2BEC 型水環(huán)真空泵的檢測(cè)研究

霍 勇

（山西潞安檢測(cè)檢驗(yàn)中心有限責(zé)任公司， 山西 長(zhǎng)治 046204）

引言

2BEC 型水環(huán)真空泵以其顯著的優(yōu)勢(shì)在很多領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，其中就包括煤礦領(lǐng)域[1]。該型號(hào)的水環(huán)真空泵具有非常好的兼容性，能夠與很多種類(lèi)裝置進(jìn)行配套使用，比如煤礦行業(yè)中使用非常廣泛的皮帶傳動(dòng)、減速箱、變頻調(diào)速器等[2-3]。在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)串聯(lián)的泵，以達(dá)到節(jié)省空間的效果，經(jīng)驗(yàn)表明最多可以串聯(lián)4 臺(tái)泵同時(shí)工作。如果在真空泵內(nèi)部設(shè)置中間隔板，就可以使內(nèi)部左右兩個(gè)空間獨(dú)立運(yùn)行，兩個(gè)空間具有差異化的真空度，但兩者的壓力差值必須控制在80 kPa 以?xún)?nèi)。通過(guò)這樣的方式，可以將一臺(tái)2BEC 型水環(huán)真空泵當(dāng)作兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)行使用，顯著拓寬了該型號(hào)真空泵的應(yīng)用場(chǎng)景。2BEC 型水環(huán)真空泵在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，時(shí)間長(zhǎng)久后容易出現(xiàn)真空泄露現(xiàn)象，對(duì)水環(huán)真空泵的正常穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[4-5]。因此，必須對(duì)真空泄露現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，精確找到泄漏點(diǎn)，進(jìn)而采取措施避免泄露問(wèn)題對(duì)真空泵正常工作造成影響[6]。

1 2BEC 型水環(huán)真空泵概述

1.1 2BEC 型水環(huán)真空泵總體結(jié)構(gòu)

2BEC 型水環(huán)真空泵整體上采取的是單級(jí)作用的結(jié)構(gòu)形式，由多個(gè)結(jié)構(gòu)件構(gòu)成，其中最主要的結(jié)構(gòu)件包括泵體、前端蓋、后端蓋、葉輪、軸以及軸承、前后分配器等。如圖1 所示為2BEC 型水環(huán)真空泵的總體結(jié)構(gòu)示意圖。泵體內(nèi)部安裝軸時(shí)需要設(shè)定一定的偏心距，軸和葉輪通過(guò)過(guò)盈配合的方式進(jìn)行裝配，分配器和泵體之間需要安裝墊片，通過(guò)該墊片調(diào)整泵兩端的總間隙值大小。在對(duì)水環(huán)真空泵進(jìn)行裝配過(guò)程中，首先通過(guò)前端定位的方式來(lái)明確單面間隙。間隙值大小會(huì)對(duì)氣體泄漏問(wèn)題造成決定性影響，所以安裝時(shí)務(wù)必保證該參數(shù)滿足實(shí)際使用需要。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，如果泵的葉輪直徑超過(guò)500 mm，則需要調(diào)整單面間隙在0.25～0.35 mm 范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的總間隙值在0.5～0.7 mm 范圍內(nèi)。無(wú)論是前分配器上還是后分配器上全部設(shè)置有吸氣孔和排氣孔，同時(shí)設(shè)計(jì)有閥板，目的在于當(dāng)葉輪葉片間氣體壓力達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)就可以進(jìn)行排氣釋放壓力，避免由于箱體內(nèi)部壓力太大，而造成功率的損耗。

圖1 2BEC 型水環(huán)真空泵的總體結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 2BEC 型水環(huán)真空泵工作原理

