水環(huán)真空泵常見故障分析及應(yīng)對(duì)措施探討

張玉杰

摘要：水環(huán)真空泵是常見的真空泵類型，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域。從設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率而言，保持水環(huán)真空泵的長期穩(wěn)定運(yùn)行，不僅是發(fā)揮設(shè)備價(jià)值的必然，更是企業(yè)提升效率的重要基礎(chǔ)。因此，全面掌握水環(huán)真空泵故障的維修方法，將有助于提升企業(yè)生產(chǎn)效率，本文以2BE型水環(huán)真空泵常見故障為例加以分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)用措施，以提升設(shè)備保障能力。

關(guān)鍵詞：水環(huán)真空泵;常見故障;應(yīng)用措施

前言

在工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展背景下，真空泵技術(shù)也獲得了快速提升，并被廣泛應(yīng)用于石油化工、制藥及卷煙生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域。水環(huán)真空泵基于簡便操作及緊湊結(jié)構(gòu)，適應(yīng)大部分的生產(chǎn)環(huán)境，有效滿足了企業(yè)生產(chǎn)需求。但面對(duì)水環(huán)真空泵的故障，同樣需要引起高度重視，在使用過程中減少故障，保障設(shè)備的正常、高效運(yùn)行。因此，對(duì)水環(huán)真空泵存在的常見故障探討，顯得尤為必要且不可或缺。

1 水環(huán)真空泵工作原理

水環(huán)真空泵也叫水環(huán)泵，屬于一種粗真空泵，其能夠達(dá)到的極限真空在2000-4000Pa之間。從水環(huán)真空泵的運(yùn)行原理看（圖1），水環(huán)真空泵在啟動(dòng)后，水環(huán)真空泵葉輪將進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生極大的離心力，以將推動(dòng)泵內(nèi)液體的快速流動(dòng)并形成旋轉(zhuǎn)液環(huán)。水環(huán)真空泵葉輪安裝于泵腔內(nèi)，并處于偏心安裝狀態(tài)，葉輪輪轂與水環(huán)內(nèi)表面在泵腔上部形成相切，在泵腔下部相接觸。在前半轉(zhuǎn)時(shí)，在葉片與水環(huán)之間的相互作用下，其密封空間將逐步增大，并在其內(nèi)部形成若干空腔，以便氣體能夠被分配板吸口進(jìn)入。而在后半轉(zhuǎn)時(shí)，由于受密封腔容量減小的影響，其內(nèi)部的氣體被快速壓縮并由分配板排氣口排出。水環(huán)真空泵中的液體為凝補(bǔ)水，其特點(diǎn)是在形成液環(huán)的同時(shí)，不具備降低壓縮氣體時(shí)所產(chǎn)生的熱量，并有助于分配板與葉輪間隙密封。

水環(huán)真空泵運(yùn)行時(shí)，部分液體會(huì)在熱量的影響下轉(zhuǎn)化為氣體被排出，因此需要保證真空泵供水的連續(xù)性。水環(huán)真空泵內(nèi)部由于以水環(huán)為載體，并無金屬摩擦生成機(jī)制，無需考慮潤滑問題，其使用壽命也得到了一定保證。但其應(yīng)用劣勢(shì)也相對(duì)突出，即使用能效相對(duì)偏低，僅為30%-50%之間，真空度較低且受限于飽和蒸氣壓。

圖1 2BE型水環(huán)真空泵工作原理

2 水環(huán)真空泵的常見故障分析

2.1 真空泵汽蝕

汽蝕現(xiàn)象是水環(huán)真空泵的常見問題，即當(dāng)液體在受到局部壓力時(shí)產(chǎn)生汽化壓力時(shí)，液體中的氣核長大變?yōu)闅馀?，在真空泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，受通道內(nèi)部壓力變化的影響，將使氣泡產(chǎn)生流動(dòng)和潰滅等現(xiàn)象，其所產(chǎn)生的作用力將嚴(yán)重影響真空泵部件，從而引發(fā)真空泵部件損壞。尤其是在真空泵持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，空化氣泡急劇增加，大幅增加了其撞擊葉輪的頻率，最高可達(dá)上萬次/秒，并且其形成的壓力也高達(dá)30 MPa以上。如果不能得到有效的控制，勢(shì)必影響真空泵材料的抗疲勞性能，從而產(chǎn)生腐蝕問題并導(dǎo)致大量的麻點(diǎn)缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至形成較大空洞。

2.2 軸承溫度過高

在水環(huán)真空泵的運(yùn)行中，時(shí)常會(huì)產(chǎn)生軸承溫度過高問題，對(duì)設(shè)備安全及效率產(chǎn)生影響。綜合原因包括如下方面：一是閥片發(fā)生斷裂。引發(fā)葉輪兩側(cè)受力不均衡問題，從而產(chǎn)生軸向力，進(jìn)而增加軸承的負(fù)擔(dān)，在長時(shí)間的運(yùn)行下導(dǎo)致升溫。二是軸承的間隙過小。真空泵在運(yùn)行中，主要依賴于機(jī)械能的作用，在此過程中的軸承之間會(huì)產(chǎn)生摩擦力，而過小的軸承間隙將使運(yùn)行的摩擦力大幅增加，導(dǎo)致溫度升高。三是設(shè)備振動(dòng)過大。在真空泵的運(yùn)行過程中，受泵體或軸承振動(dòng)而影響軸承功率轉(zhuǎn)化，并導(dǎo)致軸承發(fā)熱。

