1.水(shui)環真空泵的工作原理
雖然不同類型的水環真空泵有不同的結構,但它們的基本原理基本相同。水環最典型的真空泵是單級單作用水環真空泵,具有軸向吸入和排出。單級單作用水環真空泵的結構包括進氣口、出氣口、泵蓋、泵殼、葉輪、隔板、電機等。水環真空泵工作時,電機帶動葉輪旋轉,使工作室內的水在離心力的作用下形成水環。如果水環合適,則形成的水環正好與上側的輪轂相切,并且正好接觸下側的葉輪頂端。此時,在水環,輪轂的內表面和葉片之間將形成不同尺寸且彼此不連通的新月形空間。當電機帶動葉輪旋轉時,右側月牙形空間的體積將由小到大,從而降低壓力。當與吸氣孔連通時,氣體將被吸入。然而,當它的體積從大變小時,氣體將被壓縮,壓力將增加。當氣體被壓縮到一定程度時,它將與排氣孔連通,氣體將被排出。由于補充水可以連續引入,水環基本上可以保持恒溫狀態,也可以吸收壓縮氣體產生的熱量,所以這個過程也可以近似地視為等溫過程。
水(shui)(shui)環(huan)真空泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量傳(chuan)遞(di)過程如下:在吸入側(ce),葉(xie)輪將能(neng)(neng)(neng)量傳(chuan)遞(di)給(gei)水(shui)(shui)以增加(jia)其動能(neng)(neng)(neng)并形成水(shui)(shui)環(huan),然后水(shui)(shui)環(huan)動能(neng)(neng)(neng)轉(zhuan)化為壓(ya)(ya)力能(neng)(neng)(neng)轉(zhuan)化并傳(chuan)遞(di)給(gei)氣體,從而實現壓(ya)(ya)縮和(he)排氣的(de)(de)過程。水(shui)(shui)環(huan)真空泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)工作(zuo)原理(li)實際上與其他容積(ji)泵(beng)(beng)(beng)(beng)非常相似,只是水(shui)(shui)環(huan)是水(shui)(shui)環(huan)真空泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量傳(chuan)遞(di)介質。由于飽(bao)和(he)蒸汽(qi)壓(ya)(ya)的(de)(de)限(xian)制,以水(shui)(shui)為工作(zuo)流體的(de)(de)水(shui)(shui)環(huan)真空泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)極限(xian)壓(ya)(ya)力只能(neng)(neng)(neng)達到(dao)2000
~
4000帕。此(ci)外,水(shui)(shui)環(huan)真空泵(beng)(beng)(beng)(beng)效率低(di)也是水(shui)(shui)環(huan),真空泵(beng)(beng)(beng)(beng)最常見的(de)(de)缺陷,一般效率約為35%。然而,由于水(shui)(shui)環(huan)真空泵(beng)(beng)(beng)(beng)具(ju)有結構簡單(dan)、占地面積(ji)小、等(deng)溫壓(ya)(ya)縮和(he)維修方(fang)便等(deng)優(you)點(dian),因此(ci)在各行各業(ye)得(de)到(dao)了(le)廣泛的(de)(de)應用(yong)。
2.水環真空(kong)泵常(chang)見(jian)故障及處理(li)
2.1進氣和出氣管道積水
運(yun)行過程中,水(shui)(shui)(shui)(shui)環(huan)真(zhen)空(kong)(kong)泵(beng)(beng)與(yu)蒸汽(qi)冷(leng)凝器(qi)連(lian)接,由于(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)分離(li)設備(bei)的(de)工作漏洞,管道(dao)可能產(chan)生水(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)積(ji)(ji)(ji)聚(ju)流。水(shui)(shui)(shui)(shui)環(huan)真(zhen)空(kong)(kong)泵(beng)(beng)停止(zhi)運(yun)行后,水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣會(hui)逐漸凝結,最終變成積(ji)(ji)(ji)水(shui)(shui)(shui)(shui)。一次(ci)(ci)(ci)產(chan)生的(de)累(lei)積(ji)(ji)(ji)水(shui)(shui)(shui)(shui)可能較少,但多(duo)次(ci)(ci)(ci)之后,累(lei)積(ji)(ji)(ji)水(shui)(shui)(shui)(shui)將增加(jia)并最終返回(hui)真(zhen)空(kong)(kong)泵(beng)(beng),導致瞬(shun)時(shi)(shi)電(dian)壓過高和(he)(he)電(dian)機燃燒。