2BEC 型水環(huán)真空泵工作的基本原理是通過(guò)改變?nèi)莘e大小實(shí)現(xiàn)吸氣和排氣的效果。葉輪通過(guò)軸安裝在泵體中，安裝時(shí)需要設(shè)定偏心距。泵在正式啟動(dòng)前需要向泵體內(nèi)添加適量的水。泵正式啟動(dòng)后，葉輪開(kāi)始進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在離心力的作用下泵體內(nèi)部的水會(huì)繞著泵體內(nèi)壁形成一層水環(huán)。在旋轉(zhuǎn)的前半程，在葉片的作用下水環(huán)內(nèi)表面會(huì)與泵體內(nèi)壁逐漸脫離，導(dǎo)致葉輪葉片之間的空間體積逐漸增大，內(nèi)部壓力降低，從而實(shí)現(xiàn)吸氣的目的。在旋轉(zhuǎn)的后半程，水環(huán)內(nèi)表面又逐漸恢復(fù)與泵體內(nèi)壁的接觸，導(dǎo)致葉輪葉片空間容積被壓縮，從而達(dá)到排氣的效果。可以看出，在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，前半程可以達(dá)到吸氣的目的，后半程可以達(dá)到排氣的目的。通過(guò)這樣不斷地循環(huán)，就能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)吸氣、抽氣的效果。

1.3 2BEC 型水環(huán)真空泵的應(yīng)用條件

雖然2BEC 型水環(huán)真空泵具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，但真空泵應(yīng)用環(huán)境條件也要得到保障，以確保其長(zhǎng)時(shí)間安全穩(wěn)定運(yùn)行。具體而言，使用條件包括下述幾個(gè)方面：使用環(huán)境溫度控制在5～40 ℃左右；進(jìn)出口壓強(qiáng)不得超過(guò)1 330 Pa，當(dāng)進(jìn)出口壓強(qiáng)太大時(shí)，會(huì)對(duì)泵產(chǎn)生損害，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致潤(rùn)滑不良或者噴油的故障問(wèn)題；不得將該型號(hào)真空泵作為輸送氣體的工具，也不得用來(lái)抽除特殊氣體，比如毒性氣體、爆炸性氣體等。

2 水環(huán)真空泵真空漏率及其檢測(cè)原理

水環(huán)真空泵在實(shí)際應(yīng)用中有較明顯的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)應(yīng)用中取得了很好的應(yīng)用效果，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣闊。但是由于煤礦領(lǐng)域的工作環(huán)境復(fù)雜，水環(huán)真空泵在應(yīng)用一段時(shí)間以后很有可能會(huì)出現(xiàn)真空泄露問(wèn)題。因此，有必要做好日常維護(hù)保養(yǎng)檢測(cè)工作，以確保水環(huán)真空泵的性能達(dá)到使用要求。對(duì)于水環(huán)真空泵而言，真空漏率檢測(cè)是日常維護(hù)保養(yǎng)中非常重要的環(huán)節(jié)，必須引起高度關(guān)注。

水環(huán)真空泵真空漏率檢測(cè)的基本思路就是讓容器內(nèi)外形成一定的壓力差，然后檢測(cè)低壓側(cè)壓力變化情況。檢測(cè)過(guò)程中，可以將示漏物質(zhì)液體覆蓋在被檢測(cè)容器的外表面，也可以將示漏物質(zhì)液體注入到被檢測(cè)容器的內(nèi)部。然后采取措施讓容器內(nèi)外形成壓力差，比如可以將容器進(jìn)行抽真空處理，此時(shí)容器外的壓力高于容器內(nèi)的壓力；或者加大容器內(nèi)的壓強(qiáng)，此時(shí)容器內(nèi)的壓力高于容器外的壓力。如果水環(huán)真空泵存在泄露問(wèn)題，示漏物質(zhì)液體就會(huì)隨之出現(xiàn)泄露現(xiàn)象。通過(guò)檢測(cè)低壓側(cè)示漏物質(zhì)液體的漏率變化就可以反映水環(huán)真空泵的漏率。

3 水環(huán)真空泵真空漏率檢測(cè)方法

3.1 加壓條件下水環(huán)真空泵真空漏率檢測(cè)方法

所謂加壓條件指的就是向水環(huán)真空泵容器內(nèi)部加壓，使得容器內(nèi)部的壓強(qiáng)高于內(nèi)部的壓強(qiáng)。如果采取的是加壓條件對(duì)水環(huán)真空泵真空漏率進(jìn)行檢測(cè)，那么可以采取的方法相對(duì)比較多，其中最常用的方法包括超聲法、氣泡法、氨檢漏法等。如果泄露現(xiàn)象比較嚴(yán)重時(shí)，可以采用火焰法。如果漏點(diǎn)比加大，加上容器內(nèi)部的壓強(qiáng)較大，使得內(nèi)部的氣體會(huì)流出，在漏點(diǎn)附近會(huì)形成氣流。當(dāng)把火焰靠近氣流時(shí)會(huì)導(dǎo)致火苗出現(xiàn)偏移的現(xiàn)象。通過(guò)這種方法進(jìn)行檢測(cè)非常方便，成本較低，效果顯著，可以快速定位漏點(diǎn)。

