2BEC 型水環真空泵的檢測研究

霍 勇

（山西潞安檢測檢驗中心有限責任公司， 山西 長治 046204）

引言

2BEC 型水環真空泵以其顯著的優勢在很多領域都得到了應用，其中就包括煤礦領域[1]。該型號的水環真空泵具有非常好的兼容性，能夠與很多種類裝置進行配套使用，比如煤礦行業中使用非常廣泛的皮帶傳動、減速箱、變頻調速器等[2-3]。在實際應用中，可以通過一臺電動機驅動多臺串聯的泵，以達到節省空間的效果，經驗表明最多可以串聯4 臺泵同時工作。如果在真空泵內部設置中間隔板，就可以使內部左右兩個空間獨立運行，兩個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 以內。通過這樣的方式，可以將一臺2BEC 型水環真空泵當作兩臺設備進行使用，顯著拓寬了該型號真空泵的應用場景。2BEC 型水環真空泵在實際應用過程中，時間長久后容易出現真空泄露現象，對水環真空泵的正常穩定運行構成了嚴重威脅[4-5]。因此，必須對真空泄露現象進行準確檢測，精確找到泄漏點，進而采取措施避免泄露問題對真空泵正常工作造成影響[6]。

1 2BEC 型水環真空泵概述

1.1 2BEC 型水環真空泵總體結構

2BEC 型水環真空泵整體上采取的是單級作用的結構形式，由多個結構件構成，其中最主要的結構件包括泵體、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 型水環真空泵的總體結構示意圖。泵體內部安裝軸時需要設定一定的偏心距，軸和葉輪通過過盈配合的方式進行裝配，分配器和泵體之間需要安裝墊片，通過該墊片調整泵兩端的總間隙值大小。在對水環真空泵進行裝配過程中，首先通過前端定位的方式來明確單面間隙。間隙值大小會對氣體泄漏問題造成決定性影響，所以安裝時務必保證該參數滿足實際使用需要。實踐經驗表明，如果泵的葉輪直徑超過500 mm，則需要調整單面間隙在0.25～0.35 mm 范圍內，對應的總間隙值在0.5～0.7 mm 范圍內。無論是前分配器上還是后分配器上全部設置有吸氣孔和排氣孔，同時設計有閥板，目的在于當葉輪葉片間氣體壓力達到設定的閾值時就可以進行排氣釋放壓力，避免由于箱體內部壓力太大，而造成功率的損耗。

圖1 2BEC 型水環真空泵的總體結構示意圖

1.2 2BEC 型水環真空泵工作原理

2BEC 型水環真空泵工作的基本原理是通過改變容積大小實現吸氣和排氣的效果。葉輪通過軸安裝在泵體中，安裝時需要設定偏心距。泵在正式啟動前需要向泵體內添加適量的水。泵正式啟動后，葉輪開始進行旋轉，旋轉過程中在離心力的作用下泵體內部的水會繞著泵體內壁形成一層水環。在旋轉的前半程，在葉片的作用下水環內表面會與泵體內壁逐漸脫離，導致葉輪葉片之間的空間體積逐漸增大，內部壓力降低，從而實現吸氣的目的。在旋轉的后半程，水環內表面又逐漸恢復與泵體內壁的接觸，導致葉輪葉片空間容積被壓縮，從而達到排氣的效果。可以看出，在整個旋轉過程中，前半程可以達到吸氣的目的，后半程可以達到排氣的目的。通過這樣不斷地循環，就能夠實現持續吸氣、抽氣的效果。

1.3 2BEC 型水環真空泵的應用條件

雖然2BEC 型水環真空泵具有非常顯著的優勢，但真空泵應用環境條件也要得到保障，以確保其長時間安全穩定運行。具體而言，使用條件包括下述幾個方面：使用環境溫度控制在5～40 ℃左右；進出口壓強不得超過1 330 Pa，當進出口壓強太大時，會對泵產生損害，嚴重時可能導致潤滑不良或者噴油的故障問題；不得將該型號真空泵作為輸送氣體的工具，也不得用來抽除特殊氣體，比如毒性氣體、爆炸性氣體等。

2 水環真空泵真空漏率及其檢測原理

水環真空泵在實際應用中有較明顯的優勢，在工業應用中取得了很好的應用效果，其應用范圍越來越廣闊。但是由于煤礦領域的工作環境復雜，水環真空泵在應用一段時間以后很有可能會出現真空泄露問題。因此，有必要做好日常維護保養檢測工作，以確保水環真空泵的性能達到使用要求。對于水環真空泵而言，真空漏率檢測是日常維護保養中非常重要的環節，必須引起高度關注。

