水环真空泵运行故障分析与解决方法

水环真空泵运行故障分析与解决方法

摘要：天利高新有限公司年产七万吨己二酸的生产工艺中真空浓缩脱水、结晶干燥使用

了很多肯弗莱产的SZ系列水环式真空泵。本文以肯弗莱产的SZ系列水环式真空泵在生产运行中的故障为例,分析故障原因, 据此采取针对性检修和改造措施，很好的解决了该型机泵故障频发的问题。

关键词：水环式真空泵平面式结构故障原因分析解决措施

己二酸厂目前采用的是SZ系列水环真空泵。该类设备使用以来,由于介质的严重腐蚀性以及操作条件恶劣工艺波动大及操作工的经验不足等因素,存在故障频繁、检修费用较高等问题。因此,检修维中心己二酸维修班将其作为企业节约、增效的技术攻关课题,对该设备开展了故障现象总结、原因分析、改进措施等工作.成效显著。

1.水(液) 环真空泵的结构形式和工作原理

1.1水(液) 环式真空泵目前只有两种结构设计(完全是美国Nash的技术)

平面式:进气口和排气口设计在平面端面(即圆平盘)上;己二酸厂的肯富来真空泵均采用这种结构。

锥体式:进气口和排气口设计在锥体柱面上(如图1) 。

锥体开口设计技术开发在20世纪30~40年代,而在此之前,.平面开口泵是世界上的标准产品。现在仍保留平面设计技术用于制造最小型的真空泵。但是对于大多数工业应用而言, 能耗与泵的性能倍受客户关注, 因而所用的真空泵均为锥体开口泵。目前.中国国内生产的液环式真空泵仍用的还是上世纪早期的技术.所以都为平面式水(液) 环式真空泵。

平面液环泵改进为锥体式设计, 从而大大提高了泵的抽气能力。锥体式的真空泵还有一个特点就是允许在泵的入口处加上冷凝喷嘴,由于锥体进气口和排气口比平面泵的进气口和排气口要大很多.所以它允许吸入气体夹带较多的液体进入泵体而对泵的效率下降影响不大。这个特点就允许在泵的入处加上冷凝喷嘴去冷凝吸入气体中的可凝性部分,从而使吸入泵的气体体积由于冷凝的缘故大大减少, 这实际上提高了泵的抽气能力.必将给工厂带来直接可观的经济效益。

1.2平面式泵的结构和缺陷

平面泵采用上部进气和上部排气的结构。如图3

(1) 平面真空泵进气面积小、进气量少。

(2) 进气时,气体从端面进入叶轮舱,气道不畅.直接影响到抽气量。

(3) 如吸入的气体内含液量大,则对泵的效率影响很大,所以平面泵不能在泵的入口加喷冷

却水去冷凝吸入气体中的可凝性部分。

（4）平面泵由于进气口和排气口都在平面端面上部,所以叶轮的每一片端头只能敞开,整个叶轮坚固性差.且泵的部件较多.结构较复(图4）

（5）泵运转时,轴承的受力情况（图5）

平面泵的叶轮偏向外壳的上端,排气口在泵的上部。泵在运转时,平面泵压缩力是由上向下, 也就是轴所承受力是压缩力和叶轮的自身重力的叠加;锥体式真空泵的叶轮偏向外壳的下部,排气口在泵体的下部, 所以当气体被压缩后, 压缩力的方向是由下往上,可抵消一部分叶轮的自重,故轴所承受的力小,轴的寿命也比平面泵轴的寿命要长。当泵的工作条件不理想时, 实践证明:平面泵的效率每年降低2.5%～3%,锥体泵仅为1%,而理想的工作条件下,锥体泵的效率年降低率可忽略不计,能够正常运转达30年之久。

1.2水环式真空泵的工作原理

水环式真空泵的工作原理如图2所示。当径向式叶轮在部分充水的壳体中运行时，由于受离心力的作用.水被甩向四周.如图2 ( b)所示,形成同心水环。该水环被6片叶片等分成6个小水室,水室中的气体不会被压缩或扩展。当叶轮装成图2(c)时,形成偏心叶轮,气体在1～3小室时容积不断扩大,从C到S形成吸气过程,4～6小室中气体被压缩,构成气体通过压出段D 的排气过程。水环式真空泵的工作包括吸气、压缩、排气3个过程。

2.故障现象及状况

2.1结构原因及危害

SZ系列泵的工作原理是叶轮偏心安装,存在交变工况受力严重不均。设备运行一段时间后,在受力不均的情况下,轴与叶轮配合部分磨损使轴与叶轮间隙加大,致使叶轮在轴上窜动,间隙进一步加大后,使轴所受的径向力加大,最终造成泵轴疲劳断裂。同时叶轮在轴上的窜动使叶轮间歇性与两侧泵盖摩擦,使叶轮与泵盖间问隙加大,在影响性能的同时,造成两侧泵盖磨损严重,从而导致机泵失效报废。另外,由于一轴承体与轴间为毛毡式防尘密封,不能有效地阻止填料漏水进人轴承室内,引起轴承室内油脂乳化.破坏轴承的润滑,从而引起轴承烧损。2.2工艺原因及危害

2.2.1造成水环真空泵叶轮汽蚀的原因

(1) 水环真空泵工作时，泵内局部区域的压力降低到液体相应温度的饱和蒸汽压力以下时，则液体将发生汽化.产生汽泡。随着液体的流动，这些汽泡被带到高压区。在高压下，汽泡突然破裂，蒸汽重新凝结，出现空穴。这时.四周的除盐水高速流向空穴,形成局部高频水锤。其频率可高达每秒上万次.局部压力可以高达几千兆帕，导致金属表面受到破坏，并出现振动和噪音。

(2) 水环真空泵工作时,由于野蛮操作,突然快速关闭或开启阀门,造成液体流动速度突然改变,引起管道压力的方向和大小发生反复、急剧的变化，产生水锤现象，使金属表面损坏。

2.2.1水环真空泵叶轮汽蚀的危害

(1) 水环真空泵叶轮汽蚀后,一旦造成叶轮破坏,就会磨损其两侧的分配器,产生泵体振动和发热现象,对泵的安全稳定运行构成威胁。

(2) 水环真空泵叶轮汽蚀后，使叶轮的平衡受到破坏,真空泵电机轴承的工作条件将恶化,从而造成真空泵电机轴承温度升高,振动和噪音增大,甚至会降低泵基础的坚固性和稳定性,令事故扩大。

(3) 水环真空泵叶轮汽蚀,形成大面积的蜂窝、麻点,会使真空泵的扬程降低，性能恶化。

3.检修及维护措施

3.1结构改进和配合调整

叶轮与轴的配合选用过盈配合,选择合理的叶轮与隔板的配合间隙，过大的间隙气液泄漏影响效率，过小轴串动时会和隔板摩擦。

驱动端轴承在功率不大时可以用深沟球轴承（代号6）主要承受径向负荷，功率较大时用圆柱滚子轴承（代号N）圆柱滚子与滚道呈线接触，径向负荷能力大，即适用于承受重负荷与冲击负荷，NU型可轴向移动，能适应因热膨胀或安装误差引起的轴与外壳相对位置的变化。