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【摘 要】水环真空泵由于具有结构紧凑、操作简便，对环境有着非常强的适应能力，因而在实际生产之中有着最为广泛的应用，然而水环真空泵在实际生产使用过程中，其存在的故障问题却制约着自身的有效使用。因此对水环真空泵存在的常见故障展开深入的研究分析是非常有必要的。
【关键词】水环真空泵;常见故障
1水环真空泵的工作原理
不同型号的水环真空泵尽管结构有所不同，但其基本原理都大致相同。水环真空泵中最典型的类型便是单级单作用、轴向吸排气的水环真空泵。单级单作用水环真空泵的结构有进气口、出气口、泵盖、泵壳、叶轮、隔板、电机等。在水环真空泵工作时，电机带动叶轮旋转，使得工作腔内的水在离心力的作用下形成水环。若水环适当，则形成的水环在上侧刚好与轮毂相切，在下侧刚好与叶轮顶端相接触。此时水环内表面、轮毂与叶片之间会形成一个个大小不等互不相通的月牙形空间。当电机驱动叶轮旋转时，图中右侧的月牙形空间的体积就会从小变大，从而使压力降低，与吸气孔相通时，气体就会被吸入;而当它的体积从大变小时，则气体就会被压缩，压力增大，当气体被压缩到一定程度时，使其与排气孔相通，气体就会被排出。由于补充水可以连续导入，水环基本可以保持恒温状态，而且还能吸收由于压缩气体产生的热量，所以这个过程也可以近似看作是一个等温过程。水环真空泵工作时的能量传递过程如下：在吸入侧，叶轮将能量传递给水，使其动能增加，并形成水环，之后水环的动能再转化成压能，并传递给气体，从而实现压缩排气的过程。水环真空泵的工作原理实际上和其他容积式泵的原理很相似，其区别之处只是水环真空泵能量传递的媒介是水环。由于受到饱和蒸汽压的限制，水环真空泵用水做工作液时极限压强只能达到2000～4000Pa。此外，水环真空泵效率低也是水环真空泵最为普遍的缺点，一般效率在35%左右。但是由于水环真空泵具有结构简单、占地面积小、等温压缩、维修方便等众多优点，所以在各行业得到了广泛的应用。
2水环真空泵常见故障及其处理
2.1進出气管道积水
在运行过程当中，水环真空泵和蒸汽凝气器是连通的，管道可能会由于水汽分离设备的工作漏洞，产生水汽积流。水环真空泵停止运行后，水汽就会逐渐的凝结，最终成为积水，一次所产生的积水可能较少，但是多次之后，积水就会增多，最终可能倒流回到真空泵，导致瞬间电压过大，烧毁电机。进出气管道积水的维修处理：首先，在日常的工作当中，要定时对水环真空泵进行检查，重点注意进出气管道有无积水的情况，及时将不多的积水清理。为了杜绝这样的故障再次发生，还要对水环真空泵的水气分离器进行改造和完善，如使用具有更高耐磨性和耐腐蚀性的优质钢材，或将水气分离器管筒直径加粗，为水气分离提供更大的空间等，从而减少水蒸汽积流，消除和预防积水故障。
2.2电动机启动异常或过热
首先电动机启动异常。“异常”指噪声过大或无法启动，原因可能是泵内（叶轮拖分配板内）存在异物、电动机供电压偏低、电动机缺相等问题。基于此，检查电动机的接线，避免存在缺相故障或供电故障等问题;如果真空泵长时间未运行，除了开端盖除锈外，还应当在内部增添除锈剂;必要时还应当将端盖打开，检查其内部是否存在杂物，调整好分配板和叶轮间的距离。其次电机过热。原因有三点，一为真空泵的供水量偏大，进而产生较大电机负荷;二为电动机存在缺相;三为排气孔被堵塞。针对此，仔细检查真空泵排气量的大小，如果涉及水量较大，则应适度调节供水阀门（调小）;电气工作者应全面检查电动机，避免存在缺相问题;仔细检查排气孔，如果存在不通畅一类问题，需实施疏通处理。
2.3真空度不足
