真空系統(tǒng)是卷煙加工企業(yè)公用工程的重要組成部分，主要為卷接包車間提供符合設計參數(shù)的負壓空氣。煙草行業(yè)的真空系統(tǒng)目前使用較多的是水環(huán)式真空泵（還有一些少量的滑片式真空泵），從技術(shù)發(fā)展狀況來看，液環(huán)式真空系統(tǒng)的缺點逐漸顯現(xiàn)。當前一種新式德國BECKER螺桿式真空泵已經(jīng)引進國內(nèi)，其性能指標*生產(chǎn)運行的要求，尤其能夠滿足變負荷時的調(diào)節(jié)需求。本文通過淮陰卷煙廠“十一五”技改中真空系統(tǒng)項目，研究其性能特點及在卷煙企業(yè)的應用前景。1、螺桿真空泵的工作原理

　　BECKER螺桿真空泵的結(jié)構(gòu)見圖1。它的工作原理是利用傳動同步反向滑轉(zhuǎn)的相互嚙合而不接觸的螺桿作高速轉(zhuǎn)動，利用泵殼和相互嚙合的螺滑將螺滑槽分隔成多個空間，形成多個級，空氣從左端吸入，在相等的各個槽內(nèi)（柱形等螺距）進行傳輸運動，但無壓縮，只有螺桿zui末端的螺滑結(jié)構(gòu)對氣體有壓縮作用，螺桿的各級間可形成壓力梯度，以分散壓差和提高壓縮比，zui終氣體從右邊的排氣端排出。由于螺桿是連續(xù)運轉(zhuǎn)，因此在吸氣端能夠持續(xù)的形成負壓，實現(xiàn)抽真空的目的。

圖1BECKER螺桿真空泵結(jié)構(gòu)圖

　　真空泵螺桿轉(zhuǎn)子不同于空壓機的轉(zhuǎn)子形狀，呈中空形，為懸臂支承結(jié)構(gòu)，同步傳動齒輪位于支座下面，變頻電機通過聯(lián)軸節(jié)與主動轉(zhuǎn)子連接。該泵的氣體路徑較短，泵外殼通過風冷卻。螺桿式真空泵極限抽真空能力可以達到1kPa（壓力）以下，具體工作的壓力值可以根據(jù)用戶的需求定制，能夠滿足卷煙生產(chǎn)企業(yè)所需300kPa（壓力）工藝參數(shù)要求。2、螺桿式真空泵的系統(tǒng)配置及設計

2.1、螺桿式真空泵的系統(tǒng)設計

　　BECKER螺桿真空泵不同于傳統(tǒng)的真空系統(tǒng)只重視末端真空設備的性能，而是提供真空系統(tǒng)的全套解決方案，并考慮真空系統(tǒng)節(jié)能運行的問題。

　　本次淮陰卷煙廠技改中，按年產(chǎn)60萬箱的規(guī)模來設計，設計抽氣量為4000m3/h，選擇的螺桿真空泵型號為VADS1500,單臺抽氣能力zui大可以達到1500m3/h，zui大抽真空能力200kPa（壓力）,采用3臺并聯(lián)的方式（預留1臺位置），其中2臺采用變頻控制。

　　在系統(tǒng)設計中（見圖2），在主管路上安裝一只真空調(diào)節(jié)閥，并將系統(tǒng)壓力限定到恰好低于單臺設備安全運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)壓力下（該功能僅在接近zui小流量時才需起用）。真空調(diào)節(jié)閥的作用是：當系統(tǒng)負荷小時（如單臺卷包設備運行），出現(xiàn)不符要求的高真空情況的出現(xiàn)，真空調(diào)節(jié)閥將自動打開，向管道中補充空氣，平衡系統(tǒng)負壓壓力，實現(xiàn)調(diào)節(jié)的目的。另外，還需在主管道上設置壓力傳感器，用于測量系統(tǒng)壓力，為控制器提供一個控制參數(shù)。

圖2真空系統(tǒng)示意圖

　　在負壓管道的末端（接到每臺卷包設備的管道上）安裝電磁控制閥，當卷包設備停開時，可以通過控制系統(tǒng)發(fā)出指令關閉電磁閥，減少系統(tǒng)的抽氣量，降低真空泵的負荷。

