无油干式涡旋泵在铀浓缩工厂的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 无油干式涡旋泵在铀浓缩工厂的应 用 【摘 要】铀浓缩工厂生产应用 了大量不同类型的真空泵，本文针对气 体吹洗、零位、抽空等系统使用的真空 泵在操作性、安全性以及经济性等多方 面的不足，应用无油干式涡旋泵替代喷 射泵、滑阀泵及水环式真空泵，并对应 用过程中出现的问题进行了分析、解决。 涡旋泵的成功应用，简少了系统设备组 成，提高了设备操作自动化程度，降低 了设备运行能耗及维护成本。 中国论文网 /8/view-12936541.htm 【关键词】涡旋泵；喷射泵；滑 阀泵；水环真空泵；真空 中图分类号： TB752 文献标识 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 码： A 文章编号： 2095- 2457（2018）04-0153-002 0 引言 铀浓缩是核燃料循环中的重要环 节，铀浓缩工厂在生产过程中应用了大 量不同类型的真空泵，部分类型真空泵 的应用还是上世纪七、八十年代的设计 理念，在实际生产过程中存在诸多不足， 与工厂自动化、无人值守的发展趋势不 相符。无油干式涡旋泵（下文简称涡旋 泵）发展已较为成熟，其独有的工作特 性及优势已经应用到航天航空、钢铁、 石油化工等多个领域，但目前在国内还 未见到涡旋泵在铀浓缩工厂应用的相关 文献和报告。 1 涡旋泵简介 1.1 涡旋泵的发展 涡旋理论源于法国人 Leno Creux 于 1905 年以可逆转的涡旋膨胀机为题 申请的美国专利。涡旋泵性能包括其极 限真空度、抽速、能耗、噪音和振动等， 性能是由泵的容积效率、泄露、摩擦等 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 因素造成的，而这些因素主要是由涡旋 盘的加工精度决定，所以在涡旋泵的设 计与生产中，保证涡旋盘的加工精度非 常重要。在涡旋泵的研制早期，限于制 造水平，涡旋盘涡旋齿形线的加工精度 无法得到保证，涡旋机械在很长一段时 间内都没有被制造出来。直到 20 世纪 70 年代，高精度数控机床的出现才为涡 旋机械的发展带来了机遇1。 目前市场上的涡旋泵多属于风冷 式无油干泵，它与润滑油真空泵在于泵 腔内不含任何油类和液体，因此解决泵 内的密封性和冷却问题也是其研究的关 键，风冷式无油干泵是在 1998 年才由 Sawada T 研制成功。 国外涡旋泵研制能力较强的公司 主要有美国 Varian、英国 Edwards、德 国 Leybold 和日本 Iwata 等，涡旋泵的 初期产品主要以小抽速为主，多应用于 实验室，随着机械加工、材料科学、计 算机技术、测量科学等技术的快速进步， 涡旋泵已广泛应用于半导体、航天航空、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 食品、医药等行业，成为清洁无油真空 环境的优选抽气设备。国内研制涡旋泵 的公司也有好几家，经过十几年的沉淀 与发展，产品经过多次的更新换代，目 前国产的涡旋泵服务领域涵盖了汽车、 航天航空、钢铁、石油化工、分析测试 仪器等行业。 1.2 涡旋泵工作原理 涡旋泵的主要性能特点是转子间 隙小、泄漏少，具有较高的压缩比，在 较宽的压力范围内有稳定的抽速，工作 压力范围宽，且大多涡旋泵采用风冷却， 这对于在铀浓缩工厂应用是比较有利的； 由于其工作腔容积的变化时连续的，因 而驱动扭矩变化小，振动噪声低，这是 其它大多类型的干式真空泵所不具备的。 涡旋泵由泵头、电机、机座等构 成，其中泵头含有动、定涡旋盘、曲轴、 密封件、风扇和泵壳等，涡旋盘为圆形 平面和其上伸出的一条或几条渐开线型 螺旋盘组成，定涡旋盘与动涡旋盘组成 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 涡旋盘付构成涡旋泵的基本工作腔。