水環(huán)真空泵常見故障分析

馬培良

【摘 要】水環(huán)真空泵由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便，對(duì)環(huán)境有著非常強(qiáng)的適應(yīng)能力，因而在實(shí)際生產(chǎn)之中有著最為廣泛的應(yīng)用，然而水環(huán)真空泵在實(shí)際生產(chǎn)使用過程中，其存在的故障問題卻制約著自身的有效使用。因此對(duì)水環(huán)真空泵存在的常見故障展開深入的研究分析是非常有必要的。

【關(guān)鍵詞】水環(huán)真空泵;常見故障

1水環(huán)真空泵的工作原理

不同型號(hào)的水環(huán)真空泵盡管結(jié)構(gòu)有所不同，但其基本原理都大致相同。水環(huán)真空泵中最典型的類型便是單級(jí)單作用、軸向吸排氣的水環(huán)真空泵。單級(jí)單作用水環(huán)真空泵的結(jié)構(gòu)有進(jìn)氣口、出氣口、泵蓋、泵殼、葉輪、隔板、電機(jī)等。在水環(huán)真空泵工作時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，使得工作腔內(nèi)的水在離心力的作用下形成水環(huán)。若水環(huán)適當(dāng)，則形成的水環(huán)在上側(cè)剛好與輪轂相切，在下側(cè)剛好與葉輪頂端相接觸。此時(shí)水環(huán)內(nèi)表面、輪轂與葉片之間會(huì)形成一個(gè)個(gè)大小不等互不相通的月牙形空間。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，圖中右側(cè)的月牙形空間的體積就會(huì)從小變大，從而使壓力降低，與吸氣孔相通時(shí)，氣體就會(huì)被吸入;而當(dāng)它的體積從大變小時(shí)，則氣體就會(huì)被壓縮，壓力增大，當(dāng)氣體被壓縮到一定程度時(shí)，使其與排氣孔相通，氣體就會(huì)被排出。由于補(bǔ)充水可以連續(xù)導(dǎo)入，水環(huán)基本可以保持恒溫狀態(tài)，而且還能吸收由于壓縮氣體產(chǎn)生的熱量，所以這個(gè)過程也可以近似看作是一個(gè)等溫過程。水環(huán)真空泵工作時(shí)的能量傳遞過程如下：在吸入側(cè)，葉輪將能量傳遞給水，使其動(dòng)能增加，并形成水環(huán)，之后水環(huán)的動(dòng)能再轉(zhuǎn)化成壓能，并傳遞給氣體，從而實(shí)現(xiàn)壓縮排氣的過程。水環(huán)真空泵的工作原理實(shí)際上和其他容積式泵的原理很相似，其區(qū)別之處只是水環(huán)真空泵能量傳遞的媒介是水環(huán)。由于受到飽和蒸汽壓的限制，水環(huán)真空泵用水做工作液時(shí)極限壓強(qiáng)只能達(dá)到2000～4000Pa。此外，水環(huán)真空泵效率低也是水環(huán)真空泵最為普遍的缺點(diǎn)，一般效率在35%左右。但是由于水環(huán)真空泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、等溫壓縮、維修方便等眾多優(yōu)點(diǎn)，所以在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

2水環(huán)真空泵常見故障及其處理

2.1進(jìn)出氣管道積水

在運(yùn)行過程當(dāng)中，水環(huán)真空泵和蒸汽凝氣器是連通的，管道可能會(huì)由于水汽分離設(shè)備的工作漏洞，產(chǎn)生水汽積流。水環(huán)真空泵停止運(yùn)行后，水汽就會(huì)逐漸的凝結(jié)，最終成為積水，一次所產(chǎn)生的積水可能較少，但是多次之后，積水就會(huì)增多，最終可能倒流回到真空泵，導(dǎo)致瞬間電壓過大，燒毀電機(jī)。進(jìn)出氣管道積水的維修處理：首先，在日常的工作當(dāng)中，要定時(shí)對(duì)水環(huán)真空泵進(jìn)行檢查，重點(diǎn)注意進(jìn)出氣管道有無積水的情況，及時(shí)將不多的積水清理。為了杜絕這樣的故障再次發(fā)生，還要對(duì)水環(huán)真空泵的水氣分離器進(jìn)行改造和完善，如使用具有更高耐磨性和耐腐蝕性的優(yōu)質(zhì)鋼材，或?qū)⑺畾夥蛛x器管筒直徑加粗，為水氣分離提供更大的空間等，從而減少水蒸汽積流，消除和預(yù)防積水故障。