水環真空泵真空漏率檢測的基本思路就是讓容器內外形成一定的壓力差，然后檢測低壓側壓力變化情況。檢測過程中，可以將示漏物質液體覆蓋在被檢測容器的外表面，也可以將示漏物質液體注入到被檢測容器的內部。然后采取措施讓容器內外形成壓力差，比如可以將容器進行抽真空處理，此時容器外的壓力高于容器內的壓力；或者加大容器內的壓強，此時容器內的壓力高于容器外的壓力。如果水環真空泵存在泄露問題，示漏物質液體就會隨之出現泄露現象。通過檢測低壓側示漏物質液體的漏率變化就可以反映水環真空泵的漏率。

3 水環真空泵真空漏率檢測方法

3.1 加壓條件下水環真空泵真空漏率檢測方法

所謂加壓條件指的就是向水環真空泵容器內部加壓，使得容器內部的壓強高于內部的壓強。如果采取的是加壓條件對水環真空泵真空漏率進行檢測，那么可以采取的方法相對比較多，其中最常用的方法包括超聲法、氣泡法、氨檢漏法等。如果泄露現象比較嚴重時，可以采用火焰法。如果漏點比加大，加上容器內部的壓強較大，使得內部的氣體會流出，在漏點附近會形成氣流。當把火焰靠近氣流時會導致火苗出現偏移的現象。通過這種方法進行檢測非常方便，成本較低，效果顯著，可以快速定位漏點。

3.2 真空條件下水環真空泵真空漏率檢測方法

所謂真空條件指的就是對水環真空泵容器進行抽真空處理，使得容器內部的壓強低于容器外部的壓強。此時，如果水環真空泵存在泄露問題，那么容器外部的示漏物質液體就會滲入到容器內部。對于這種情況，可以向水環真空泵容器內部放置專業的漏率測量儀器，可以使用的儀器主要包括殘氣分析質譜計、離子泵、真空規等。另一方面，也可以通過氨質譜檢漏儀、壓力測量儀對全漏率進行檢測。

3.3 水環真空泵真空漏率的無損檢漏

所謂無損撿漏指的就是在不破壞水環真空泵正常工作狀態的情況下對其泄露問題進行檢測。可以采取的檢測方法主要包含以下幾點：

1）可以在水環真空泵的密封件上內置檢測儀器，比如真空規管或者殘氣分析質譜儀等，通過真空規管可以檢測水環真空泵容器內部的壓力大小，通過殘氣分析質譜計可以檢測示漏物質液體的壓力。

2）對水環真空泵中現有的裝置進行合理利用以完成相關檢測工作。對于原本不是用來檢測壓力的裝置，也可以對其進行稍微改造，實現檢測壓力的目的，比如顯像管、電子管等。可以對這些裝置的饋電方式進行改造，按照電離規的模式接電極。然后針對顯像管和電子管內部的離子流變化情況進行檢測，在此基礎上結合理論推導，就可以計算得到壓力的變化情況，從而實現壓力檢測的目的。針對這類裝置進行大批量生產制作過程中，將離子流的變化情況經過校準之后可以直接轉換成為漏率。

3）水環真空泵容器內部本來就包含有示漏物質液體，如果發生泄漏問題導致這些示漏物質液體漏到容器外面后，就可以通過靜態法或者動態法對示漏物質液體進行收集并通過專業的儀器進行檢測，進而可以快速確定漏孔。與背壓法的壓力相比較而言，采用這種方式時示漏物質液體的分壓力相對較高。因此整個檢測過程更加便捷且準確度更高，檢測成本相對更低。

4）對于成批生產的小型密封件，對其開展檢漏工作時，可以采用背壓法。另外，也可以通過放射性同位素方法、氨質譜檢漏儀等開展無損檢測工作。

4 結語

水環真空泵真空漏率檢測方法有很多，每種方法都有其自身的特點和優勢。在實踐過程中，檢測人員必須充分了解和掌握每種檢測方法的特點，在此基礎上充分結合實際情況開展水環真空泵真空漏率檢測工作。在檢測過程中必須嚴格按照檢測規范標準進行操作，以得到滿意的檢測結果。