本文論述了能效比高、節能效果顯著的濕式羅茨真空泵的工作和結構特點，對新制訂的“濕式羅茨真空泵”標準的各項基本參數進行了討論和分析，提出了消聲型氣水分離器，它既能消聲又起氣水分離作用，消聲量達20~30 dB(A)。

　　濕式羅茨真空泵屬于直排大氣的羅茨泵，它的特點是工作中向泵腔內注入少量的液體，一方面起冷卻作用，更重要的是起液封作用，提高了泵的容積效率，因此被稱之為濕式羅茨泵。由于具有結構簡單、抽氣性能良好、節能效果顯著等優異特點，濕式羅茨真空泵不但在國外早已廣泛應用，國內也已得到普遍應用，并且使用范圍和市場需求量在進一步擴大。

1、概述

　　多年來由于沒有統一的濕式羅茨泵標準，不同行業、不同企業各行其是，產品規格品種繁多，性能要求高低不一，考核指標不夠完整，既影響了產品質量的提高，又給用戶的選用和使用帶來許多麻煩。原輕工部有一個QB/T 1444-1992“輕工專用兩葉羅茨真空泵”標準，它的基本參數如表1 所示。

表1 基本參數(QB/T 1444-1992)

　　可以看出，上述標準畢竟已有些20 多年沒有修訂過，各項性能指標也已比較陳舊，尤其是轉速特別低，一些泵的配用功率也與實際功耗有一定距離，更重要是缺少考核泵的結構強度和運轉可靠性的關鍵指標，定義也不夠明確。如“額定真空度”，不知是基礎壓力還是允許使用壓力或是推薦使用壓力；“額定抽速”是指什么抽速，是泵必須達到的抽速，還是什么入口壓力下的抽速；轉速也太低，只有400~800 r/min，因此真空技術網(http://203scouts.com/)認為泵的體積也必然比較龐大。

　　為了改變這種狀態，我們認真研究了國外有關公司濕式羅茨泵的各種資料，對相關樣機進行了試驗和對比，結合國內具體情況，起草了“濕式羅茨真空泵”標準，規定了泵的特征性能指標，以規范泵的設計和制造，統一技術參數和檢驗規則，為生產、質量監督、成果鑒定和產品選型提供有效依據。該標準已經標準會議審查通過。

2、濕式羅茨真空泵的結構型式和基本參數

　　濕式羅茨真空泵的結構型式是泵內裝有兩個同步反向旋轉的葉形轉子，轉子間、轉子與泵殼內壁間有細小間隙而互不接觸、泵入口充入少量封水的一種變容真空泵。轉子可以是二葉或三葉型，葉形可以是直葉或者是斜葉。泵的基本參數如表2所示。

表2 濕式羅茨真空泵的基本參數

　　濕式羅茨真空泵的轉速總的趨向是向高速發展，因此不宜作過多的限制，這也有利于將泵的轉速作適當的提高或降低，以增加抽速的擋次，滿足用戶的需要，國內外生產廠商幾乎都采用這種方法。

3、濕式羅茨真空泵的使用壓力范圍

　　推薦的使用壓力范圍的原則是：在節能的前提下，濕式羅茨泵可以長期和正常工作的壓力范圍。在這個壓力范圍內抽速曲線平緩，并達到了泵的最大抽速區域，同時功率消耗合理，運轉平穩可靠(見圖1)。

圖1 抽速—入口壓力、功率—入口壓力曲線

　　單臺濕式羅茨泵的推薦使用壓力范圍為4×10⁴~1×10⁵ Pa，二臺濕式羅茨泵串聯時的推薦使用壓力范圍為4×10³~4×10⁴ Pa，也可以將三臺濕式羅茨泵串聯使用，但這種情況不多。這樣可充分發揮泵的抽速，而且把功率限制在合適的范圍內。從圖1 上可以明顯看出，濕式羅茨泵雙級串聯具有抽速范圍廣，節能效果顯著的優勢，雖然一次性投資大一些，但從節能的觀點出發，在很短的時間內又能及時收回投資，是一種很好的配置方案。

