汽轮机第四讲——真空泵

水环式真空泵主要部件是叶轮和壳体，叶轮是由叶片和轮毂构成，叶片有径向平板式，也有向前（向叶轮旋转方向）弯式。壳体内部形成一个圆柱体空间，叶轮偏心地装在这个空间内，同时在壳体的适当位置上开设吸气口和排气口。吸气口和排气口开设在叶轮侧面壳体的气体分配器上，形成吸气和排气的轴向通道。

壳体不仅为叶轮提供工作空间，更重要的作用是直接影响泵内工作介质（水）的运动，从而影响泵内能量的转换过程。

水环式真空泵泵工作之前，需要向泵内注入一定量的水，此部分水起着传递能量和密封作用。当叶轮在电动机驱动下转动时，水在叶片推动下获得圆周速度，由于离心力的作用，水向外运动，即水有离开叶轮轮毂流向壳体内表面的趋势，从而就在贴近壳体内表面处形成一个运动着的水环。由于叶轮与壳体是偏心的，水环内表面也与叶轮偏心。由水环内表面、叶片表面、轮毂表面和壳体的两个侧盖表面围成许多互不相通的小腔室。由于水环与叶轮偏心，因此处于不同位置的小腔室的容积是不相同的。小腔室随着叶轮的旋转，它的容积是不断变化的。如果能在小腔室的容积由小变大的过程中，使之与吸入的气体相通，就会不断地吸入气体。当这个腔室的容积由大变小时，使之封闭，这样已经吸入的气体就会随

着空间容积的减小而被压缩。气体被压缩到一定程度后，使该空间与排气口相通，

即可以排出已经被压缩的气体。

水环式真空泵的工作原理可以归纳如下（见图6.8）：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的属于变容式真空泵。

水环泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点：

1、结构简单，制造精度要求不高，容易加工。

2、结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。

3、结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。

4、压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。

5、由于泵腔内没有金属摩擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。

6、吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。

水环泵也有其缺点：

1、效率低。一般在30%左右，较好的可达50%。

2、真空度低。这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受到工作

3、气压力的限制。用水作为工作液，极限压强只能达到2000~4000Pa。用作液，极限压强可达到130Pa。

总之，由于水环泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆的于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然得到了广泛的应用。

真空泵组启动前要进行注水，通过自动补水阀或其旁路阀向汽水水，系统通过工作水管使泵与汽水分离器实现水位平衡。汽水分离器的自动补水阀和溢流管维持在正常的范围内，同时正常的水位使真空泵水最佳工况，保证真空泵出力和效率。水室真空泵的系统流程如图6.9。

真空泵的启动和运行：

1、启动前准备：

清理泵体及周围卫生。

检查泵驱动端、非驱动端润滑情况。

确认进口阀全关，出口阀全开。

检查泵体密封处有无渗漏现象，进出口管线、阀门、法兰、压力表接口、是否完好，地脚螺栓和联轴器护罩有无松动现象。

通过泵体密封水管向真空泵内送水，盘车，待泵体非驱动端导淋排出水后关闭该导淋。

电机拆线检修后，检查电机转向是否符合泵头的转向。

2、启动：

现场或者中控电脑按下“启动”按钮。泵启动。

泵启动后根据出口分液罐排水情况，控制泵体密封水的流量大小。

缓慢打开进口阀门，开进口阀时，需注意泵体的声音、振动情况，电流的大小情况。阀门开到满足工艺所需时，不可无限量的开关。

3、启动后检查：

驱动端于非驱动端的温度情况。

泵体有无异常振动、异响，进口压力是否符合泵的抽真空压力。

电机温度情况、电流是否在规定的量程内。

4、停泵：

停机前先检查系统各相应设备能否进入停机规程中。

关闭进口阀，按下停机按钮。

关闭泵体密封水阀、机封冲洗水阀。

冬季时，打开泵体低点排放堵板，排净泵内介质，防冻。

6、真空泵的切换：

备用泵启动前，做好开泵前的准备工作。

备用泵启动后，缓慢开启备用泵进口阀，关闭运行泵的进口阀，切换时，注意真空度要满足工艺要求。

7、泵体密封水量的调节：

泵体水量过大时，会形成水击，导致泵体振动大，且异响，还会增大泵的轴功率，甚至会烧坏电机；水量过小时，造成真空度不足，泵体温度升高。调节水量以泵体出口冷凝液罐无水排出，且真空度正常，泵体无振动、异响，为准。

8、故障分析与处理：

故障

原因分析

处理方法

启动困难，电机超流或跳闸

A 启动时泵体密封水水量过大

B 密封压盖上的太紧

C 内部机件结垢、生锈。

D 排出压力增高或后路不畅

E 电气故障

A 按规定水位启动

B 放松填料盖

C 用力盘车或拆解清理内件

D 检查后路是否畅通、降低压力，。

E 联系电气处理

试车或运作过程中出现卡死现象

A 如是新管线，可能有焊渣、帖屑等异物被气体带入泵内，旧管线可能是进入异物，导致卡死。

B 泵内结垢严重（停机后维护差的时间可能出现）

A 可松开泵体前后盖用水清洗，并盘车，待转动灵活后坚固螺栓，如不能排除，须拆开检查。

B 用工具盘车或者酸洗（在泵的材质允许情况下，可酸洗）

吸气明显下降，真空度低

A 泵体密封水量不足或水温过高

B 泵体密封不严、管线有漏点、备用泵进口阀或联通关闭不严、工艺条件差

C 介质对泵内件损失严重

D 机封或填料泄漏严重

E 内部结垢严重

A 调节密封数量，检查密封水温度

B 对泵体、管线进行密封试验，检查备用泵进口阀和联通阀开关情况，检查工艺条件。

C 分析介质酸碱度，要求工艺调整。

D 检查机封或填料的密封水、冷却水，机封或填料破损严重时，需更换。

E 用工具盘车或者酸洗（在泵的材质允许情况下，可酸洗）

前后端轴承部位发热

A 电机、泵头部对中

B 润滑不量

C 轴承安装不当或者不符合泵体所需型号

D 长时间停车或运行后，造成轴承锈蚀、磨损

A 造成偏心，此时泵体振动大，需联轴器找正。

B 拆解泵体前后端轴承盖检查润滑情况。

C 重新调节轴承位置或更换轴承

D 检查后，工具实际情况更换