导致水环真空泵系统真空度不足主要有以下几点原因：（1）水环工作不稳定。如果进水管发生了结垢以及进口电磁阀出现了堵塞情况的时候，泵工作水供应就会因此而出现不足，从而使得水环工作不稳定，此时泵由于偏离设计工况而运行，必然会存在出力下降的情况，进而导致系统真空度下降。应对方法是清除进水管结垢，并使进口电磁阀保持通畅。（2）进口单向阀失效。当阀片由于结垢、存在锈蚀后或发生卡涩吸不上去的时候，就会导致串气现象发生，即空气会从备用泵入口被吸入工作泵，从而使得泵功耗增加以及系统真空度发生下降。应对方法是清除阀片结垢或更换新的阀片。（3）密封不良。在轴端密封不良或密封失效的情况下，如果有外部空气被吸入了水环真空泵内，就会导致系统真空度发生下降情况，并伴随泵的两个进气管出现温度不相同等现象。应对方法是检查轴端，确保密封严实。有时密封水泄漏量会发生偏大的现象，如果误判是盘根压紧力不足所导致，进一步压紧盘根后，会导致摩擦力因此而增大，进而使得轴功率升高。此时真实原因可能是工作水量过大，所以压紧盘根不能盲目。
2.4真空泵汽蚀
在真空泵的运行当中，最常出现的故障就是叶轮转子的损坏，主要是叶片表面出现较多的麻点、孔洞，严重时会发生叶片断裂，产生设备的非计划停运，影响生产的正常运转。造成叶轮叶片的这些故障的原因主要为汽蚀现象。汽蚀的主要原因在于：在真空泵运行过程当中，存在负压区与正压区的交替变化，这是由其结构及运行原理所决定的，因此要想减轻甚至避免汽蚀的危害，就需要在结构上对其进行改进;另外也可以针对其运行原理采取一些措施。要防止水环真空泵在汽蚀状态下工作，可以采取的措施主要有两个方面：一个是管路设备的改进，如增加大气喷射器以及汽蚀保护管等;另一个是根据汽蚀的产生原理，采取相应的改进措施，如降低工作液温度、更换工作液以及正确选型等。
2.5阀片断裂
水环真空泵两个排气口分配器旁各装有一个阀片，作用是消除真空泵工作中可能发生的过压缩或压缩不足，避免泵的功耗增加和效率下降。阀片能在分配器和挡板之间沿轴向小距离移动。当泵内被压缩气体的压力小于泵出口的压力时，阀片向叶轮方向移动而紧贴在分配器上，阻止泵出口的空气进入小空腔，保证气体继续被压缩;当被压缩气体的压力大于泵出口压力时，气体通过排气口冲开阀片，使阀片上部摆开一个角度，以便于气体顺利排放出去。这样，阀片经常是下部紧贴在分配器上，上部摆开一个角度，被扭曲成“S”型，长时间扭曲导致阀片中间应力集中，产生疲劳破坏从中间断裂。阀片断裂后，会产生以下影响：（1）轴承发热，当一个阀片断裂时，叶轮两侧的压力将不平衡，转子产生轴向力，使球轴承负载加重，长时间运行会引起轴承温度升高。当两个阀片都断裂时，断裂的位置不完全一样，叶轮两侧的压力也有少量的不平衡，轴向力较一个阀片断裂时会有所减小，轴承温度有所下降，但仍较高。（2）轴功率上升，阀片不能按正确状态实现对分配器的合适覆盖度，将会有部分已排出的气体回流重新流入工作小腔，反复压缩、排放，引起能量损失，电机负荷升高。（3）真空度下降，当两侧阀片都断裂时，系统真空将急剧下降。阀片断裂后，必须及时更换，若一片阀片断裂后未及时更换，另一片阀片的使用寿命会大大缩短，短时期内也会发生断裂。
3结束语
在实际生产中，为了减少各种故障对生产的影响，除了采取上述的各种措施外，还要加强在线检查，出现问题及时采取相应措施进行处理。在泵停止运行后，要及时将泵体中的工作液清理干净，避免泵体结垢影响泵的性能及后序使用。
参考文献：
[1]张瑞霞，张瑞强.水环真空泵故障分析及处理方案[J].河南科技，2014，23：87.
[2]杨刚.水环真空泵现状分析及处理措施[J].广东化工，2016，4309：212-213.
