水環(huán)式真空泵汽蝕問題解決方法探析

摘 要：介紹了水環(huán)式真空泵的工作原理，由于汽蝕引起葉片裂紋及損壞的故障，并針對防止真空泵汽蝕加裝的大氣噴射器的工作原理及運(yùn)行過程中的注意事項。

關(guān)鍵詞：真空泵 汽蝕 噴射器

水環(huán)式真空泵以其效率高維修方便的優(yōu)點(diǎn)在大型新建電廠中廣為采用，逐漸替代了射水抽氣器和射汽抽氣器。但是，水環(huán)式真空泵由于其在運(yùn)行過程中在泵體內(nèi)產(chǎn)生較高的真空度，導(dǎo)致真空泵在運(yùn)行過程中由于真空度過高導(dǎo)致轉(zhuǎn)子汽蝕頻繁葉片裂紋和損壞的故障，國華定州電廠在原真空泵的基礎(chǔ)上加裝大氣噴射器以解決轉(zhuǎn)子汽蝕問題。

1、水環(huán)式真空泵工作原理

在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中指示的方向順時針旋轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的上部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的下部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成葉片數(shù)目相等的若干個小腔。如果以葉輪的上部0°為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。（如圖1所示）

2、水環(huán)式真空泵汽蝕

由于在發(fā)電企業(yè)中，水環(huán)式真空泵應(yīng)用于抽除凝汽器內(nèi)不凝結(jié)氣體，以保證凝汽器的真空和傳熱良好。由于凝汽器的真空度一般較高，絕對壓力一般約在6KPa（隨季節(jié)溫度有變化），真空泵從如此低的壓力區(qū)間內(nèi)抽取氣體以略高于大氣的壓力排入大氣，這就需要水環(huán)式真空泵泵體內(nèi)的壓力要低于或略接近于凝汽器內(nèi)部壓力才能完成抽吸工作。于是造成，真空泵內(nèi)部的工作液汽化，對葉輪產(chǎn)生汽蝕，導(dǎo)致真空泵轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋或損壞。

3、大氣噴射器工作原理

大氣噴射器是為了在泵入口壓力接近于形成真空泵水環(huán)的水的汽化壓力時，提高水環(huán)式真空泵的出力。大氣噴射器可以認(rèn)為是真空泵串連一射氣抽氣器，從氣水分離器來的空氣至真空泵作為大氣噴射器的動力介質(zhì)。

大氣噴射器入口與汽水分離器相連，射氣器頭部與吸氣口相連，擴(kuò)壓管出口與真空泵相連。射氣噴嘴和擴(kuò)壓管形成了一個連續(xù)的流道，為動力氣流提供了一個擴(kuò)散區(qū)。噴嘴將氣流的壓能變成動能，擴(kuò)壓管又把動能轉(zhuǎn)變成壓能。在動力氣流流過射氣噴嘴時，動力氣流壓力與擴(kuò)散段出口背壓存在壓差，這樣在噴嘴和擴(kuò)壓管前的空間由于氣流高速射入形成了一個靜壓遠(yuǎn)低于動力氣流壓力的區(qū)域。凝汽器的不凝結(jié)氣體通過入口法蘭引入真空區(qū)并被噴嘴噴出的高速射流帶走。噴嘴噴出的高速氣流與凝汽器的低速氣流之間進(jìn)行動量交換，混合后的氣流在擴(kuò)壓管中減速，混合氣流被壓縮并被排至真空泵入口聯(lián)管。

這樣既提高了抽吸真空的能力，又增加了真空泵的抽吸流量，從而使真空泵的真空度由1.0-8.0KPa提升至9.0-15KPa，從而大大消除汽蝕，降低噪音。

4、改造后的效果及注意事項

（1）改造后的效果

經(jīng)過加裝大氣噴射器的改造后，真空泵的汽蝕問題得到明顯改善，安全運(yùn)行的周期大大加強(qiáng)，從之前的運(yùn)行半年后解體檢查是就會發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子由于汽蝕產(chǎn)生的裂紋，改造后運(yùn)行半年后解體檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子沒有任何由于汽蝕產(chǎn)生的裂紋，狀況良好。

另外，在真空泵周圍改造前由于汽蝕導(dǎo)致運(yùn)行噪音很高，改造后噪聲下降20分貝，運(yùn)行狀況明顯改善。

（2）改造后的注意事項：

由于所加裝的大氣噴射器是縮放噴嘴，尤其在喉部由于氣流正是由動能轉(zhuǎn)化成為壓能的部位，噴嘴喉部產(chǎn)生局部阻力，產(chǎn)生節(jié)流冷效應(yīng)，造成噴嘴喉部低溫，即使在夏季也會在喉部發(fā)現(xiàn)結(jié)露甚至結(jié)霜現(xiàn)象，屬于正?，F(xiàn)象，為防止噴嘴喉部內(nèi)部由于結(jié)霜過多堵塞喉管會導(dǎo)致真空度下降，需要在喉部加裝伴熱裝置或調(diào)節(jié)大氣噴射器的投運(yùn)時間。以避免此現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 河北國華定州電廠運(yùn)行規(guī)程

作者簡介：

姜占文（1984.09-），男，籍貫：吉林省德惠市，學(xué)歷：本科學(xué)歷，工程師，研究方向：電力工程。