進氣和(he)(he)出(chu)氣管道(dao)積(ji)(ji)(ji)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)維護和(he)(he)處理:首先(xian),在日常工作中,應(ying)定(ding)期檢查(cha)水(shui)(shui)(shui)(shui)環(huan)真(zhen)空(kong)(kong)泵(beng)(beng),特別注意進氣和(he)(he)出(chu)氣管道(dao)有無積(ji)(ji)(ji)水(shui)(shui)(shui)(shui),以便及時(shi)(shi)清理少量(liang)積(ji)(ji)(ji)水(shui)(shui)(shui)(shui)。為防(fang)止(zhi)此(ci)類故障再次(ci)(ci)(ci)發生,水(shui)(shui)(shui)(shui)環(huan)真(zhen)空(kong)(kong)泵(beng)(beng)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)氣分離(li)器(qi)應(ying)進行改造(zao)和(he)(he)完善(shan),如采用耐磨性和(he)(he)耐腐蝕(shi)性更(geng)高的(de)優質鋼材,或加(jia)大(da)水(shui)(shui)(shui)(shui)氣分離(li)管的(de)直徑,為水(shui)(shui)(shui)(shui)氣分離(li)提供(gong)更(geng)大(da)的(de)空(kong)(kong)間(jian),以減少水(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)積(ji)(ji)(ji)聚(ju),消除(chu)和(he)(he)防(fang)止(zhi)積(ji)(ji)(ji)水(shui)(shui)(shui)(shui)故障。
2.2電機(ji)啟動異常(chang)或(huo)過熱(re)
首(shou)先,馬達啟動異(yi)(yi)常(chang)。“異(yi)(yi)常(chang)”是(shi)(shi)指噪(zao)音過大或啟動失敗,這可能(neng)是(shi)(shi)由于(yu)泵(beng)內(葉(xie)輪阻力分配(pei)板內)有(you)異(yi)(yi)物(wu)、電機(ji)(ji)(ji)供電電壓(ya)低和電機(ji)(ji)(ji)不(bu)相(xiang)等造成的。在(zai)此基礎(chu)上(shang),檢(jian)(jian)查(cha)(cha)電機(ji)(ji)(ji)的接(jie)線,以(yi)避(bi)免相(xiang)位故(gu)障(zhang)或電源故(gu)障(zhang)等問(wen)(wen)題。如果(guo)真(zhen)空泵(beng)長時間(jian)不(bu)運轉,除(chu)了(le)對開口蓋(gai)進行除(chu)銹(xiu)外,還應在(zai)里(li)面加(jia)入除(chu)銹(xiu)劑(ji)。必要時,還應打開端蓋(gai),檢(jian)(jian)查(cha)(cha)其中是(shi)(shi)否有(you)雜物(wu),并調整分配(pei)板與葉(xie)輪之間(jian)的距離。其次,電機(ji)(ji)(ji)過熱。有(you)三(san)個原(yuan)因。一是(shi)(shi)真(zhen)空泵(beng)的供水(shui)(shui)量過大,導致電機(ji)(ji)(ji)負載過大。第二,電機(ji)(ji)(ji)缺相(xiang)。第三(san),通(tong)風口被堵(du)住了(le)。有(you)鑒于(yu)此,請仔細(xi)檢(jian)(jian)查(cha)(cha)真(zhen)空泵(beng)的排氣(qi)容積。如果(guo)涉(she)及的水(shui)(shui)量較大,應適當(dang)調整(減少)供水(shui)(shui)閥;電工應全面檢(jian)(jian)查(cha)(cha)電機(ji)(ji)(ji),避(bi)免缺相(xiang)。仔細(xi)檢(jian)(jian)查(cha)(cha)通(tong)風孔。如果(guo)有(you)任何問(wen)(wen)題如堵(du)塞,疏通(tong)它。
2.3缺乏真空
水環(huan):真空泵系統真空不(bu)足有(you)幾(ji)個主要原因:
(1)水(shui)(shui)環的(de)工作不穩(wen)定。如果進(jin)水(shui)(shui)管結垢,進(jin)口(kou)電(dian)磁(ci)閥(fa)堵塞,泵的(de)工作水(shui)(shui)供應(ying)將(jiang)不足,從而使(shi)水(shui)(shui)環不穩(wen)定。此時(shi),由于偏離設(she)計工作條(tiao)件(jian),泵的(de)輸出將(jiang)不可避(bi)免(mian)地下降(jiang),這將(jiang)導致系統真(zhen)空下降(jiang)。響應(ying)方法是清除進(jin)水(shui)(shui)管中的(de)污垢,并保持(chi)入口(kou)電(dian)磁(ci)閥(fa)通暢。
(2)入(ru)(ru)口止回閥(fa)失效(xiao)。當閥(fa)板因(yin)結(jie)(jie)垢(gou)、腐蝕或堵塞而(er)無法吸起時,會出現(xian)空(kong)氣(qi)錯(cuo)流現(xian)象,即空(kong)氣(qi)會從(cong)(cong)備用(yong)泵的(de)入(ru)(ru)口被吸入(ru)(ru)工作泵,從(cong)(cong)而(er)增加(jia)泵的(de)功耗,降低系統的(de)真空(kong)度。對策是清除(chu)閥(fa)板的(de)結(jie)(jie)垢(gou)或更換新(xin)的(de)。
(3)密封(feng)不良。在軸(zhou)端(duan)密封(feng)不良或密封(feng)失效(xiao)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),如果(guo)外部空氣被吸入水(shui)(shui)環(huan)真(zhen)空泵(beng),系統的(de)(de)(de)真(zhen)空度(du)會下(xia)降(jiang),泵(beng)的(de)(de)(de)兩(liang)個進(jin)(jin)氣管的(de)(de)(de)溫度(du)會不同。應對措施是(shi)檢查軸(zhou)端(duan),確(que)保(bao)密封(feng)緊(jin)密。有時密封(feng)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)泄漏會太大(da)。如果(guo)判斷錯(cuo)誤是(shi)由于填(tian)料(liao)壓縮力不足造成的(de)(de)(de),填(tian)料(liao)的(de)(de)(de)進(jin)(jin)一步壓縮將導致(zhi)摩擦力增(zeng)(zeng)加(jia)和軸(zhou)功率進(jin)(jin)一步增(zeng)(zeng)加(jia)。此時,真(zhen)正的(de)(de)(de)原因可(ke)能是(shi)工作水(shui)(shui)量太大(da),所以(yi)壓緊(jin)填(tian)料(liao)不能盲目。
2.4真空泵的氣蝕
在(zai)(zai)真空(kong)泵(beng)運行(xing)過(guo)程中(zhong),最常見(jian)的故(gu)障是(shi)(shi)葉(xie)輪轉子的損壞(huai),這主(zhu)(zhu)要是(shi)(shi)由(you)于葉(xie)片表面存在(zai)(zai)許多麻點和(he)孔洞。在(zai)(zai)嚴(yan)重(zhong)情況下,會發生葉(xie)片斷(duan)裂,導致設(she)備(bei)非計劃(hua)停機(ji),影響生產的正(zheng)(zheng)常運行(xing)。葉(xie)輪葉(xie)片這些故(gu)障的主(zhu)(zhu)要原(yuan)因(yin)是(shi)(shi)氣蝕(shi)。產生氣穴(xue)現(xian)象的主(zhu)(zhu)要原(yuan)因(yin)是(shi)(shi)真空(kong)泵(beng)運行(xing)過(guo)程中(zhong),負壓區和(he)正(zheng)(zheng)壓區,之(zhi)間存在(zai)(zai)交替變化(hua),這是(shi)(shi)由(you)其結(jie)構(gou)(gou)和(he)工(gong)(gong)作原(yuan)理決定的。因(yin)此,為(wei)(wei)了減(jian)少甚至避(bi)免空(kong)化(hua)的危害,有必要對其結(jie)構(gou)(gou)進(jin)(jin)行(xing)改(gai)進(jin)(jin)。此外,可根(gen)(gen)據(ju)其工(gong)(gong)作原(yuan)理采取一些措(cuo)(cuo)施(shi)(shi)(shi)。為(wei)(wei)了防止水環(huan)真空(kong)泵(beng)在(zai)(zai)氣蝕(shi)條件下工(gong)(gong)作,可以(yi)采取兩種措(cuo)(cuo)施(shi)(shi)(shi):一是(shi)(shi)改(gai)進(jin)(jin)管(guan)道設(she)備(bei),如增加空(kong)氣噴(pen)射器(qi)和(he)氣蝕(shi)保護管(guan)等。二(er)是(shi)(shi)根(gen)(gen)據(ju)空(kong)化(hua)的產生原(yuan)理采取相應的改(gai)進(jin)(jin)措(cuo)(cuo)施(shi)(shi)(shi),如降低工(gong)(gong)作流(liu)(liu)體(ti)的溫度、更(geng)換(huan)工(gong)(gong)作流(liu)(liu)體(ti)和(he)選擇(ze)合適的類型。