[3]李腾，张田，罗显军，孟凡龙.水环真空泵阻水板断裂分析及改造[J].石油和化工设备，2017，2010：92-94.
（作者单位：河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心）
【关键词】水环真空泵;常见故障
1水环真空泵的工作原理
不同型号的水环真空泵尽管结构有所不同，但其基本原理都大致相同。水环真空泵中最典型的类型便是单级单作用、轴向吸排气的水环真空泵。单级单作用水环真空泵的结构有进气口、出气口、泵盖、泵壳、叶轮、隔板、电机等。在水环真空泵工作时，电机带动叶轮旋转，使得工作腔内的水在离心力的作用下形成水环。若水环适当，则形成的水环在上侧刚好与轮毂相切，在下侧刚好与叶轮顶端相接触。此时水环内表面、轮毂与叶片之间会形成一个个大小不等互不相通的月牙形空间。当电机驱动叶轮旋转时，图中右侧的月牙形空间的体积就会从小变大，从而使压力降低，与吸气孔相通时，气体就会被吸入;而当它的体积从大变小时，则气体就会被压缩，压力增大，当气体被压缩到一定程度时，使其与排气孔相通，气体就会被排出。由于补充水可以连续导入，水环基本可以保持恒温状态，而且还能吸收由于压缩气体产生的热量，所以这个过程也可以近似看作是一个等温过程。水环真空泵工作时的能量传递过程如下：在吸入侧，叶轮将能量传递给水，使其动能增加，并形成水环，之后水环的动能再转化成压能，并传递给气体，从而实现压缩排气的过程。水环真空泵的工作原理实际上和其他容积式泵的原理很相似，其区别之处只是水环真空泵能量传递的媒介是水环。由于受到饱和蒸汽压的限制，水环真空泵用水做工作液时极限压强只能达到2000～4000Pa。此外，水环真空泵效率低也是水环真空泵最为普遍的缺点，一般效率在35%左右。但是由于水环真空泵具有结构简单、占地面积小、等温压缩、维修方便等众多优点，所以在各行业得到了广泛的应用。
2水环真空泵常见故障及其处理
2.1進出气管道积水
在运行过程当中，水环真空泵和蒸汽凝气器是连通的，管道可能会由于水汽分离设备的工作漏洞，产生水汽积流。水环真空泵停止运行后，水汽就会逐渐的凝结，最终成为积水，一次所产生的积水可能较少，但是多次之后，积水就会增多，最终可能倒流回到真空泵，导致瞬间电压过大，烧毁电机。进出气管道积水的维修处理：首先，在日常的工作当中，要定时对水环真空泵进行检查，重点注意进出气管道有无积水的情况，及时将不多的积水清理。为了杜绝这样的故障再次发生，还要对水环真空泵的水气分离器进行改造和完善，如使用具有更高耐磨性和耐腐蚀性的优质钢材，或将水气分离器管筒直径加粗，为水气分离提供更大的空间等，从而减少水蒸汽积流，消除和预防积水故障。
2.2电动机启动异常或过热
首先电动机启动异常。“异常”指噪声过大或无法启动，原因可能是泵内（叶轮拖分配板内）存在异物、电动机供电压偏低、电动机缺相等问题。基于此，检查电动机的接线，避免存在缺相故障或供电故障等问题;如果真空泵长时间未运行，除了开端盖除锈外，还应当在内部增添除锈剂;必要时还应当将端盖打开，检查其内部是否存在杂物，调整好分配板和叶轮间的距离。其次电机过热。原因有三点，一为真空泵的供水量偏大，进而产生较大电机负荷;二为电动机存在缺相;三为排气孔被堵塞。针对此，仔细检查真空泵排气量的大小，如果涉及水量较大，则应适度调节供水阀门（调小）;电气工作者应全面检查电动机，避免存在缺相问题;仔细检查排气孔，如果存在不通畅一类问题，需实施疏通处理。
2.3真空度不足
