水環(huán)式真空泵抽力降低原因分析及改進措施

謝智勇

（新疆有色金屬研究所 烏魯木齊 830000）

0 前言

在有色金屬冶金和化工產品生產中，為保持一定真空環(huán)境而采取的抽真空工藝是非常重要的生產工序環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的關鍵設備就是真空泵。水環(huán)式真空泵因其具有生產成本低、效率高、穩(wěn)定性好、故障率低等優(yōu)點，在有色金屬選礦、冶金前段脫水以及后序的結晶和固液分離過程中應用較多。但在生產過程中，會經常出現(xiàn)各種故障，如抽力下降、真空度不夠等問題，造成生產效率降低，固液分離不充分。下面分別從水環(huán)式真空泵的工作原理、抽力降低原因進行分析，并針對各真空度達不到要求的原因提出改進措施。

1 水環(huán)式真空泵工作原理

水環(huán)真空泵是借助旋轉水環(huán)充當活塞作用從而使得泵腔容積產生相應變化進而借此實現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣整個過程的。轉子偏心地安裝在泵殼內，適量的水填充在泵體內作為工作介質。當泵內葉輪開始旋轉的時候，水會被葉輪向四周甩出，此時在離心力的作用下，水會形成一個等厚度封閉圓環(huán)（與泵殼形狀接近），此時水環(huán)空間與葉片會形成小空腔。在前半周旋轉過程中，受葉輪加速影響，葉輪中的水的圓周速度會增大，當從葉片頂端將水甩出的時候，此時水的速度會達到葉輪的圓周速度，從而擁有很大的動能。小空腔的容積此時會由小變大，并且和端蓋上的吸氣口兩者相通，此時氣體會被成功吸入到空腔之中。當吸完氣體后，小空腔則會隔絕吸氣口。在葉輪后半周旋轉過程中，水會再次進入葉輪，動能轉換為壓力能，速度下降，此刻小空腔內的容積會從大變小，進而使得氣體被壓縮，當小空腔連通了端蓋上的排氣口后，壓縮后的氣體經排氣口成功被排出泵外。

2 抽力降低原因分析

2.1 工作水溫度及流量對真空度及抽力的影響

工作水溫度及流量對水環(huán)式真空泵抽力及真空度有很大的影響。當水溫度升高時，如壓強不變，部分水就會汽化，泵體內水環(huán)也是這樣，溫度過高，會發(fā)生汽化現(xiàn)象，如果泵腔內汽化后的氣體與所抽的氣體混合、沖撞而排不出去，就會造成真空度過低或抽氣量達不到要求，因此降低工作水的溫度有利于真空泵的出力，但降低真空泵水環(huán)溫度必然加大供水量，水量大后又會造成水浪費大和真空泵過載，即耗水、耗電又不利于設備安全運行。

2.2 葉輪及與前后分配板間隙對真空度及抽力的影響

從水環(huán)式真空泵原理可以得出，葉輪旋轉前半圈為吸氣，后半圈為排氣。葉輪相對于兩側分配板在連續(xù)不斷地旋轉，分配板和真空泵兩側的殼體組成固定的吸氣室、排氣室，因此葉輪和分配板之間不能硬連接，必須留有一定的間隙。間隙過大，吸氣和排氣會發(fā)生斷路；間隙過小，葉輪和分配板容易卡死。調整的方法：將葉輪軸用頂絲頂?shù)饺~輪與對側分配板完全接觸，然后再退回來，測量軸走過的行程，將此行程除以2得出1/2的行程，再將軸頂回1/2，使兩側間距相等。隨著真空泵運行周期的延長，葉輪、分配板出現(xiàn)磨損、結垢等象，這是也需要調整間隙，否則不能保證有效的真空度。

2.3 通道堵塞對真空度及抽力的影響

與其他一些結構更為復雜的真空泵相比，水環(huán)真空泵的循環(huán)系統(tǒng)相對單一，氣路通道也相對較少。如果其進氣通道和出氣通道被堵塞了的話，其運行流量就會大大的降低。另外，管路漏氣、漏液以及阻力損失增加等原因，也會導致流量不足和抽力下降的故障出現(xiàn)。

2.4 機械故障對真空度影響

機械故障也是引起水環(huán)真空泵真空下降常見的一種故障。經常發(fā)生在泵體連接處機械密封不牢靠，管路及止回閥等發(fā)生故障等。在實際生產過程中，如出現(xiàn)盤根壓力不足或者軸端盤根數(shù)量不夠，就會有幾率導致軸端處發(fā)生漏氣，使外界空氣進入設備內部，對水環(huán)式真空泵的抽吸能力造成影響，導致真空度的下降。

3 改進措施

3.1 調整工作液的溫度或種類

工作水溫度及流量對真空泵抽真空有很大影響。溫度升高，則汽化壓力就會隨著升高。汽化壓力的上升從而嚴重影響了真空泵的抽氣效率。適當增加用水量或降低工作液的溫度，能有效地后推空氣泡的產生位置，提升真空泵的抽氣效率。

除了降低工作液的溫度外，還可以改換其它汽化壓力低的工作液，以提高泵的極限真空度，降低汽蝕的危害。比如可以將原先的工作液由水改成變壓器油，由于油的汽化壓力較高，使其極限真空度得到較大的提升。

3.2 調整和更換葉輪

在生產中出現(xiàn)真空度不足時，可先采取降低進水水溫的方法；如果效果不明顯，則需要對泵體轉子進行檢查，如轉子不平衡或轉子部件出現(xiàn)缺損，使得轉子質量偏心，轉子葉片長時間運行，葉片結水垢，造成轉子質量偏心。這時拆開泵體，檢查葉輪，出現(xiàn)缺損，立即更換。若葉輪外觀完好，水垢較大，除去水垢，調整位置。再次檢查葉輪完好情況。如無異常，回裝即可。

3.3 通道堵塞處理

除了對上述部位進行檢查，還需要定時對水環(huán)真空泵涉及通道進行檢查，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(fā)生，還要對水環(huán)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(yōu)質鋼材，或將水氣分離器管子直徑加粗，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。

3.4 機械故障的維修處理

最后機械故障也是引起水環(huán)真空泵真空度和抽力下降，其解決方法也很簡單。如檢查連接處機械密封是否牢靠，管路及止回閥等有無故障，都是有效的解決真空度不足的方法。在實際泵體工作，定時的檢查填料的松緊程度，及時調整，就能在一定的程度上防止流量不足。再有通過泵體結構分析，水環(huán)式真空泵是通過安裝在軸端處的盤根進行密封作業(yè)的，其設置的目的就是為了保證真空泵正常工作時的抽吸能力。如果發(fā)現(xiàn)軸端處發(fā)生漏氣現(xiàn)象，需及時維修或更換。

4 結束語

真空泵的真空度不足和抽力下降，主要是由于工作液溫度過高以及通道堵塞或泵體密封不良等原因所造成的。對于該問題，可采取適當降低進水水溫的措施、疏通通道，另外還需要對泵體密封配件進行定期檢查。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(xiàn)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續(xù)使用。

以上是使用水環(huán)式真空泵時抽力下降的原因分析，及改進措施。希望對設備維修人員有所借鑒和幫助，對實際操作者有所指導。