3.2 真空條件下水環(huán)真空泵真空漏率檢測(cè)方法

所謂真空條件指的就是對(duì)水環(huán)真空泵容器進(jìn)行抽真空處理，使得容器內(nèi)部的壓強(qiáng)低于容器外部的壓強(qiáng)。此時(shí)，如果水環(huán)真空泵存在泄露問(wèn)題，那么容器外部的示漏物質(zhì)液體就會(huì)滲入到容器內(nèi)部。對(duì)于這種情況，可以向水環(huán)真空泵容器內(nèi)部放置專(zhuān)業(yè)的漏率測(cè)量?jī)x器，可以使用的儀器主要包括殘氣分析質(zhì)譜計(jì)、離子泵、真空規(guī)等。另一方面，也可以通過(guò)氨質(zhì)譜檢漏儀、壓力測(cè)量?jī)x對(duì)全漏率進(jìn)行檢測(cè)。

3.3 水環(huán)真空泵真空漏率的無(wú)損檢漏

所謂無(wú)損撿漏指的就是在不破壞水環(huán)真空泵正常工作狀態(tài)的情況下對(duì)其泄露問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)。可以采取的檢測(cè)方法主要包含以下幾點(diǎn)：

1）可以在水環(huán)真空泵的密封件上內(nèi)置檢測(cè)儀器，比如真空規(guī)管或者殘氣分析質(zhì)譜儀等，通過(guò)真空規(guī)管可以檢測(cè)水環(huán)真空泵容器內(nèi)部的壓力大小，通過(guò)殘氣分析質(zhì)譜計(jì)可以檢測(cè)示漏物質(zhì)液體的壓力。

2）對(duì)水環(huán)真空泵中現(xiàn)有的裝置進(jìn)行合理利用以完成相關(guān)檢測(cè)工作。對(duì)于原本不是用來(lái)檢測(cè)壓力的裝置，也可以對(duì)其進(jìn)行稍微改造，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)壓力的目的，比如顯像管、電子管等。可以對(duì)這些裝置的饋電方式進(jìn)行改造，按照電離規(guī)的模式接電極。然后針對(duì)顯像管和電子管內(nèi)部的離子流變化情況進(jìn)行檢測(cè)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合理論推導(dǎo)，就可以計(jì)算得到壓力的變化情況，從而實(shí)現(xiàn)壓力檢測(cè)的目的。針對(duì)這類(lèi)裝置進(jìn)行大批量生產(chǎn)制作過(guò)程中，將離子流的變化情況經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)之后可以直接轉(zhuǎn)換成為漏率。

3）水環(huán)真空泵容器內(nèi)部本來(lái)就包含有示漏物質(zhì)液體，如果發(fā)生泄漏問(wèn)題導(dǎo)致這些示漏物質(zhì)液體漏到容器外面后，就可以通過(guò)靜態(tài)法或者動(dòng)態(tài)法對(duì)示漏物質(zhì)液體進(jìn)行收集并通過(guò)專(zhuān)業(yè)的儀器進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而可以快速確定漏孔。與背壓法的壓力相比較而言，采用這種方式時(shí)示漏物質(zhì)液體的分壓力相對(duì)較高。因此整個(gè)檢測(cè)過(guò)程更加便捷且準(zhǔn)確度更高，檢測(cè)成本相對(duì)更低。

4）對(duì)于成批生產(chǎn)的小型密封件，對(duì)其開(kāi)展檢漏工作時(shí)，可以采用背壓法。另外，也可以通過(guò)放射性同位素方法、氨質(zhì)譜檢漏儀等開(kāi)展無(wú)損檢測(cè)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

水環(huán)真空泵真空漏率檢測(cè)方法有很多，每種方法都有其自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。在實(shí)踐過(guò)程中，檢測(cè)人員必須充分了解和掌握每種檢測(cè)方法的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上充分結(jié)合實(shí)際情況開(kāi)展水環(huán)真空泵真空漏率檢測(cè)工作。在檢測(cè)過(guò)程中必須嚴(yán)格按照檢測(cè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，以得到滿意的檢測(cè)結(jié)果。