4、濕式羅茨真空泵的最大抽速與規定壓力(4×10⁴Pa)下的抽速

　　在最大抽速與規定壓力(4×10⁴ Pa)下的抽速決定以后，就規定了抽速曲線的走向，也就基本上決定了泵的抽氣性能。這一點非常重要，不但是考核泵質量的重要指標，也為用戶和設計人員對泵的選型提供了可靠的依據。抽速是濕式羅茨泵主要的特征性能指標之一，它取決于泵相對轉動零部件之間的間隙和轉速。要保證泵的抽氣性能，首先要控制好轉子與轉子之間、轉子與泵體之間、轉子與側蓋之間的間隙。轉子與轉子之間的間隙取決于轉子型線的設計，它要保證轉子與轉子的嚙合過程中間隙均勻一致。由于濕式羅茨泵有封水進行冷卻，因此在保證泵的運轉可靠性和有利于粉塵排放的條件下，間隙以取小為好。轉速在保證結構強度和控制水力損失的基礎上應適當提高。

　　早期濕式羅茨泵的轉子是二葉的，現在普遍都采用三葉轉子，三葉的設計，在轉子與泵體之間始終有二葉與泵體之間組成一個密封腔，能有效減少返流，提高泵的抽氣效率。

5、濕式羅茨真空泵的最大容許壓差

　　最大容許壓差原稱最大允許壓差，據查，允許是答應、認可的意思，容許是許可的意思，所以過去使用最大允許壓差一詞不是最恰當，應更正為最大容許壓差。最大容許壓差是濕式羅茨泵最重要的特征性能指標之一，是衡量濕式羅茨泵能否在最大消耗功率和高溫的條件下無故障運轉的重要指標，也就是在最大消耗功率的運行條件下考核泵的轉子、轉子軸、軸承和傳動齒輪的強度，考核轉子、傳動齒輪與轉子軸之間聯接的可靠性；在高溫下考驗羅茨泵轉子與轉子之間、轉子與泵體之間、轉子與側蓋之間的間隙能否保證正常運轉，這一點在濕式羅茨泵中，由于有液體(封水)冷卻，即使被抽氣體溫度較高，也可以通過加大封水量來降低泵溫，故不必過多考慮。

　　濕式羅茨泵的最大容許壓差的試驗由于不需要考慮熱膨脹的因素，而只是對結構強度和各零部件之間的聯接可靠性作考核，所以在標準中規定試驗時連續運轉的時間為0.5 h。最大容許壓差雖然是最重要的特征性能指標之一，但它主要是作考核泵的質量之用，短時間可以使用，但不推薦長期使用。因為此時泵的消耗功率還是偏大，不利于節能。

　　通常羅茨泵都有一個基礎壓力(舊稱極限壓力)，本標準沒有規定濕式羅茨泵的基礎壓力，因為基礎壓力對用戶沒有實用意義，同時泵在基礎壓力運轉時消耗功率急劇增加，幾乎接近正常工作時的一倍，所以無論從節能降耗或者結構強度的角度出發，都不容許泵在基礎壓力下長期、連續工作。

6、濕式羅茨真空泵的噪聲

　　噪聲也是濕式羅茨泵重要的特征性能指標之一，由于濕式羅茨泵不容許在基礎壓力下運行，因此噪聲的測量應該在推薦使用的壓力范圍內進行，本標準規定在4×10⁴ Pa 入口壓力下測量泵(配帶消聲器)的噪聲。

　　濕式羅茨泵的噪聲很大，基礎壓力下高達110~140 dB(A)，在4×10⁴ Pa 時也有90~100 dB(A)，并以中、低頻為主(見圖2)，不配帶消聲器，人們難以承受，因此濕式羅茨泵都配置消聲器。