2.3 真空度下降

真空度是衡量水環(huán)真空泵的重要指標(biāo)，一旦在運(yùn)行中的真空度下降，必然導(dǎo)致電流量增加，并使冷卻器的工作負(fù)擔(dān)增加，大幅降低其熱轉(zhuǎn)換效率，這將使真空泵無法滿足企業(yè)生產(chǎn)需求。事實(shí)上，設(shè)備真空度具有嚴(yán)格要求，其決定因素大部分來源于真空泵內(nèi)的水位，如果加沙過多或者過少，都將導(dǎo)致水與氣體分離困難，無法在泵內(nèi)形成水環(huán)，進(jìn)而直接導(dǎo)致真空度的下降。另外，真空泵內(nèi)閥片的斷裂或者破損，同樣會(huì)影響設(shè)備真空度的有效形成，使氣體重新回到腔內(nèi)，造成多余的循環(huán)過程，降低系統(tǒng)的真空度。

3 水環(huán)真空泵的常見故障處理

3.1 真空泵汽蝕的處理

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)效率的提升，真空泵的長期穩(wěn)定運(yùn)行極為重要。但如果真空泵長期處于汽蝕狀態(tài)，勢(shì)必會(huì)增加設(shè)備運(yùn)行安全，導(dǎo)致噪音及振動(dòng)等問題，最終損壞水環(huán)真空泵的內(nèi)部部件。因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)汽蝕問題的處理，必須從兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，一是管路設(shè)備的優(yōu)化，即從增加大氣噴射器或者汽蝕保護(hù)管，使真空泵在運(yùn)行過程中，借助閥門調(diào)節(jié)的作用，引入外部壓力較高的氣體，對(duì)氣泡破裂而產(chǎn)生的空間進(jìn)行填充，從而消除部分空化氣泡，以弱化對(duì)設(shè)備內(nèi)部的影響，使泵體內(nèi)部的沖擊力達(dá)到可控范圍，最終起到保護(hù)部件的效果。二是注重對(duì)設(shè)備的優(yōu)化。依據(jù)汽蝕產(chǎn)生的原理進(jìn)行科學(xué)的改進(jìn)，如更換工作液、正確造型及降低液溫等途徑。通過加裝大氣噴射器的真空系統(tǒng)，能夠有效控制被抽對(duì)象的真空度，依托對(duì)真空泵吸入壓力的適應(yīng)調(diào)節(jié)，緩解真空泵汽蝕所帶來的影響。

3.2 運(yùn)轉(zhuǎn)溫度升高

根據(jù)水環(huán)真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)溫度升高的特征看，其誘因相對(duì)復(fù)雜，主要包括以下方面的因素：一是閥片斷裂。閥片是控制真空泵葉輪平衡運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，一旦出現(xiàn)閥片斷裂，必然引發(fā)兩端葉輪壓力的變化，在增加軸承負(fù)載的同時(shí)產(chǎn)生軸向力，導(dǎo)致內(nèi)部循環(huán)失衡且溫度升高。因而，要想恢復(fù)葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平衡，必須要及時(shí)對(duì)閥片進(jìn)行更換。二是軸端密封部位受損。這一部件如果出現(xiàn)損壞，將會(huì)導(dǎo)致真空泵密封性下降，出現(xiàn)空氣隨間隙進(jìn)行泵腔，使設(shè)備吸氣與排氣功能受到不同程度影響，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率。另外，在單側(cè)填料受損的情況下，兩端葉輪壓力也會(huì)受到影響，無形之中增加軸承負(fù)荷，使運(yùn)行溫度出現(xiàn)異常。在處理方法選擇上，應(yīng)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)節(jié)密封性進(jìn)行檢查，將密封水泄漏量控制在5-10滴/min內(nèi)，同時(shí)對(duì)檢測(cè)密封水孔道實(shí)施檢查，確保暢通。

3.3 運(yùn)行流量降低

水環(huán)真空泵依賴其操作簡單、結(jié)構(gòu)緊湊的特性，得到了廣泛的應(yīng)用。但相較于復(fù)雜的真空泵而言，其循環(huán)系統(tǒng)的簡易性也極易引發(fā)進(jìn)、出氣通道的阻塞，從而使進(jìn)、出氣的流量受到影響，使真空泵的使用效率下降。因此，在對(duì)水環(huán)真空泵的運(yùn)行效率提升中，首先要進(jìn)行管中的檢查與維護(hù)，避免因漏氣、漏液或阻力損失導(dǎo)致的流量不足。一般情況下，流量不足是引發(fā)運(yùn)行流量降低的常見因素，這就要從機(jī)械密封檢查入手，對(duì)管路及止回閥進(jìn)行故障排除。在真空泵運(yùn)行時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際對(duì)填料松緊程度進(jìn)行定期檢查，以防范潛在風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。另外，為解決葉輪與分配板之間的間隙過大的問題，應(yīng)控制好加水的頻率和水量，并及時(shí)清理管道積水和更換損壞部件。

4 結(jié)束語

總而言之，隨著社會(huì)工業(yè)制造領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)水環(huán)真空泵的普及程度日益提高，也為企業(yè)的有序、高效生產(chǎn)提供了支持。因此，在設(shè)備的運(yùn)行中要盡量避免故障產(chǎn)生，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行優(yōu)化和常見故障排除，做好日常維護(hù)保養(yǎng)工作，總結(jié)故障經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，掌握真空泵的故障特征，學(xué)會(huì)排除故障，做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，進(jìn)行預(yù)防性維檢，保障設(shè)備的可靠運(yùn)行。

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