程奎龍
摘要:汽輪機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程中需在汽輪機(jī)排汽缸和凝汽器(排汽裝置)建立一定真空,正常運(yùn)行時(shí)也需要不斷地將不同途徑漏入的不凝結(jié)氣體從汽輪機(jī)及凝汽器內(nèi)抽出,真空泵就是用來(lái)建立和維持機(jī)組低背壓和凝汽器的真空。其選擇的類型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、安全、不易發(fā)生危險(xiǎn)。
關(guān)鍵詞:真空泵;結(jié)構(gòu)與原理;事故分析;對(duì)策及解決
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水環(huán)真空泵的工作原理
真空泵葉輪偏心裝在接近圓形的泵體內(nèi),葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)因離心力作用,流入泵體內(nèi)的水沿著泵殼形成漩流的水環(huán)。因偏心水環(huán)內(nèi)表面與葉輪輪廓形成一個(gè)月牙形的空間。葉片從近壁點(diǎn)轉(zhuǎn)到遠(yuǎn)壁點(diǎn),2個(gè)相鄰葉片之間所包圍的容積逐漸增大,氣體由外界吸入。相反的對(duì)側(cè),相應(yīng)的容積由大變小,使原先吸入的氣體受到壓縮,當(dāng)壓力達(dá)到或略大于大氣壓時(shí),氣體被抽出。隨著葉輪穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng),吸、排汽過(guò)程連續(xù)不斷地進(jìn)行,因此可以連續(xù)不斷地抽吸氣體。
2水環(huán)真空泵的結(jié)構(gòu)組成
泵殼:外簡(jiǎn)體+前后泵蓋。
轉(zhuǎn)子:由葉輪、軸熱裝組成,泵軸配有護(hù)套。
分配板:前后分配板裝在泵體與前后側(cè)蓋之間。
閥板部件:由阻水板和柔性閥板組成,安裝在分配板的排氣口,具有自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣角度的作用。柔性閥板為四氟易損件,損壞后影響真空,須及時(shí)更換。
軸封部件:采用填料密封,為內(nèi)供水冷卻方式。
軸承:泵的驅(qū)動(dòng)端裝有一盤圓柱滾子軸承,自由端分別裝有一盤圓柱滾子軸承和兩盤圓錐滾子軸承。
3常見的故障及預(yù)防措施
3.1真空度或容量不足:主要表現(xiàn)在管道密封不嚴(yán)、漏汽;密封填料不足;葉輪與端蓋間隙過(guò)大;水環(huán)溫度過(guò)大、供水不足;泵體腐蝕、水環(huán)結(jié)構(gòu)變形;密封水不夠、主件磨損或腐蝕;
防范措施:采用堵漏措施;更換填料、連續(xù)工作的泵每月更換1-2次;拆開調(diào)整間隙;增加水量并降低水溫(檢查冷卻器是否堵塞、查冷卻水溫度)供足水量;檢修防腐;注入正確數(shù)量的密封水(檢查密封水壓力、檢查在管線內(nèi)是否堵塞);拆卸修理并更換。
3.2電機(jī)超負(fù)荷:密封水過(guò)量、電路故障;電子儀器不準(zhǔn)確,轉(zhuǎn)動(dòng)件損壞或失靈;真空泵排出側(cè)有背壓。
防范措施:調(diào)整閥門流量;檢查是否由于電壓下降而造成電流過(guò)量;檢查安培計(jì)或伏特計(jì);拆卸并檢查滑動(dòng)面是否接觸,軸承是否損壞必要時(shí)進(jìn)行修理或更換;檢查閥門開度比以及管路阻力,然后消除背壓原因。
3.3噪音和振動(dòng):密封水過(guò)量,吸入壓力太低;轉(zhuǎn)動(dòng)備件損壞或失靈;安裝或管路不正確。
防范措施:調(diào)整閥門的流量;可能產(chǎn)生氣穴,消除壓力下降原因,拆卸并檢查滑動(dòng)面是否接觸,軸承是否損壞必要時(shí)進(jìn)行更換;調(diào)查原因并修理。
3.4殼體過(guò)熱:密封水不充分;密封水溫度高。
防范措施:注入規(guī)定的密封水(還應(yīng)檢查密封水壓力、以及管道是否有堵塞);把密封水溫度降到正常值,并檢查冷卻水溫度。
3.5軸承溫度過(guò)熱:聯(lián)軸器調(diào)整不當(dāng);真空泵安裝不正確;潤(rùn)滑脂加入過(guò)量或不足;潤(rùn)滑油脂有雜物或異物;軸承損壞。
防范措施:重新組裝,安裝“潤(rùn)滑油一覽表”調(diào)節(jié)油脂量;拆開并清洗軸承、加入新潤(rùn)滑脂;拆卸并更換。
3.6汽蝕:壓力低于工作水溫下的飽和壓力,引起一部分液體汽化,產(chǎn)生汽泡,汽泡進(jìn)入壓力較高的區(qū)域時(shí),受壓突然凝結(jié),于是四周的液體就向此處補(bǔ)充,造成水力沖擊,可使金屬表面局部剝落,這種現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。
3.7液環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間工作,會(huì)造成泵的噪聲、振動(dòng)變大,甚至對(duì)泵造成損壞,因此應(yīng)盡量避免液環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下工作,可通過(guò)以下方法:
(1)降低工作液的溫度在液環(huán)真空泵工作點(diǎn)為固定值的前提下,降低工作液的溫度可以達(dá)到防止汽蝕的效果。
(2)使真空泵運(yùn)行在安全區(qū)域,提高選型的準(zhǔn)確性這要求在選型階段,選擇液環(huán)真空泵吸入壓力及工作液溫度時(shí)盡量避開液環(huán)泵容易發(fā)生汽蝕的壓力范圍。
(3)安裝汽蝕保護(hù)管路或單向閥汽蝕過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡在壓縮過(guò)程中破裂時(shí),從外部引入壓力較高的不凝氣體能夠及時(shí)補(bǔ)充因氣泡破裂而出現(xiàn)的空間,這樣可以大大減輕汽蝕對(duì)泵的損害及降低汽蝕引起的噪聲和振動(dòng)。在泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象時(shí),從泵排氣側(cè)的汽蝕保護(hù)接口充入不凝氣體即可消除汽蝕噪聲,并大大減輕汽蝕對(duì)泵的損害。
(4)配大氣噴射器如液環(huán)真空泵吸氣口配有大氣噴射器,則液環(huán)泵不易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。
(5)采用具有更低的飽和蒸汽壓的液體作為工作液。
(6)泵的葉輪、分配圓盤采用防汽蝕能力較強(qiáng)的材質(zhì)。
4一起典型的葉片斷裂案例分析及處理
2017年6月11日21:17,某真空泵運(yùn)行正常,運(yùn)行人員巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)某真空泵泵體內(nèi)有異音,隨即通知機(jī)組長(zhǎng)將某真空泵停運(yùn),21:38檢修人員到位后重新啟動(dòng),確認(rèn)某真空泵筒體內(nèi)確實(shí)存在很大異音,但電流沒有較大變化,始終是25.7A左右。根據(jù)以前曾發(fā)生過(guò)葉片脫落,初步判斷葉片有脫落的可能,機(jī)組真空度一直維持在一83KPa左右。經(jīng)過(guò)專業(yè)初步分析,準(zhǔn)備馬上對(duì)1A真空泵進(jìn)行解體檢修。2011年6月12日上午,某真空泵解體完畢,并且發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片斷裂了約150mm×150mm并脫落到泵簡(jiǎn)體內(nèi)。
此臺(tái)真空泵在2016年8月15日曾經(jīng)發(fā)生過(guò)葉片脫落事件,當(dāng)時(shí)真空泵停運(yùn)較晚,轉(zhuǎn)子損壞嚴(yán)重,隨后更換了一臺(tái)修復(fù)好的轉(zhuǎn)子,一直運(yùn)行到現(xiàn)在,并且一直按設(shè)備定期輪換方式運(yùn)行的,運(yùn)行一直比較穩(wěn)定,電流在25.7A左右,振動(dòng)最大0.019mm,未見有異音。機(jī)組真空度一直維持在一83KPa左右。2016年8月16日解體某真空泵時(shí)轉(zhuǎn)子葉片斷裂的裂紋未發(fā)現(xiàn)銹蝕等痕跡,葉片材料為CrNi不銹鋼。此次某真空泵葉片斷裂的裂紋也未發(fā)現(xiàn)銹蝕等痕跡,說(shuō)明真空泵葉片疲勞性因素,屬于突發(fā)性的斷裂。
處理方法:
(1)修前測(cè)量:對(duì)轉(zhuǎn)子兩側(cè)軸頸進(jìn)行跳動(dòng)量測(cè)量;對(duì)轉(zhuǎn)子彎曲度進(jìn)行測(cè)量;對(duì)葉輪兩端面筋板加工面進(jìn)行瓢偏度測(cè)量;以監(jiān)視轉(zhuǎn)子處理后的變形情況。
(2)對(duì)轉(zhuǎn)子上較明顯的裂紋用角向砂輪機(jī)進(jìn)行打磨,將裂紋全部清理掉,并對(duì)焊口處進(jìn)行磨光、打磨焊口園角,防止在焊接過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力集中,保證焊接質(zhì)量。
(3)將無(wú)明顯裂紋但有可能出現(xiàn)裂紋的部位,用著色法對(duì)該部位進(jìn)行檢查,有裂紋處進(jìn)行打磨后補(bǔ)焊處理。
(4)對(duì)葉片表面較粗糙的部位用磨光機(jī)進(jìn)行打磨,提高葉片表面光潔度;對(duì)密集氣孔及表面類似夾渣狀部位用磨光機(jī)或電鉆將其全部挖掉,然后進(jìn)行堆焊處理。
結(jié)束語(yǔ):通過(guò)日常的維護(hù)和檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)真空泵前期故障,采取一定適合的措施從而避免真空泵進(jìn)一步損壞而導(dǎo)致設(shè)備事故的發(fā)生,所以相關(guān)的工作人員要定期對(duì)真空泵進(jìn)行維護(hù)和檢查,在保證機(jī)器正常運(yùn)行的同時(shí),也能夠防止安全隱患發(fā)生。