水環真空泵常見故障分析

馬培良

【摘 要】水環真空泵由于具有結構緊湊、操作簡便，對環境有著非常強的適應能力，因而在實際生產之中有著最為廣泛的應用，然而水環真空泵在實際生產使用過程中，其存在的故障問題卻制約著自身的有效使用。因此對水環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。

【關鍵詞】水環真空泵;常見故障

1水環真空泵的工作原理

不同型號的水環真空泵盡管結構有所不同，但其基本原理都大致相同。水環真空泵中最典型的類型便是單級單作用、軸向吸排氣的水環真空泵。單級單作用水環真空泵的結構有進氣口、出氣口、泵蓋、泵殼、葉輪、隔板、電機等。在水環真空泵工作時，電機帶動葉輪旋轉，使得工作腔內的水在離心力的作用下形成水環。若水環適當，則形成的水環在上側剛好與輪轂相切，在下側剛好與葉輪頂端相接觸。此時水環內表面、輪轂與葉片之間會形成一個個大小不等互不相通的月牙形空間。當電機驅動葉輪旋轉時，圖中右側的月牙形空間的體積就會從小變大，從而使壓力降低，與吸氣孔相通時，氣體就會被吸入;而當它的體積從大變小時，則氣體就會被壓縮，壓力增大，當氣體被壓縮到一定程度時，使其與排氣孔相通，氣體就會被排出。由于補充水可以連續導入，水環基本可以保持恒溫狀態，而且還能吸收由于壓縮氣體產生的熱量，所以這個過程也可以近似看作是一個等溫過程。水環真空泵工作時的能量傳遞過程如下：在吸入側，葉輪將能量傳遞給水，使其動能增加，并形成水環，之后水環的動能再轉化成壓能，并傳遞給氣體，從而實現壓縮排氣的過程。水環真空泵的工作原理實際上和其他容積式泵的原理很相似，其區別之處只是水環真空泵能量傳遞的媒介是水環。由于受到飽和蒸汽壓的限制，水環真空泵用水做工作液時極限壓強只能達到2000～4000Pa。此外，水環真空泵效率低也是水環真空泵最為普遍的缺點，一般效率在35%左右。但是由于水環真空泵具有結構簡單、占地面積小、等溫壓縮、維修方便等眾多優點，所以在各行業得到了廣泛的應用。

2水環真空泵常見故障及其處理

2.1進出氣管道積水

在運行過程當中，水環真空泵和蒸汽凝氣器是連通的，管道可能會由于水汽分離設備的工作漏洞，產生水汽積流。水環真空泵停止運行后，水汽就會逐漸的凝結，最終成為積水，一次所產生的積水可能較少，但是多次之后，積水就會增多，最終可能倒流回到真空泵，導致瞬間電壓過大，燒毀電機。進出氣管道積水的維修處理：首先，在日常的工作當中，要定時對水環真空泵進行檢查，重點注意進出氣管道有無積水的情況，及時將不多的積水清理。為了杜絕這樣的故障再次發生，還要對水環真空泵的水氣分離器進行改造和完善，如使用具有更高耐磨性和耐腐蝕性的優質鋼材，或將水氣分離器管筒直徑加粗，為水氣分離提供更大的空間等，從而減少水蒸汽積流，消除和預防積水故障。

2.2電動機啟動異常或過熱

首先電動機啟動異常。“異常”指噪聲過大或無法啟動，原因可能是泵內（葉輪拖分配板內）存在異物、電動機供電壓偏低、電動機缺相等問題。基于此，檢查電動機的接線，避免存在缺相故障或供電故障等問題;如果真空泵長時間未運行，除了開端蓋除銹外，還應當在內部增添除銹劑;必要時還應當將端蓋打開，檢查其內部是否存在雜物，調整好分配板和葉輪間的距離。其次電機過熱。原因有三點，一為真空泵的供水量偏大，進而產生較大電機負荷;二為電動機存在缺相;三為排氣孔被堵塞。針對此，仔細檢查真空泵排氣量的大小，如果涉及水量較大，則應適度調節供水閥門（調小）;電氣工作者應全面檢查電動機，避免存在缺相問題;仔細檢查排氣孔，如果存在不通暢一類問題，需實施疏通處理。