圖2 LS—40 噪聲頻譜圖(4×10⁴ Pa 時)

　　由于濕式羅茨泵排出的氣體中含有少量的水，所以普通的消聲器都無法使用，對于此種特殊工況，我們設計了消聲型氣水分離器，結構如圖3 所示。

圖3 消聲型氣水分離器

　　它的消聲和氣水分離原理如下：攜帶少量水的氣體從圓周方向進入消聲型氣水分離器后，帶動分離器底部的水一起旋轉，在旋轉中氣體與水發生劇烈碰撞，進行能量交換和氣水分離，一部分聲能轉化為熱能被水帶走，在繼續旋轉向上并與擋板撞擊的過程中聲能進一步損失并轉化為熱能，氣水也進一步分離，從而達到了消聲和氣水分離的目的。

　　消聲型氣水分離器的消聲效果非常顯著，對基礎壓力下濕式羅茨泵噪聲的消聲量可達30 dB(A) 左右，對4×10⁴ Pa 壓力下噪聲消聲量可達15~20 dB(A)。

　　三葉轉子與二葉轉子相比，三葉設計能有效減少返流氣體對轉子的沖擊，既減少能耗又降低噪聲，一般能降低4~5 dB(A)。轉子的葉形有直葉和斜葉二種，斜葉更有利于噪聲的降低。

7、濕式羅茨真空泵的配用功率

　　標準中推薦配用功率主要是在保證滿足在“推薦使用壓力范圍內”的功耗需要，並留有一定余量的原則基礎上選定的，同時也參照有關資料作了相關的試驗驗證。在結構強度容許的情況下，低于這個壓力范圍工作也未嘗不可，但消耗功率將劇增，配套電機功率應根據具體使用情況來選擇。但我們不希望出現這種情況，如有需要，可采用雙級串聯的方法解決。

8、濕式羅茨真空泵的封水量

　　泵的封水，它的主要作用是密封和冷卻，另外還帶來一個很大的優點，可以沖刷掉工作氣體中的粉塵和粘連物質，以免它們粘附在轉子上。封水量過小，影響水封和冷卻，將導致泵發熱和抽氣性能下降，也難以發揮封水的沖刷作用；封水量過大，則增加壓縮功和水力損失，使泵的功耗急劇增加。我們曾做過一次試驗，將LS-12 的封水量從規定的10 L/min 提高到42 L/min，最大消耗功率從18.5 kW 急劇增加到36.1 kW。表2中規定的封水量是參照有關資料和試驗確定的，如無必要，應將封水量控制在規定的范圍內。通常用水作封水，也可以用被抽氣體的冷凝液或與被抽氣體相溶、不發生反應的液體作封水。

9、濕式羅茨真空泵的應用

　　濕式羅茨泵的使用范圍大致與水環式真空泵和氣冷式真空泵相同，它與水環式真空泵相比較，它的能效比L/(s·kW)高、節能效果顯著，而且耗水量僅為水環泵的1/6；而與氣冷式羅茨真空泵相比，它可省略冷凝器和消聲器，而以結構簡單而又獨特的消聲型氣水分離器取代。濕式羅茨真空泵還可以串聯使用，以提高真空度和抽氣效率，擴大工作范圍，降低功耗(見圖4)。

圖4 濕式羅茨泵、氣冷式羅茨泵和水環泵的能耗比

　　對粉塵的處理是真空行業中最困難的問題，但對濕式羅茨泵而言卻是輕而易舉的事，氣體中所含的粉塵會隨著從泵口進入的水順利噴出泵外，因此濕式羅茨泵最適合處理粉塵。濕式羅茨泵可廣泛應用于氣力輸送、廢水處理、輕紡和造紙中的脫水、排煙脫硫、煤礦瓦斯排除、粉體輸送、海水淡化、集塵裝置、真空保裝、環境濕度之調節以及氣體之吸引、循環、移送和加壓等。