2.2電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)異常或過熱

首先電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)異常?！爱惓！敝冈肼曔^大或無法啟動(dòng)，原因可能是泵內(nèi)（葉輪拖分配板內(nèi)）存在異物、電動(dòng)機(jī)供電壓偏低、電動(dòng)機(jī)缺相等問題?；诖耍瑱z查電動(dòng)機(jī)的接線，避免存在缺相故障或供電故障等問題;如果真空泵長(zhǎng)時(shí)間未運(yùn)行，除了開端蓋除銹外，還應(yīng)當(dāng)在內(nèi)部增添除銹劑;必要時(shí)還應(yīng)當(dāng)將端蓋打開，檢查其內(nèi)部是否存在雜物，調(diào)整好分配板和葉輪間的距離。其次電機(jī)過熱。原因有三點(diǎn)，一為真空泵的供水量偏大，進(jìn)而產(chǎn)生較大電機(jī)負(fù)荷;二為電動(dòng)機(jī)存在缺相;三為排氣孔被堵塞。針對(duì)此，仔細(xì)檢查真空泵排氣量的大小，如果涉及水量較大，則應(yīng)適度調(diào)節(jié)供水閥門（調(diào)小）;電氣工作者應(yīng)全面檢查電動(dòng)機(jī)，避免存在缺相問題;仔細(xì)檢查排氣孔，如果存在不通暢一類問題，需實(shí)施疏通處理。

2.3真空度不足

導(dǎo)致水環(huán)真空泵系統(tǒng)真空度不足主要有以下幾點(diǎn)原因：（1）水環(huán)工作不穩(wěn)定。如果進(jìn)水管發(fā)生了結(jié)垢以及進(jìn)口電磁閥出現(xiàn)了堵塞情況的時(shí)候，泵工作水供應(yīng)就會(huì)因此而出現(xiàn)不足，從而使得水環(huán)工作不穩(wěn)定，此時(shí)泵由于偏離設(shè)計(jì)工況而運(yùn)行，必然會(huì)存在出力下降的情況，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)真空度下降。應(yīng)對(duì)方法是清除進(jìn)水管結(jié)垢，并使進(jìn)口電磁閥保持通暢。（2）進(jìn)口單向閥失效。當(dāng)閥片由于結(jié)垢、存在銹蝕后或發(fā)生卡澀吸不上去的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致串氣現(xiàn)象發(fā)生，即空氣會(huì)從備用泵入口被吸入工作泵，從而使得泵功耗增加以及系統(tǒng)真空度發(fā)生下降。應(yīng)對(duì)方法是清除閥片結(jié)垢或更換新的閥片。（3）密封不良。在軸端密封不良或密封失效的情況下，如果有外部空氣被吸入了水環(huán)真空泵內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)真空度發(fā)生下降情況，并伴隨泵的兩個(gè)進(jìn)氣管出現(xiàn)溫度不相同等現(xiàn)象。應(yīng)對(duì)方法是檢查軸端，確保密封嚴(yán)實(shí)。有時(shí)密封水泄漏量會(huì)發(fā)生偏大的現(xiàn)象，如果誤判是盤根壓緊力不足所導(dǎo)致，進(jìn)一步壓緊盤根后，會(huì)導(dǎo)致摩擦力因此而增大，進(jìn)而使得軸功率升高。此時(shí)真實(shí)原因可能是工作水量過大，所以壓緊盤根不能盲目。

