全國統一服務熱線： 4000-8444-681.1 水環真空泵系統簡介和工藝流程示意圖
水環真空泵是真空泵系統的常用設備，某裝置采用的水環真空泵為生產工序提供一定的真空(絕壓：66~77 kPa)，工藝流程示意圖如圖 1 所示：該泵將空氣捕集器中的空氣介質吸出，形成真空，供生產工序使用；將廢氣排出至氣液分離器。該泵型號：2BE1253-0，轉速：740 轉/分，功率：75 kW；介質：水，空氣，少量物料。
1.2 水環真空泵的原理
水環真空泵系統的工作原理如圖 2 所示。葉輪 1 偏心地裝在泵體內，在葉輪上裝有許多葉片。水環泵啟動以前在泵內注入一定量的水。當葉輪達到一定轉速時，泵內的水被葉片攪動，在離心力的作用下甩向周圍殼壁而形成一個具有一定厚度的水環。水環上部內表面與葉輪輪轂 2 相接觸，當葉輪沿順時針方向轉動時，在前半轉的過程中，水環內表面逐漸與輪轂脫離，相鄰兩葉片之間所形成的空腔逐漸增大，被抽氣體通過泵進氣管，經月牙形吸氣孔不斷被吸入空腔內；在后半轉的過程中，水環內表面逐漸與輪轂接近，兩相鄰葉片之間空腔逐漸縮小，氣體被壓縮，當壓力增加到大于外界壓力時，氣體排出，從而不斷地抽走氣體，使其形成一定的真空。
2 應用技術分析
2.1 工作液過多或不足引起的故障現象
泵在運行時，源源不斷地供給補充水是必不可少的條件。補充水對水環泵的主要作用是：排出壓縮氣體所產生的壓縮熱；補充水環隨氣體流出排氣孔的損失；冷卻機械密封等零件。工作中，過大或過小的工作液量，對泵的工作都會產生不良的影響。
(1)真空度下降。水量供應不足直接影響到泵體內液環的形成，葉輪兩葉片之間將無法產生密閉的容腔，更無容腔大小的變化過程而形成真空。
(2)泵體振動或軸功率上升。若供水不足導致水環內徑變大，則葉片頂端將與水環內壁發生碰撞，產生振動；若水環內徑變小(供水過量所致)，則葉輪的擾流及阻力損失增加，引發振動，同時增加泵的功耗導致了軸功率的上升；
為保持合適的水量需在進水管路上安裝閥門和水表，當發現水量不足或過多時，及時補充水量。表1為不同吸入壓力與補充水量之間的關系。
2.2 閥片斷裂
水環真空泵系統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，真空泵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。
2.3 泵體振動或產生異響
水環真空泵系統的正常振動，是水環渦流造成的，泵體振動過大時，若基礎及底座振動不大，則可以排除因地腳螺栓松動造成的振動原因，而主要原因出自泵體本身。
(1)聯軸器橡膠墊損壞：橡膠緩沖墊易磨損甚至被磨成粉末甩出，導致聯軸器兩對輪副直接碰磨，加劇轉子振動。工作中使用質量好的緩沖墊并經常檢查其磨損情況。
(2)在極限真空時運轉：泵內產生的汽蝕現象將會導致泵體振動和出現噪音，并對泵內的零件產生嚴重的破壞作用。向泵進氣口充氣，可以有效的防止泵在極限真空下運轉而產生汽蝕破壞現象。
(3)軸承損壞或兩邊軸承不對中，需及時檢查，更換軸承或調節軸承。
2.4 軸承過熱
軸承應有良好的工作條件，其工作溫度不得超過周圍環境溫度35~40 ℃，但最高溫度(不管周圍環境溫度如何)不得超過75 ℃，引起軸承發熱的原因主要有以下幾種：
