水环真空泵原理与故障

　　水环真空泵因其结构紧凑、操作简单、对环境适应性强而在实际生产中得到最广泛的应用。然而，水环真空泵的故障问题限制了其在实际生产和使用中的有效使用。因此，对水环真空泵常见故障进行深入研究和分析是非常必要的。

　　1.水环真空泵的工作原理

虽然不同类型的水环真空泵具有不同的结构，但它们的基本原理基本相同。水环最典型的真空泵类型是单级单作用水环真空泵，具有轴向吸入和排出。单级单作用水环真空泵的结构包括进气口、出气口、泵盖、泵壳、叶轮、挡板、电机等。真空泵工作时水环，电机带动叶轮旋转，使工作室内的水在离心力的作用下形成水环。如果水环合适，成型的水环正好与上侧的轮毂相切，并且正好与下侧的叶轮顶端接触。此时水环，在内表面、轮毂和叶片之间将形成不同尺寸的新月形空间，并且没有连通。当电机带动叶轮旋转时，图中右侧月牙形空间的体积将由小到大，从而降低压力。当与吸气孔连通时，气体将被吸入。然而，当它的体积从大变小时，气体将被压缩，压力将增加。当气体被压缩到一定程度时，它将与排气孔连通，气体将被排出。由于补充水可以连续引入，水环可以基本上保持恒温状态，并且还可以吸收压缩气体产生的热量，所以该过程也可以近似视为等温过程。

　　水环真空泵运行时的能量传递过程如下:在吸入侧，叶轮将能量传递给水，增加其动能并形成水环，然后水环动能转化为压力能转化并转化为气体，从而实现压缩和排气的过程。水环真空泵的工作原理实际上与其他容积式泵非常相似，只是水环真空泵的能量传递介质是水环。由于饱和蒸汽压的限制，当真空泵使用水作为工作流体时，极限压力只能达到2000 ~ 4000帕。另外，水环真空泵效率低也是水环真空泵最常见的缺陷，一般效率约为35%。然而，水环真空泵具有结构简单、占地面积小、等温压缩和维修方便等优点，因此在各行业得到了广泛的应用。

　　2.水环真空泵常见故障及处理

　　2.1进气和出气管道积水

　　运行中，水环真空泵与蒸汽冷凝器连接，由于水汽分离设备的工作漏洞，管道可能产生水汽积聚流。水环真空泵停止运行后，水蒸气将逐渐冷凝并最终变成积水。一次产生的累积水可能较少，但多次之后，累积水将增加并最终流回真空泵，导致瞬时电压过高和电机燃烧。进气和出气管道积水的维护和处理:首先，在日常工作中，应定期检查水环真空泵，特别注意进气和出气管道有无积水，以便及时清理少量积水。为防止此类故障再次发生，应对水环真空泵的水气分离器进行改造和完善，如采用耐磨性和耐腐蚀性更高的优质钢材，或加大水气分离器的管径，为水气分离提供更多空间，以减少水汽积聚，消除和防止积水故障。

　　2.2电机异常启动或过热

　　首先，马达启动异常。“异常”是指噪音过大或启动失败，这可能是由于泵内(叶轮阻力分配板内)有异物、电机供电电压低和电机不相等造成的。在此基础上，检查电机的接线，以避免相位故障或电源故障等问题。如果真空泵长时间不运转，除了对开口盖进行除锈外，还应在里面加入除锈剂。必要时，还应打开端盖，检查其中是否有杂物，并调整分配板与叶轮之间的距离。其次，电机过热。有三个原因。一是真空泵的供水量过大，导致电机负载过大。第二，电机缺相。第三，通风口被堵住了。有鉴于此，请仔细检查真空泵的排气容积。如果涉及的水量较大，应适当调整(减少)供水阀;电工应全面检查电机，避免缺相。仔细检查通风孔。如果有任何问题如堵塞，疏通它。

　　2.3缺乏真空

水环真空泵系统真空不足有几个主要原因:

　　(1) 水环工作不稳定。如果进水管结垢，进口电磁阀堵塞，泵的工作水供应将不足，从而使水环不稳定。此时，由于偏离设计工作条件，泵的输出将不可避免地下降，这将导致系统真空下降。响应方法是清除进水管中的污垢，并保持入口电磁阀通畅。

　　(2)入口止回阀失效。当阀板因结垢、腐蚀或堵塞而无法吸起时，会出现空气错流现象，即空气会从备用泵的入口被吸入工作泵，从而增加泵的功耗，降低系统的真空度。对策是清除阀板的结垢或更换新的。

　　(3)密封不良。在轴端密封不良或密封失效的情况下，如果外部空气被吸入水环真空泵，系统的真空度会下降，泵的两个进气管的温度会不同。应对措施是检查轴端，确保密封紧密。有时密封水的泄漏会太大。如果判断错误是由于填料压缩力不足造成的，填料的进一步压缩将导致摩擦力增加和轴功率进一步增加。此时，真正的原因可能是工作水量太大，所以压紧填料不能盲目。

　　2.4真空泵的气蚀

在真空泵运行过程中，最常见的故障是叶轮转子的损坏，这主要是由于叶片表面存在许多麻点和孔洞。在严重情况下，会发生叶片断裂，导致设备非计划停机，影响生产的正常运行。叶轮叶片这些故障的主要原因是气蚀。气蚀的主要原因是真空泵运行过程中，负压区和正压区之间有交替变化，这是由其结构和工作原理决定的。因此，为了减少甚至避免空化的危害，有必要对其结构进行改进。此外，可根据其工作原理采取一些措施。为了防止水环真空泵在气蚀状态下工作，可以采取两种措施:一是改进管道设备，如增加空气喷射器和气蚀保护管等。二是根据空化的产生原理采取相应的改进措施，如降低工作流体的温度、更换工作流体和选择合适的类型。

　　2.5阀板破裂

　　水环阀板安装在真空泵的两个排气口分配器的旁边。其功能是消除真空泵运行过程中可能出现的过压缩或欠压缩，并防止泵的功耗增加和效率降低。阀板可以沿着分配器和挡板之间的轴向小距离移动。当泵内压缩气体的压力小于泵出口处的压力时，阀板向叶轮移动并紧贴分配器，以防止空气在泵出口处形成小空腔进入，并确保气体继续被压缩;当压缩气体的压力大于泵出口压力时，气体通过排气口冲刷阀板，使阀板的上部以一定角度摆动，以利于气体的顺利排出。通过这种方式，阀板的下部通常紧密地连接到分配器上，而上部以一定角度展开并扭曲成“S”形。长期扭曲导致应力集中在阀板的中部，导致疲劳损坏和中部断裂。阀板破裂后，将出现以下影响:

　　(1)轴承过热。当阀板破裂时，叶轮两侧的压力将不平衡，转子将产生轴向力，这将增加滚珠轴承的负荷。长期运行会导致轴承温度升高。两个阀板断裂时，断裂位置不完全相同，叶轮两侧的压力也略有不平衡，轴向力比一个阀板断裂时减小，轴承温度降低，但仍较高。

　　(2)当轴功率上升时，阀板无法按照正确的状态实现分配器的适当覆盖，部分废气将再次回流到工作室，反复压缩和排放，造成能量损失，增加电机负载。

　　(3)真空度下降。当两侧的阀板破裂时，系统真空将急剧下降。阀板损坏后，必须及时更换。如果一个阀板损坏后不及时更换，另一个阀板的使用寿命将大大缩短，并且在短时间内就会发生断裂。

　　在实际生产中，为了减少各种故障对生产的影响，除采取上述各种措施外，还应加强在线检查，并采取相应措施及时处理问题。泵停止运行后，应及时清理泵体内的工作流体，防止泵体结垢影响泵的性能和后续使用。