2.4真空泵汽蝕

在真空泵的運(yùn)行當(dāng)中，最常出現(xiàn)的故障就是葉輪轉(zhuǎn)子的損壞，主要是葉片表面出現(xiàn)較多的麻點(diǎn)、孔洞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生葉片斷裂，產(chǎn)生設(shè)備的非計(jì)劃停運(yùn)，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。造成葉輪葉片的這些故障的原因主要為汽蝕現(xiàn)象。汽蝕的主要原因在于：在真空泵運(yùn)行過程當(dāng)中，存在負(fù)壓區(qū)與正壓區(qū)的交替變化，這是由其結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理所決定的，因此要想減輕甚至避免汽蝕的危害，就需要在結(jié)構(gòu)上對(duì)其進(jìn)行改進(jìn);另外也可以針對(duì)其運(yùn)行原理采取一些措施。要防止水環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下工作，可以采取的措施主要有兩個(gè)方面：一個(gè)是管路設(shè)備的改進(jìn)，如增加大氣噴射器以及汽蝕保護(hù)管等;另一個(gè)是根據(jù)汽蝕的產(chǎn)生原理，采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，如降低工作液溫度、更換工作液以及正確選型等。

2.5閥片斷裂

水環(huán)真空泵兩個(gè)排氣口分配器旁各裝有一個(gè)閥片，作用是消除真空泵工作中可能發(fā)生的過壓縮或壓縮不足，避免泵的功耗增加和效率下降。閥片能在分配器和擋板之間沿軸向小距離移動(dòng)。當(dāng)泵內(nèi)被壓縮氣體的壓力小于泵出口的壓力時(shí)，閥片向葉輪方向移動(dòng)而緊貼在分配器上，阻止泵出口的空氣進(jìn)入小空腔，保證氣體繼續(xù)被壓縮;當(dāng)被壓縮氣體的壓力大于泵出口壓力時(shí)，氣體通過排氣口沖開閥片，使閥片上部擺開一個(gè)角度，以便于氣體順利排放出去。這樣，閥片經(jīng)常是下部緊貼在分配器上，上部擺開一個(gè)角度，被扭曲成“S”型，長(zhǎng)時(shí)間扭曲導(dǎo)致閥片中間應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞破壞從中間斷裂。閥片斷裂后，會(huì)產(chǎn)生以下影響：（1）軸承發(fā)熱，當(dāng)一個(gè)閥片斷裂時(shí)，葉輪兩側(cè)的壓力將不平衡，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力，使球軸承負(fù)載加重，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)引起軸承溫度升高。當(dāng)兩個(gè)閥片都斷裂時(shí)，斷裂的位置不完全一樣，葉輪兩側(cè)的壓力也有少量的不平衡，軸向力較一個(gè)閥片斷裂時(shí)會(huì)有所減小，軸承溫度有所下降，但仍較高。（2）軸功率上升，閥片不能按正確狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)分配器的合適覆蓋度，將會(huì)有部分已排出的氣體回流重新流入工作小腔，反復(fù)壓縮、排放，引起能量損失，電機(jī)負(fù)荷升高。（3）真空度下降，當(dāng)兩側(cè)閥片都斷裂時(shí)，系統(tǒng)真空將急劇下降。閥片斷裂后，必須及時(shí)更換，若一片閥片斷裂后未及時(shí)更換，另一片閥片的使用壽命會(huì)大大縮短，短時(shí)期內(nèi)也會(huì)發(fā)生斷裂。

3結(jié)束語

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了減少各種故障對(duì)生產(chǎn)的影響，除了采取上述的各種措施外，還要加強(qiáng)在線檢查，出現(xiàn)問題及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。在泵停止運(yùn)行后，要及時(shí)將泵體中的工作液清理干凈，避免泵體結(jié)垢影響泵的性能及后序使用。

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（作者單位：河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心）