水環(huán)式真空泵真空度不足問題分析及處理措施

謝春康

（山西華興鋁業(yè)有限公司，山西呂梁 033600）

1 水環(huán)式真空泵工作原理

水環(huán)式真空泵是指利用機械、物理的方法對容器抽氣而獲得真空的設備，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。真空泵設計時，轉子軸相對于泵殼體偏心布置，如圖1所示。運行時首先給泵腔內(nèi)通水，當泵軸旋轉時，水被離心力甩向泵殼四周形成中空水環(huán)。因軸偏心布置，中空部分相對于軸，下部空間大上部空間小，軸上安裝葉輪，在電機帶動下葉片順時針旋轉。假定從第一片葉片開始旋轉，它和中空部分形成的空腔越來越大，在電機的帶動下必須抽進氣來補充形成真空。當葉片轉到180°后，空腔越來越小，將氣體排出，在連續(xù)運行狀態(tài)下，形成一邊抽氣一邊排氣的連續(xù)循環(huán)，從而連續(xù)不斷地形成真空。

兩側進氣、兩側排氣的真空泵，泵體兩側分別裝前、后分配板，分配板上設有吸氣孔和排氣孔。進氣孔和排氣孔又和殼體的吸氣口和排氣口相連，排氣口設計有氣水分離裝置（圖2），可將泵內(nèi)帶出的工業(yè)水與氣體分離，氣體排走、水循環(huán)使用，從而實現(xiàn)工業(yè)應用。

圖1 轉子布置

山西華興鋁業(yè)濕法脫硫系統(tǒng)，石膏制備使用型號2BEA253水環(huán)式真空泵抽取石膏中的水分、完成脫水工藝。具體過程：石膏漿液通過漿液泵打至平面濾布，濾布下為支撐皮帶，如圖2示，皮帶中間打抽氣孔，真空室與皮帶抽氣孔相通，漿液平攤到濾布后水分被真空抽走，干基石膏留在濾布上被排走。一段時間以來，在生產(chǎn)運行中，真空泵抽不上真空，導致石膏脫水率降低。

圖2 氣水分離裝置

2 真空度不夠的原因分析

2.1 工業(yè)水溫度及流量對真空度的影響

工業(yè)水溫度及流量對真空泵抽真空有很大的影響。當水溫度升高時，如壓強不變，部分水就會汽化，泵體內(nèi)水環(huán)也是這樣，溫度過高，會發(fā)生汽化現(xiàn)象，如果泵腔內(nèi)汽化后的氣體與所抽的氣體混合、沖撞而排不出去，就會造成真空度過低或抽氣量達不到要求，因此降低工業(yè)水的溫度有利于真空泵的出力，但降低真空泵水環(huán)溫度必然加大供水量，水量大后又會造成水浪費大和真空泵過載，即耗水、耗電又不利于設備安全運行。通過實驗得出溫度、水量與吸入壓力的平衡數(shù)據(jù)（表1）。山西華興鋁業(yè)公司采用的是，泵體供水量約5 m3，泵體溫度約23℃，吸入壓力0.045 MPa。真空度保證了石膏的脫水效果。

表1 水環(huán)式真空泵運行參數(shù)

2.2 皮帶脫水系統(tǒng)對真空度的影響

真空皮帶石膏脫水系統(tǒng)運行過程中，常會出現(xiàn)石膏脫水達不到要求，檢查時習慣首先從泵入口真空表讀數(shù)檢查真空度，當發(fā)現(xiàn)讀數(shù)低時，判斷真空泵出力不夠。其實這樣判斷不準確，判斷真空泵吸入壓力的方法是將泵入口與完全密封的容器相通，才能測出準確數(shù)值。但皮帶脫水系統(tǒng)與真空泵相連的是皮帶、氣水分離器、真空室等（圖3），不是一個完全密封的容器，如這些裝置出現(xiàn)泄漏會造成漏真空，因此真空度不夠的原因可能是系統(tǒng)泄漏。

圖3 皮帶脫水系統(tǒng)

