069A (zh) * 2020-07-07 2020-09-08 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种多入口高速离心真空泵组
CN216778399U (zh) * 2022-01-28 2022-06-21 重庆冲能动力机械有限公司 一种用于vpsa气体分离的多级高速直驱离心真空泵系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070251585A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 David Paul Edwards Fluid distribution system
US11460034B2 (en) * 2018-11-15 2022-10-04 Flowserve Management Company Apparatus and method for evacuating very large volumes

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1129872A (fr) * 1954-08-21 1957-01-28 Heraeus Gmbh W C Pompe mécanique à vide poussé du type roots
GB1571880A (en) * 1977-06-06 1980-07-23 Balzers Hochvakuum Rotary positive-displacement gas pump
JPH05133386A (ja) * 1991-11-08 1993-05-28 Hitachi Ltd ターボ真空ポンプ
JPH06159284A (ja) * 1991-11-12 1994-06-07 Savant Instr Inc 液体除去機能を有する気体ポンプシステム
DE19650625C1 (de) * 1996-12-06 1997-11-13 Strate Maschf Abwasserhebeanlage
EP1024290A1 (en) * 1999-01-29 2000-08-02 The BOC Group plc Vacuum pump systems
JP2007092697A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Sanyo Electric Co Ltd 電動送風機及びそれを備えた電気掃除機
CN102312837A (zh) * 2010-06-30 2012-01-11 阿迪森真空产品公司 干式真空泵
CN203441709U (zh) * 2013-06-27 2014-02-19 中国地质大学（北京） 一种钎焊烧结腔室抽真空系统
CN203867830U (zh) * 2014-05-13 2014-10-08 南通市威士真空设备有限公司 新型闭路循环真空机组
CN104806535A (zh) * 2015-03-26 2015-07-29 储继国 复合径流泵、组合径流泵及抽气系统
CN205744443U (zh) * 2016-06-30 2016-11-30 上海万经泵业制造有限公司 一种生物柴油蒸馏罗茨液环真空机组
CN106949753A (zh) * 2017-04-01 2017-07-14 祝凤娟 一种空冷机组全工况可切换真空系统的控制方法
CN108644132A (zh) * 2018-05-04 2018-10-12 重庆冲能动力机械有限公司 一种用于vpsa气体分离系统的高速直驱双级离心鼓风机头组
KR20190129176A (ko) * 2018-05-10 2019-11-20 두일진공(주) 로터리 베인형 진공펌프
CN210623034U (zh) * 2019-08-08 2020-05-26 新乡双鹭药业有限公司 一种可调节真空度的罗茨水喷射真空泵机组
CN210623019U (zh) * 2019-08-09 2020-05-26 山东一飞药业股份有限公司 一种组合式真空泵组
CN111637069A (zh) * 2020-07-07 2020-09-08 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种多入口高速离心真空泵组
CN216778399U (zh) * 2022-01-28 2022-06-21 重庆冲能动力机械有限公司 一种用于vpsa气体分离的多级高速直驱离心真空泵系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
机械泵真空系统在VOD炉、VD炉中的应用;吉安昌;《特钢技术》;20181225(第04期);全文 *
罗茨水环抽真空机组在50万吨/年脱酸装置的应用;金雷等;《价值工程》;20150508(第13期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115434902A (zh) 2022-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109026801B (zh) 一种单轴离心压缩机组及低能耗操作方法
CN109026760B (zh) 储能用多级离心压缩机组及其启动方法
CN113297812B (zh) 一种多机头变频离心式冷水机组能效寻优控制方法
KR20200000247U (ko) 루츠 타입 메인 진공 펌프 기반의 다단형 에너지 절약 진공 유닛
CN212005189U (zh) 一种一泵控多泵的节能注水装置
CN109469598B (zh) 一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法
CN115434902B (zh) 一种大流量高真空抽气系统的设计方法
CN201724571U (zh) 一种双背压凝汽器的抽真空系统
CN203259028U (zh) 双背压凝汽器抽真空系统
CN201875997U (zh) 一种空调器
CN1865797A (zh) 提高空调机制冷能效的方法及其控制装置
CN218235374U (zh) 一种可自动调节级数的储气库注气压缩机组
CN210178427U (zh) 一种针对汽轮机切缸运行下的长叶片冷却系统
CN202032911U (zh) 一种凝汽器抽真空系统
CN102012127A (zh) 一种空调器及空调器的控制方法
CN216778399U (zh) 一种用于vpsa气体分离的多级高速直驱离心真空泵系统
CN111304409A (zh) Rh真空精炼系统及其使用方法
CN201763565U (zh) 真空泵系统
CN104632627A (zh) 压缩机泵体及具有其的压缩机
CN109237959A (zh) 一种多级干式罗茨真空泵双背压凝汽器抽真空系统及方法
CN212476956U (zh) 一种多台单晶炉抽气管道
CN210003343U (zh) 一种多级切换的压缩空气储能系统
CN115405485B (zh) 一种可自动调节级数的储气库注气压缩机组及控制方法
CN2725765Y (zh) 利用地下水节能的中央空调装置
CN109880975B (zh) 一种大型机械真空系统无旁通控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant