水環真空泵常見故障分析及應對措施探討

張玉杰

摘要：水環真空泵是常見的真空泵類型，被廣泛應用于工業制造領域。從設備運轉效率而言，保持水環真空泵的長期穩定運行，不僅是發揮設備價值的必然，更是企業提升效率的重要基礎。因此，全面掌握水環真空泵故障的維修方法，將有助于提升企業生產效率，本文以2BE型水環真空泵常見故障為例加以分析，并提出相應的應用措施，以提升設備保障能力。

關鍵詞：水環真空泵;常見故障;應用措施

前言

在工業技術的快速發展背景下，真空泵技術也獲得了快速提升，并被廣泛應用于石油化工、制藥及卷煙生產等工業領域。水環真空泵基于簡便操作及緊湊結構，適應大部分的生產環境，有效滿足了企業生產需求。但面對水環真空泵的故障，同樣需要引起高度重視，在使用過程中減少故障，保障設備的正常、高效運行。因此，對水環真空泵存在的常見故障探討，顯得尤為必要且不可或缺。

1 水環真空泵工作原理

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

水環真空泵運行時，部分液體會在熱量的影響下轉化為氣體被排出，因此需要保證真空泵供水的連續性。水環真空泵內部由于以水環為載體，并無金屬摩擦生成機制，無需考慮潤滑問題，其使用壽命也得到了一定保證。但其應用劣勢也相對突出，即使用能效相對偏低，僅為30%-50%之間，真空度較低且受限于飽和蒸氣壓。

圖1 2BE型水環真空泵工作原理

2 水環真空泵的常見故障分析

2.1 真空泵汽蝕

汽蝕現象是水環真空泵的常見問題，即當液體在受到局部壓力時產生汽化壓力時，液體中的氣核長大變為氣泡，在真空泵持續運轉的過程中，受通道內部壓力變化的影響，將使氣泡產生流動和潰滅等現象，其所產生的作用力將嚴重影響真空泵部件，從而引發真空泵部件損壞。尤其是在真空泵持續的運轉狀態下，空化氣泡急劇增加，大幅增加了其撞擊葉輪的頻率，最高可達上萬次/秒，并且其形成的壓力也高達30 MPa以上。如果不能得到有效的控制，勢必影響真空泵材料的抗疲勞性能，從而產生腐蝕問題并導致大量的麻點缺陷，嚴重時甚至形成較大空洞。

2.2 軸承溫度過高

在水環真空泵的運行中，時常會產生軸承溫度過高問題，對設備安全及效率產生影響。綜合原因包括如下方面：一是閥片發生斷裂。引發葉輪兩側受力不均衡問題，從而產生軸向力，進而增加軸承的負擔，在長時間的運行下導致升溫。二是軸承的間隙過小。真空泵在運行中，主要依賴于機械能的作用，在此過程中的軸承之間會產生摩擦力，而過小的軸承間隙將使運行的摩擦力大幅增加，導致溫度升高。三是設備振動過大。在真空泵的運行過程中，受泵體或軸承振動而影響軸承功率轉化，并導致軸承發熱。

2.3 真空度下降

真空度是衡量水環真空泵的重要指標，一旦在運行中的真空度下降，必然導致電流量增加，并使冷卻器的工作負擔增加，大幅降低其熱轉換效率，這將使真空泵無法滿足企業生產需求。事實上，設備真空度具有嚴格要求，其決定因素大部分來源于真空泵內的水位，如果加沙過多或者過少，都將導致水與氣體分離困難，無法在泵內形成水環，進而直接導致真空度的下降。另外，真空泵內閥片的斷裂或者破損，同樣會影響設備真空度的有效形成，使氣體重新回到腔內，造成多余的循環過程，降低系統的真空度。

3 水環真空泵的常見故障處理

3.1 真空泵汽蝕的處理

隨著現代工業生產效率的提升，真空泵的長期穩定運行極為重要。但如果真空泵長期處于汽蝕狀態，勢必會增加設備運行安全，導致噪音及振動等問題，最終損壞水環真空泵的內部部件。因此，要實現對汽蝕問題的處理，必須從兩個方面進行優化，一是管路設備的優化，即從增加大氣噴射器或者汽蝕保護管，使真空泵在運行過程中，借助閥門調節的作用，引入外部壓力較高的氣體，對氣泡破裂而產生的空間進行填充，從而消除部分空化氣泡，以弱化對設備內部的影響，使泵體內部的沖擊力達到可控范圍，最終起到保護部件的效果。二是注重對設備的優化。依據汽蝕產生的原理進行科學的改進，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，能夠有效控制被抽對象的真空度，依托對真空泵吸入壓力的適應調節，緩解真空泵汽蝕所帶來的影響。

3.2 運轉溫度升高

根據水環真空泵運轉溫度升高的特征看，其誘因相對復雜，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轉的關鍵部件，一旦出現閥片斷裂，必然引發兩端葉輪壓力的變化，在增加軸承負載的同時產生軸向力，導致內部循環失衡且溫度升高。因而，要想恢復葉輪運轉的平衡，必須要及時對閥片進行更換。二是軸端密封部位受損。這一部件如果出現損壞，將會導致真空泵密封性下降，出現空氣隨間隙進行泵腔，使設備吸氣與排氣功能受到不同程度影響，嚴重影響設備運轉效率。另外，在單側填料受損的情況下，兩端葉輪壓力也會受到影響，無形之中增加軸承負荷，使運行溫度出現異常。在處理方法選擇上，應對設備的運行環節密封性進行檢查，將密封水泄漏量控制在5-10滴/min內，同時對檢測密封水孔道實施檢查，確保暢通。

3.3 運行流量降低

水環真空泵依賴其操作簡單、結構緊湊的特性，得到了廣泛的應用。但相較于復雜的真空泵而言，其循環系統的簡易性也極易引發進、出氣通道的阻塞，從而使進、出氣的流量受到影響，使真空泵的使用效率下降。因此，在對水環真空泵的運行效率提升中，首先要進行管中的檢查與維護，避免因漏氣、漏液或阻力損失導致的流量不足。一般情況下，流量不足是引發運行流量降低的常見因素，這就要從機械密封檢查入手，對管路及止回閥進行故障排除。在真空泵運行時，需要結合實際對填料松緊程度進行定期檢查，以防范潛在風險的產生。另外，為解決葉輪與分配板之間的間隙過大的問題，應控制好加水的頻率和水量，并及時清理管道積水和更換損壞部件。

4 結束語

總而言之，隨著社會工業制造領域的發展，對水環真空泵的普及程度日益提高，也為企業的有序、高效生產提供了支持。因此，在設備的運行中要盡量避免故障產生，加強對運行優化和常見故障排除，做好日常維護保養工作，總結故障經驗教訓，掌握真空泵的故障特征，學會排除故障，做到早發現、早處理，進行預防性維檢，保障設備的可靠運行。

參考文獻：

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[2]邱偉平，揭擇輝，姚吉飛.水環真空泵常見故障分析[J].化學工程與裝備，2019（02）：192-193.