2.5閥板(ban)破裂
在水環(huan)真(zhen)空泵(beng)的(de)(de)兩(liang)個(ge)排氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)口分配器(qi)的(de)(de)旁邊分別設有(you)閥(fa)(fa)板(ban)(ban),閥(fa)(fa)板(ban)(ban)用于(yu)消除真(zhen)空泵(beng)運行過程中(zhong)(zhong)可(ke)能出(chu)現的(de)(de)過壓(ya)縮或欠壓(ya)縮,避免泵(beng)的(de)(de)功耗(hao)增加和效率降低。閥(fa)(fa)板(ban)(ban)可(ke)以(yi)(yi)沿著分配器(qi)和擋板(ban)(ban)之間(jian)的(de)(de)軸向小(xiao)(xiao)距離移動。當泵(beng)內壓(ya)縮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)壓(ya)力(li)(li)(li)小(xiao)(xiao)于(yu)泵(beng)出(chu)口壓(ya)力(li)(li)(li)時,閥(fa)(fa)板(ban)(ban)向葉輪(lun)移動,緊貼分配器(qi),防止(zhi)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)進入(ru)在泵(beng)出(chu)口處(chu)形(xing)成小(xiao)(xiao)腔,保證氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體繼(ji)續壓(ya)縮;當壓(ya)縮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)壓(ya)力(li)(li)(li)大于(yu)泵(beng)出(chu)口壓(ya)力(li)(li)(li)時,氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體通過排氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)口沖刷閥(fa)(fa)板(ban)(ban),使閥(fa)(fa)板(ban)(ban)的(de)(de)上部(bu)以(yi)(yi)一(yi)定(ding)角度擺動,以(yi)(yi)利于(yu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)順利排出(chu)。通過這種方式(shi),閥(fa)(fa)板(ban)(ban)的(de)(de)下部(bu)通常緊密地連接到分配器(qi)上,而上部(bu)以(yi)(yi)一(yi)定(ding)角度展開并扭(niu)曲成“S”形(xing)。長期扭(niu)曲導致(zhi)應力(li)(li)(li)集中(zhong)(zhong)在閥(fa)(fa)板(ban)(ban)的(de)(de)中(zhong)(zhong)部(bu),導致(zhi)疲勞損壞和中(zhong)(zhong)部(bu)斷裂。
閥板破裂后,將出現以下影響:
(1)軸(zhou)承(cheng)(cheng)過(guo)熱。當閥板(ban)破裂(lie)時(shi),葉(xie)輪(lun)兩側(ce)的壓(ya)力將(jiang)不(bu)平衡(heng),轉子將(jiang)產生軸(zhou)向力,這將(jiang)增加滾珠軸(zhou)承(cheng)(cheng)的負荷。長期運行會導致(zhi)軸(zhou)承(cheng)(cheng)溫(wen)度升高。兩個閥板(ban)斷(duan)裂(lie)時(shi),斷(duan)裂(lie)位置(zhi)不(bu)完全相同(tong),葉(xie)輪(lun)兩側(ce)的壓(ya)力也(ye)略有(you)不(bu)平衡(heng),軸(zhou)向力比一個閥板(ban)斷(duan)裂(lie)時(shi)減小(xiao),軸(zhou)承(cheng)(cheng)溫(wen)度降低(di),但(dan)仍較高。
(2)當(dang)(dang)軸功率上(shang)升時,閥板無(wu)法(fa)按照(zhao)正確的狀態(tai)實現(xian)分(fen)(fen)配器的適當(dang)(dang)覆(fu)蓋,部分(fen)(fen)廢氣將再次回流到工作室,反復(fu)壓縮和排放,造(zao)成能量損(sun)失,增(zeng)加電機負載。
(3)真空泵的真空度下降。當兩側的閥板破裂時,系統真空將急劇下降。閥板損壞后,必須及時更換。如果一個閥板損壞后不及時更換,另一個閥板的使用壽命將大大縮短,并且在短時間內就會發生斷裂。