工 作过程中动、定涡旋盘依靠相对运动形 成容积不断缩小的新月形吸气腔和压缩 腔，通过吸气、压缩、排气的循环，使 气体从抽气口吸入、排气口排出，实现 对被抽腔体抽真空2。图 1 为涡旋泵工 作腔吸、排气原理示意图， （a）动涡旋 盘作行星（偏心）运行，气体从开口外 缘被吸入；（b）气体进入涡旋盘后， 开口封闭；（c ）随着动涡旋盘继续作 行星运行，气体被压入越来越小的空间； （d）气体从中央排气口排出；（e）事 实上，在工作中 6 个气体通道均处于不 同的压缩阶段，从而保证吸、排气过程 连续不间断。 2 气体吹洗系统的应用 铀浓缩工厂气体吹洗系统是在设 备、容器、管道拆装或检修时为减少厂 房环境的污染及保护工作人员健康而设 置的。气体吹洗系统后端还设有尾气处 理装置，尾气经处理装置处理达到排放 标准后排入大气。国内的吹洗工艺为： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 当厂房内有开放操作时，首先将内腔的 绝大部分残余物料（六氟化铀、氟化氢） 冷凝到特定的容器内，在拆装作业前启 用喷射泵保证拆装点内腔处于负压状态， 此时拆装点内腔残留的极少数物料，会 被大量的空气一并带入气体吹洗系统， 从而保证了厂房的清洁以及工作人员的 安全。 使用喷射泵需要耗费大量的压缩 空气，需要专门为喷射泵配置了一套压 空系统，且喷射泵运行效率极低，铀浓 缩工厂使用的喷射泵耗气量约为 0.20kg/s，相当 9.28Nm3/min，需要配套 60kW 的空气压缩机及相应的辅助设备。 因此，吹洗操作耗能严重，且配套设备 较多，维护费用较大3。 涡旋泵能直抽大气，选择合适抽 速的涡旋泵，完全可以应用于气体吹洗 系统。相对于为喷射泵配套的 60kW 的 空气压缩机来说，实现相同的功能，涡 旋泵的功率只需几千瓦，节能效果明显； 并且，摆脱了喷射泵配套的辅助压缩空 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 气系统，简化线路，降低设备维护成本。 3 零位等系统的应用 铀浓缩工厂零位系统的作用是给 相对压力表负腔维持较低压力的真空腔， 是保证压力仪表正常工作必不可少的辅 助系统。零位系统抽空用真空泵采用的 滑阀真空泵，其工作原理为：当系统内 压力达到设定的高限值时，滑阀泵自动 启动对系统抽真空，当系统抽空小于设 定的低限值时，泵自动停机，但为了防 止滑阀泵停机时泵油返到系统而使真空 系统受到泵油污染，停泵时需要工作人 员到现场手动向泵口破空充气，以确保 泵内的真空油返回到油箱内。 铀浓缩工厂抽空系统的作用是在 工厂安装、调试以及试启动时，抽空工 厂内设备、管道内的空气、氮气等，抽 空量巨大。抽空系统采用的也是滑阀真 空泵，经常要抽空压力很高的腔体，而 滑阀泵的工作特性决定其不能用于长时 间抽空大气，滑阀泵在进气压力超过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 75mmHg 时，排气孔会放出油雾，造成 油雾的原因为：进气压力高造成泵妊 顾跚坏难沽 灾增高，被排气体从小 的排气口猛烈地冲出，在小孔和排气阀 近旁的油被雾化，和气体一起排出泵外 4。因此当抽空较高压力的腔体时，需 要手动控制泵前阀门，以保证滑阀泵进 气压力不超过 75mmHg，操作繁琐。 2 城乡基础教育不公对社会阶层固化的 影响 2.1 教育不公间接的影响人们的 社会地位 著名的“ 资本转移”理 认为，利 用教育，人们可以获得更高的政治地位， 经济财富和社会声望。并且在一定程度 上使个体跨越社会阶层间的屏障，教育 能使人拥有更高的职位，更多的薪资， 提高人们的经济实力。根据马克思的阶 级观点可知，经济基础决定上层建筑， 当人们的经济生活得以满足之时，会更 倾向于追求更高的个人政治权利，而更 高的经济基础已经反映出他们有更多的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 能力拥有更多的政治诉求。 