最近幾年，透平式真空泵在紙機成紙脫水中已經(jīng)廣泛取代了水環(huán)式真空泵。但對于透平真空泵和水環(huán)泵效率比較問題，有人提出，由于透平式真空泵和水環(huán)式真空泵工作原理不一樣，通常效率的提法也不一樣，因此不能以透平泵銘牌效率與水環(huán)泵銘牌效率做簡單的差值比較，來說明透平泵比水環(huán)泵效率高多少。下面針對這一問題做簡單闡述。

關于透平真空泵與水環(huán)真空泵效率表述

透平真空泵的效率有三種表述方式：等溫效率（ηT）、等熵效率(ηS)、多變效率(ηpol)。對于單級透平真空泵來說，工廠試驗效率一般指的是多變效率(ηpol)。

水環(huán)真空泵在氣體的壓縮過程中，氣體的熱量大部分傳給了水，因此可把水環(huán)真空泵的壓縮過程看作是等溫壓縮過程，因此效率也是采用等溫效率。

透平真空泵多變效率與等溫效率的轉(zhuǎn)換
為了便于對比，可把透平真空泵的多變效率轉(zhuǎn)換成等溫效率進行比較。對于同一臺透平真空泵，其內(nèi)部功率是一樣的。

Pin=Ppol/ηpol+Pα+PL=PT/ηT+Pα+PL(1)

其中，氣體的多變壓縮功率Ppol=Qm×Wpol/(6×104)

氣體的等溫壓縮功率PT=Qm×WT/(6×104)

因此，Wpol/ηpol=WT/ηT (2)

式中，多變過程的比壓縮功Wpol=[m/(m-1)]×R×T1×[ε(m-1)/m-1]

等溫過程的比壓縮功WT=R×T1×lnε

ε—壓比，透平真空泵或水環(huán)真空泵進出口全壓之比

m/(m-1)=[k/(k-1)]ηpol（k為絕熱指數(shù)，空氣為1.4）

以壓比ε=2（入口真空度約50kPa）、多變效率ηpol=83%為例，代入方程（1），可得此時對應的等溫效率ηT=73.5%。

對于透平真空泵，其效率曲線如圖1。

根據(jù)以上的換算方法，透平真空泵的等溫效率在60%～75%左右（這也是粗略的估算法，在不同壓比下，同樣的多變效率、等溫效率也會有差異）。

另外從圖1也可以看出，在喘振點流量以上，效率呈連續(xù)下降趨勢。如果透平真空泵實際運行中流量偏大，會出現(xiàn)效率明顯下降，這時與水環(huán)泵比較會出現(xiàn)節(jié)能效果不顯著的現(xiàn)象。

水環(huán)真空泵效率

如前所述，水環(huán)真空泵的效率指的是等溫效率ηT。通常水環(huán)泵的效率在30%～60%之間，圖2是2BE705-1水環(huán)泵的性能曲線。

圖2上的性能是基于進氣溫度20℃、進水溫度15℃、排氣壓力101.3kPa的條件下，被吸入氣體為飽和空氣。

但實際工程使用中，水環(huán)真空泵的供水溫度、供水量、進氣溫度、水質(zhì)等使用條件都較難把控，實際使用的效率會低于工廠測試效率。

水環(huán)泵的結(jié)構(gòu)及其葉輪腐蝕情況

透平真空泵等溫效率與水環(huán)真空泵等溫效率的比較

由上面的推算可知，透平真空泵的等溫效率通常會在60%～75%之間，水環(huán)真空泵的效率通常在30%～60%之間（一般轉(zhuǎn)速低、泵型號大，效率高），因此，在選型都比較合理的前提下，水環(huán)泵也按要求工作在正常工況下，實際上透平真空泵比水環(huán)真空泵等溫效率高25%～30%比較正常。至于在改造中出現(xiàn)40%以上的節(jié)電率，往往是水環(huán)真空泵使用年限較長，出現(xiàn)了腐蝕或結(jié)垢現(xiàn)象，也可能是液環(huán)水量、水溫控制不到位。

透平真空泵的核心部件及其外形

合理選型和管道布置對真空系統(tǒng)的能耗影響很大

隨著企業(yè)管理的精細化，越來越重視工藝性節(jié)能，對于真空系統(tǒng)來說，提升氣水分離的效果，優(yōu)化真空管道布置，使管道損失控制在3kPa以內(nèi)（有些資料介紹，甚至把真空管道系統(tǒng)最大壓降要求在175～350Pa），在現(xiàn)場改造中，經(jīng)常出現(xiàn)水環(huán)泵的真空比現(xiàn)場真空高10～20kPa的現(xiàn)象。以15kPa為例，假如水環(huán)真空泵上的流量為200m3/min、真空度為60kPa，實際使用點的真空為45kPa，并滿足了生產(chǎn)要求，根據(jù)氣體狀態(tài)方程P1V1=P2V2（假設溫度從使用點至水環(huán)泵入口保持不變），這時從使用點流出的流量V2=200×40/55=145.5m3/min。假使管道損失能控制在3kPa，這時實際水環(huán)真空泵可按流量154m3/min、真空度48kPa選型。從水環(huán)真空泵等溫壓縮功計算公式：PT=38.37×P1×QV×lg(P2/P1)可知，等溫壓縮功正比lg(P2/P1)，這樣壓縮功將近相差40%。這是一個很可觀的數(shù)字。

結(jié)束語

(1）不能簡單地依據(jù)銘牌效率去比較透平真空泵與水環(huán)真空泵的效率，通常兩者的表述方式不一樣。要比較也需通過換算。

(2）在水環(huán)泵和透平真空泵都能合理選型與布置的前提下，透平真空泵比水環(huán)泵節(jié)電率在20%～30%是比較正常的。

(3）工藝選型和管道布置的不合理，是紙機真空系統(tǒng)比較普遍的現(xiàn)象。如在改造成透平真空泵時加以消除，可使節(jié)電率上升至40%左右甚至更高。

(4）透平真空泵的使用能大大減少甚至消除水環(huán)真空泵排氣中的白煙以及隨白煙夾帶的異味，有一定的環(huán)境效益。