导致水环真空泵系统真空度不足主要有以下几点原因：（1）水环工作不稳定。如果进水管发生了结垢以及进口电磁阀出现了堵塞情况的时候，泵工作水供应就会因此而出现不足，从而使得水环工作不稳定，此时泵由于偏离设计工况而运行，必然会存在出力下降的情况，进而导致系统真空度下降。应对方法是清除进水管结垢，并使进口电磁阀保持通畅。（2）进口单向阀失效。当阀片由于结垢、存在锈蚀后或发生卡涩吸不上去的时候，就会导致串气现象发生，即空气会从备用泵入口被吸入工作泵，从而使得泵功耗增加以及系统真空度发生下降。应对方法是清除阀片结垢或更换新的阀片。（3）密封不良。在轴端密封不良或密封失效的情况下，如果有外部空气被吸入了水环真空泵内，就会导致系统真空度发生下降情况，并伴随泵的两个进气管出现温度不相同等现象。应对方法是检查轴端，确保密封严实。有时密封水泄漏量会发生偏大的现象，如果误判是盘根压紧力不足所导致，进一步压紧盘根后，会导致摩擦力因此而增大，进而使得轴功率升高。此时真实原因可能是工作水量过大，所以压紧盘根不能盲目。
2.4真空泵汽蚀
在真空泵的运行当中，最常出现的故障就是叶轮转子的损坏，主要是叶片表面出现较多的麻点、孔洞，严重时会发生叶片断裂，产生设备的非计划停运，影响生产的正常运转。造成叶轮叶片的这些故障的原因主要为汽蚀现象。汽蚀的主要原因在于：在真空泵运行过程当中，存在负压区与正压区的交替变化，这是由其结构及运行原理所决定的，因此要想减轻甚至避免汽蚀的危害，就需要在结构上对其进行改进;另外也可以针对其运行原理采取一些措施。要防止水环真空泵在汽蚀状态下工作，可以采取的措施主要有两个方面：一个是管路设备的改进，如增加大气喷射器以及汽蚀保护管等;另一个是根据汽蚀的产生原理，采取相应的改进措施，如降低工作液温度、更换工作液以及正确选型等。
2.5阀片断裂
水环真空泵两个排气口分配器旁各装有一个阀片，作用是消除真空泵工作中可能发生的过压缩或压缩不足，避免泵的功耗增加和效率下降。阀片能在分配器和挡板之间沿轴向小距离移动。当泵内被压缩气体的压力小于泵出口的压力时，阀片向叶轮方向移动而紧贴在分配器上，阻止泵出口的空气进入小空腔，保证气体继续被压缩;当被压缩气体的压力大于泵出口压力时，气体通过排气口冲开阀片，使阀片上部摆开一个角度，以便于气体顺利排放出去。这样，阀片经常是下部紧贴在分配器上，上部摆开一个角度，被扭曲成“S”型，长时间扭曲导致阀片中间应力集中，产生疲劳破坏从中间断裂。阀片断裂后，会产生以下影响：（1）轴承发热，当一个阀片断裂时，叶轮两侧的压力将不平衡，转子产生轴向力，使球轴承负载加重，长时间运行会引起轴承温度升高。当两个阀片都断裂时，断裂的位置不完全一样，叶轮两侧的压力也有少量的不平衡，轴向力较一个阀片断裂时会有所减小，轴承温度有所下降，但仍较高。（2）轴功率上升，阀片不能按正确状态实现对分配器的合适覆盖度，将会有部分已排出的气体回流重新流入工作小腔，反复压缩、排放，引起能量损失，电机负荷升高。（3）真空度下降，当两侧阀片都断裂时，系统真空将急剧下降。阀片断裂后，必须及时更换，若一片阀片断裂后未及时更换，另一片阀片的使用寿命会大大缩短，短时期内也会发生断裂。
3结束语
在实际生产中，为了减少各种故障对生产的影响，除了采取上述的各种措施外，还要加强在线检查，出现问题及时采取相应措施进行处理。在泵停止运行后，要及时将泵体中的工作液清理干净，避免泵体结垢影响泵的性能及后序使用。
参考文献：
[1]张瑞霞，张瑞强.水环真空泵故障分析及处理方案[J].河南科技，2014，23：87.
[2]杨刚.水环真空泵现状分析及处理措施[J].广东化工，2016，4309：212-213.
[3]李腾，张田，罗显军，孟凡龙.水环真空泵阻水板断裂分析及改造[J].石油和化工设备，2017，2010：92-94.
（作者单位：河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心）