2.2、自動控制和系統(tǒng)調(diào)節(jié)

　　采用BECKER配套的VACON4排序中控器控制，控制邏輯見圖3，采用RS485通訊協(xié)議與動力控制中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，VACON4排序控制器可以滿足zui少1臺zui大22臺設備負荷無級控制，*可以適應卷煙企業(yè)集中群控的控制要求。

圖3控制原理圖

2.3、站房設計要求

　　1）設備基礎要求水平，安裝時需加彈性減震墊，以減少振動和噪聲。

　　2）由于BECKER螺桿真空泵采用風冷方式，設備的熱量被風扇帶出，所以必須考慮必要的通風降溫措施，通常是在排風口安裝局部排風罩，通過風管將熱風引至室外。

　　3）雖然排氣管道上安裝了消音器，但多臺設備工作時，噪聲會疊加，當站房靠近廠界或?qū)υ肼曋笜擞幸蟮慕ㄖr，有必要對站房內(nèi)采取必要的降噪措施，建議站房內(nèi)墻壁安裝穿孔吸音板，站房的門應能夠關閉嚴密。3、節(jié)能運行

　　螺桿真空泵屬于恒轉(zhuǎn)矩負載,其運行功率與轉(zhuǎn)速成正比。

PL=TLnL/9550

　　式中，PL為螺桿真空泵的功率；TL為轉(zhuǎn)矩;nL為轉(zhuǎn)速。

　　因此,通過變頻調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目的。針對本次改造，考慮到如選擇1臺真空泵做變頻調(diào)節(jié)，由于頻率值不能太低，根據(jù)設備手冊，頻率值zui小值為22Hz，此時抽氣量為660m3/h，經(jīng)計算在1500m3/h～2160m3/h和3000m3/h～3600m3/h兩個負荷區(qū)間，設備不能滿足無級調(diào)節(jié)，因此在設計中，采用2臺機變頻的方案。實際調(diào)節(jié)過程如表1、表2，兩種方式功率比較見圖4。

圖4兩種方式功率比較

　　通過比較，可以很清晰地看到，采用2臺變頻的方案不僅可以滿足在總負荷范圍的無級調(diào)節(jié)，實現(xiàn)負壓的穩(wěn)定供應，相比與不變頻的方案，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能運行的目的。4、螺桿真空泵與其它類型真空泵的比較

4.1、與滑片式真空泵相比（見表3）

　　可以看出，滑片式真空泵相比與螺桿式真空泵的缺點：一是其運行一段時間后容易造成滑片磨損，效率為之下降，因此需要定期進行更換；二是其功率要大于螺桿式，運行成本較高；三是不能實現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)。

4.2、與水環(huán)式真空泵相比（見表4）

　　螺桿式真空泵相對于水環(huán)式真空泵，有如下一些優(yōu)缺點：

　　1）無需工作液，不存在腐蝕和水質(zhì)處理的問題。

　　2）能夠提供系統(tǒng)的解決方案，從末端到主機系統(tǒng)集成，自動化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻調(diào)節(jié)，保證負壓穩(wěn)定。

　　3）噪聲較低,通常噪聲值在80dB以下。

　　4）自動化程度高，可實現(xiàn)PLC控制，便于實現(xiàn)遠程控制和實現(xiàn)群控。

　　5）缺點是初投資費用較高，但考慮到投資回收期在合理范圍內(nèi)，其性能價格比仍然很不錯。5、結(jié)語

　　雖然螺桿式真空泵的初投資較高，但其運行成本較低，節(jié)能特性明顯，相比其它兩種在卷煙企業(yè)應用較多的真空泵，仍然有著顯著的優(yōu)點。隨著機械行業(yè)特別是卷煙企業(yè)新一輪的技術(shù)改造，螺桿式真空泵必將得到越來越多的重視，其良好的負荷調(diào)節(jié)范圍和經(jīng)濟運行特性必將會在有關工業(yè)生產(chǎn)企業(yè),尤其是卷煙企業(yè)得到越來越多的應用。