造成系統(tǒng)泄漏的主要原因：①石膏濾餅太薄?；蚴酁V餅有龜裂現(xiàn)象，濾餅將大量真空消耗，應適當加大石膏漿液投送量，增加濾餅厚度，一般濾餅厚（3～4）mm且不出現(xiàn)龜裂為宜。②真空室密封不嚴。真空室通過多條蛇形軟管與分離器相聯(lián)，因膠管老化或膠管接頭松動使真空室密封不嚴，造成泄漏真空。判斷是否漏氣的方法是靠近設備時如有大量刺耳的噪聲發(fā)出，多為已泄漏，應及時檢修。③皮帶抽氣孔隨皮帶行走時，與靜止的真空室通過水膜密封，因此接觸面一定要平直，密封水壓力≥0.3 MPa。皮帶經(jīng)過真空室時不能出現(xiàn)皺褶，要定期檢查這些部位。④氣水分離器放水口蓋板關不嚴。放水口蓋板安裝在放水管口，通過軸桿與管道相連，蓋板自然下垂，可做到自由開啟，排水時蓋板被水流沖開，排水結束后再靠真空抽吸蓋嚴，因此蓋板與管口的密封面一定要平直，且經(jīng)過研磨，才能起到密封作用，如蓋板密封不嚴，還會因真空泄漏造成水被分離器內(nèi)真空抽吸而排不出去，帶進真空泵中，造成超負荷使泵損壞。⑤真空泵機械密封漏氣。泵軸兩側動密封處會伴隨不正常的水外漏，機封漏氣時，外界空氣被抽進真空泵，破壞真空泵內(nèi)平衡，造成真空泵吸入壓力降低，應及時更換機械密封。

3 真空泵安裝不規(guī)范對真空度的影響

3.1 排氣口阻流板的安裝

從真空泵的原理可知，真空泵兩側分配板設計有吸氣孔和排氣空。如圖4所示，為了杜絕排氣孔出氣發(fā)生倒流，排氣孔設有阻流裝置，阻流板通過固定桿固定在前后分配板排氣側，阻流板相對于固定桿可以滑動，葉輪順時針旋轉時，排氣壓力交復變化，阻流板沿固定桿上下滑動。設備經(jīng)過檢修、清理，如不注意調整阻流板的活動間距，會影響真空度，間距過小出氣不暢，間距過大阻流板不能回位，兩種情況都會造成壓力損失，經(jīng)過實驗得出阻流板的活動間距為25 mm時比較合適，調整好后將間隙固定。

3.2 葉輪與前后分配板間隙對真空度的影響

圖4 真空泵分配板

從水環(huán)式真空泵原理可以得出，葉輪旋轉前半圈為吸氣，后半圈為排氣。葉輪相對于兩側分配板在連續(xù)不斷地旋轉，分配板和真空泵兩側的殼體組成固定的吸氣室、排氣室，因此葉輪和分配板之間不能硬連接，必須留有一定的間隙。間隙過大，吸氣和排氣會發(fā)生斷路；間隙過小，葉輪和分配板容易卡死。調整的方法：將葉輪軸用頂絲頂?shù)饺~輪與對側分配板完全接觸，然后再退回來，側量軸走過的行程，將此行程除以2得出1/2的行程，再將軸頂回1/2，使兩側間距相等。2BEA253真空泵出廠時留有的總行程為1.5 mm，回調時，兩側間距應保持在0.75 mm，隨著真空泵運行周期的延長，葉輪、分配板出現(xiàn)磨損、結垢等現(xiàn)象，一次需要調整間隙，否則不能保證有效的真空度。

華興鋁業(yè)有限公司濕法脫硫、石膏脫水系統(tǒng)使用2BEA253真空泵和DU型橡膠帶式真空過濾機，運行初期石膏脫水效率低，在廠家的指導下進行了查擺，處理后有所好轉但極不穩(wěn)定，長期影響正常生產(chǎn)。通過研究設備原理，接合生產(chǎn)、檢修，從皮帶脫水系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)的分離器、真空泵等綜合因素出發(fā)，對膠水機的密封處理、石膏濾餅的厚度調整、真空泵的工業(yè)水流量、溫度等實驗，真空泵的安裝注意事項等分析判斷找出原因，排除了問題。自2017年至今，脫水效率＞85%，解決了石膏脫水困難的問題。

4 結語

水環(huán)式真空泵作為工業(yè)生產(chǎn)中的主要抽氣設備，是華興鋁業(yè)有限公司生產(chǎn)操作的重要設備。依托生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，從制作原理出發(fā)，對真空泵運行及安裝過程中真空度不足的問題進行研究分析，提出技術改進措施。整改后提高了生產(chǎn)效率。