2.2 教育不公影响着对下一代的 教育 （1）首先，上一代掌握的信息 渠道和教育理念相差甚大。拥有更高的 年限和更好的教育质量的人群能够更方 便地接收到教育方面的变动信息，以及 更容易掌握最新的信息变化。同时，他 们也更明白教育的重要性和关键性。在 他们眼里子女的教育相当于一项事业， 厦门大学 谢教授关于父辈受教育程度 和子女入学率数据分析表明，父辈受教 育程度直接影响到子女的入学率，父辈 受教育程度越高，子女享有的入学机会 相应的会高许多。 （2）其次，上一代形成的贫富 差距导致对下一代的教育投入相差甚远。 家长们的经济实力直接影响教育投入、 教育理念、教育地域的自主选择等等。 受过更好水平教育的父母更加直观的明 白教育带来的价值及其重要性，更加注 重对下一代教育的付出，同时会在教育 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 过程中把自己所拥有的优势传递给下一 代，并且有更高的经济条件可以给下一 代提供更好的硬件设施，比如更好的电 脑，更多的书籍，更优越的学习环境等 等。著名学者罗伯特曾说，如果我们不 去了解学生背后家庭的亚文化状态，我 们就不能判断他们是否能获得有教养的 文化。 （3）最后，受教育程度越高的 人群掌握的社会资源也更多。在一定程 度上，他们拥有的社会资源会被他们转 化为优质的教育资源，他们可以为下一 代提供更好的学区房，甚至有能力直接 搬迁至高考低分省区。为下一代攫取更 多的教育资源？铺好道路。当前二元结 构下基础教育不公对阶层固化的影响虽 然不是唯一因素，但却是最关键的因素。 在城乡二元结构存在并将长期存在的时 期，建设更多的公平，合理的教育资源 配置成为较为重要的途径。但是，如果 城乡经济发展差异不缩小，不合理不公 平的贫富差距与阶层分化将长期存在， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 破除二元结构，大力发展经济，显得更 为重要。 3 破除问题的建议 城乡二元结构下，基础教育配置 不公对阶层固化的影响虽然不是唯一因 素，但却是最关键的因素。在城乡二元 结构存在并将长期存在的时期，建设更 多的公平，合理的教育资源配置成为急 迫解决的问题。但是，如果城乡经济发 展差异不缩小，不合理不公平的贫富差 距与阶层分化将长期存在，破除二元结 构，大力发展经济，改革教育体制，不 管是政府还是社会，都要从多面去解决 问题。笔者从教育层面和制度层面对问 题提出解决建议。 3.1 教育层面 （1）建立教育资源分配平衡机 制。对于城乡二元结构大背景下，相对 发达的城市本身就占据了大量的资源优 势，在这种情况下， ，应建立区域性教 育资源配置的平衡机制，逐步缩小因不 同因素所导致的教育公平发展差异。政 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 府应加大对落后偏远地区教育的投资力 度，改造农村学校的办学条件和基础设 施等，同时注重提高农村教师的福利待 遇，有计划的组织技能培训。并且相关 教育政策应该人为地引导人才和资金向 贫困地区流动。努力促进公平公正，使 城乡孩子们都能拥有一个更加公平，更 加人性化的基础教育平台，使每一所学 校都能拥有大体均等的物质条件和师资 条件。 （2）改革高考招生录取制度， 创造平等教育机会。教育机会的平等是 教育公平的首要要素。高考招生录取是 教育机会平等的最重要环节之一。改革 目前偏重大城市的招生名额分配多余其 他城市，逐步过渡到大致按照考生人口 比例分配各地招生名额，做到实质公平 与相对公平相结合。 3.2 制度层面-破除城乡二元经济 结构 （1）进一步推进户籍制度改革。 由于当前户籍制度改革面临巨大压力， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 且根据国务院关于进一步推进户籍制 度改