2.3真空度不足

導致水環真空泵系統真空度不足主要有以下幾點原因：（1）水環工作不穩定。如果進水管發生了結垢以及進口電磁閥出現了堵塞情況的時候，泵工作水供應就會因此而出現不足，從而使得水環工作不穩定，此時泵由于偏離設計工況而運行，必然會存在出力下降的情況，進而導致系統真空度下降。應對方法是清除進水管結垢，并使進口電磁閥保持通暢。（2）進口單向閥失效。當閥片由于結垢、存在銹蝕后或發生卡澀吸不上去的時候，就會導致串氣現象發生，即空氣會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真空度發生下降。應對方法是清除閥片結垢或更換新的閥片。（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真空泵內，就會導致系統真空度發生下降情況，并伴隨泵的兩個進氣管出現溫度不相同等現象。應對方法是檢查軸端，確保密封嚴實。有時密封水泄漏量會發生偏大的現象，如果誤判是盤根壓緊力不足所導致，進一步壓緊盤根后，會導致摩擦力因此而增大，進而使得軸功率升高。此時真實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

在真空泵的運行當中，最常出現的故障就是葉輪轉子的損壞，主要是葉片表面出現較多的麻點、孔洞，嚴重時會發生葉片斷裂，產生設備的非計劃停運，影響生產的正常運轉。造成葉輪葉片的這些故障的原因主要為汽蝕現象。汽蝕的主要原因在于：在真空泵運行過程當中，存在負壓區與正壓區的交替變化，這是由其結構及運行原理所決定的，因此要想減輕甚至避免汽蝕的危害，就需要在結構上對其進行改進;另外也可以針對其運行原理采取一些措施。要防止水環真空泵在汽蝕狀態下工作，可以采取的措施主要有兩個方面：一個是管路設備的改進，如增加大氣噴射器以及汽蝕保護管等;另一個是根據汽蝕的產生原理，采取相應的改進措施，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

水環真空泵兩個排氣口分配器旁各裝有一個閥片，作用是消除真空泵工作中可能發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。當泵內被壓縮氣體的壓力小于泵出口的壓力時，閥片向葉輪方向移動而緊貼在分配器上，阻止泵出口的空氣進入小空腔，保證氣體繼續被壓縮;當被壓縮氣體的壓力大于泵出口壓力時，氣體通過排氣口沖開閥片，使閥片上部擺開一個角度，以便于氣體順利排放出去。這樣，閥片經常是下部緊貼在分配器上，上部擺開一個角度，被扭曲成“S”型，長時間扭曲導致閥片中間應力集中，產生疲勞破壞從中間斷裂。閥片斷裂后，會產生以下影響：（1）軸承發熱，當一個閥片斷裂時，葉輪兩側的壓力將不平衡，轉子產生軸向力，使球軸承負載加重，長時間運行會引起軸承溫度升高。當兩個閥片都斷裂時，斷裂的位置不完全一樣，葉輪兩側的壓力也有少量的不平衡，軸向力較一個閥片斷裂時會有所減小，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實現對分配器的合適覆蓋度，將會有部分已排出的氣體回流重新流入工作小腔，反復壓縮、排放，引起能量損失，電機負荷升高。（3）真空度下降，當兩側閥片都斷裂時，系統真空將急劇下降。閥片斷裂后，必須及時更換，若一片閥片斷裂后未及時更換，另一片閥片的使用壽命會大大縮短，短時期內也會發生斷裂。

3結束語

在實際生產中，為了減少各種故障對生產的影響，除了采取上述的各種措施外，還要加強在線檢查，出現問題及時采取相應措施進行處理。在泵停止運行后，要及時將泵體中的工作液清理干凈，避免泵體結垢影響泵的性能及后序使用。

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（作者單位：河南中煙工業有限責任公司黃金葉生產制造中心）