(1)軸端密封失效：當軸端密封損壞，將有空氣被吸入到泵內，影響泵的吸氣及排氣性能。若單側密封失效，則會造成葉輪兩側的壓力不平衡，轉子產生軸向力，球軸承因負載加重而發熱。
(2)軸承預緊力過大：預緊力的調整不宜過，否則使軸承的游隙減小或無游隙，容易引起軸承發熱。
(3)潤滑不當：潤滑脂添加量過大或過小、潤滑脂型號不符、潤滑脂使用時間較長變質及潤滑脂被污染等都會引起軸承發熱 。
2.5 吸氣量減少或真空度下降
出現這種現象主要有兩種原因：泵本身有了故障或者由于管道系統密封性不好而泄露了氣體。圖3為抽氣速率與吸入壓力的性能曲線。
(1)真空泄露：主要有管路系統泄漏和機械密封泄漏兩個方面：管道系統密封性不好而泄露了氣體，可以通過對管道進行加壓試驗，找出漏氣的地方，消除漏點；機械密封泄露，當軸端密封損壞，將有空氣經機械密封與軸套的間隙被吸入到泵內，影響泵的吸氣性能，導致真空度下降；
(2)水環發熱：過高的水溫將使水產生汽化蒸發，而負壓的工況條件又進一步加劇汽化蒸發的發生，使泵體內產生過多的水蒸汽。這樣，泵在吸氣時吸人的是過多的水蒸汽，而很少對外吸氣，造成真空泵系統真空度很低。防止水溫過高的措施：降低供水溫度；保持水的進出通道暢通；從工藝上進行調整，盡可能地降低主機工作物料溫度，以降低真空泵的吸氣溫度；
(3)軸承歪斜：這種現象使葉輪傾斜地裝在泵體中，導致軸向間隙不均勻。葉輪旋轉時必然會有一部分與側蓋摩擦，擦傷側蓋和葉輪端面，使軸向間隙增大。壓縮腔氣體在通過增大了的間隙時，大量地泄露到吸入腔里去，使真空度或排氣壓力降低。這時必須將軸承拆下來進行修理，然后再進行正確地安裝。
該泵：抽氣速率35 m 3 /min，轉速740 r/min，在特定的使用條件下，吸入壓力(絕壓)：54 kPa左右，提供真空(絕壓)：47.3 kPa左右，滿足66~77 kPa的使用要求。
注：圖3、圖4所示性能基于進氣溫度20 ℃，進水溫度15 ℃，排氣壓力101.3 kPa的條件，被吸入氣體為飽和蒸汽；性能允差±10 %。
2.6 軸功率上升
軸功率上升(電流表顯示值偏大)，主要有以下幾種原因，圖4為軸功率與吸入壓力的性能曲線 。
(1)葉輪與分配板間隙過小，受熱后容易摩擦；增加分配板與葉輪之間的墊片厚度，調整至合適的間隙，可以有效的防止摩擦；(2)軸承損壞或兩邊軸承不對中；及時檢查，更換軸承或調節軸承。
(3)泵內結垢：分配板結垢后，泵的吸、排氣口面積發生變化，偏離設計工況引起氣道局部損失增加；泵殼結垢、銹蝕后，水環的沿程阻力系數增大，損失增加。各項損失的疊加，增加了電機的工作負荷。部件結垢，需要定期檢查，及時清理：沉積在排氣通道內的水垢和雜質；每次停車或酸洗完后，要將通道內的積水、積酸和污垢排放干凈。
3 結論
為維護水環真空泵系統的正常運轉，應經常觀察真空度、排氣壓力和軸功率是否正常和穩定，補充水水量和泵運轉聲音是否正常等多個方面，通過對水環真空泵系統的運行監測，可以及時發現問題，采取相應的處理及維修措施，保證其穩定運行；同時，加強對泵停運后的維護和保養工作，使泵處于完好備用狀態；水環真空泵系統各種故障是相互聯系的，每一故障現象涉及多方面因素，在具體處理時，必須根據設備的日常使用情況、故障的具體現狀來采取具體措施。
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水環真空泵系統的原理及常見故障分析
