迅达真空泵丨水环式真空泵汽蚀诊断及对策

一、水环式真空泵应用现状
理论及大量的实践证明:水环式真空泵（以下以水环泵表述)具有启动时间短、启动性能好，在设计压力范围内抽吸能力高以及单位抽吸功率低等优点，目前，带式过滤机、预挂过滤机、冷凝器抽真空普遍采用水环泵。
但是在预挂过滤机高真空运行情况，尤其是低于水环泵设计的极限真空（因迅达真空泵选型不同有所差别）压力下，水环泵还存在着抽吸能力快速下降的缺点。运行过程中，典型故障除了由于广东真空泵的设计、制造、安装等原因带来的阀片破损、轴承发热、轴承振动以及噪声增加等问题外,系统设计不合理还会造成泵间串气、汽水倒流入冷凝器以及高真空下真空泵汽蚀等问题。泵间串气、汽水倒流入冷凝器可以通过抽汽管路设置电动 (或汽动)蝶阀和逆止阀很好地控制，见图1所示。
单级水环泵汽蚀现象较为常见和严重,在国内的许多工厂都有发生。本论述结合某厂水环泵汽蚀问题的诊断及系统改造方案，提出预防及解决此类问题的有效方法。
二、迅达真空泵厂对水环泵汽蚀问题的诊断
1、水环泵汽蚀故障描述
某厂带式过滤机2011年安装，自投产以来，设计选用2BE3-40型水环泵，设计大功率110kW,大电流230A，极限真空3.5kPa。2年运行经验表明，在高真空压力下多次发生噪声增大、轴承振动值超标等故障，并发生叶片断裂情况。
2、水环泵汽蚀故障诊断及原因分析
为了多年来水环泵常出现的故障，某厂对一泵解体后进行系统化故障诊断。
1）解体检查，初步排除设计、制造、检修安装等原因迅达真空泵经过几次检修、安装、检修质量不存在问题;轴承经过解体检查，质量合格;转子在出厂时已做过动平衡试验也没有问题；部分叶片弯曲并断裂，在正常运行情况下，不会发生此问题。初步分析认为:有可能是高真空运行时水环泵发生汽蚀所致。
2）间接原因为铸造缺陷及高真空状态下引起的汽蚀
(1)叶片铸造夹砂对断裂起促进作用。此叶片采用 lCrl8Ni9不锈钢材质，这种材质在铸造时流动性较差，易造成夹砂现象。在高真空拉应力的作用下易引起叶片断裂。
(2)凝汽器高真空下导致水环泵叶片汽蚀等问题
一般情况下，水的饱和压力和饱和温度相互对应，查“水与蒸汽特性参数表”。结合选用的2BE3-40型水环泵，其设计工作水温度为29℃、冷却器端差2℃、极限真空为3.5kPa。可以看出凝汽器工作压力在3kPa时，工作水极易超温导致水环泵叶片发生汽蚀。本次故障对水环泵解体检查，发现叶片表面有多处純化小坑，确定为汽蚀现象。
3）直接原因为拉应力过大、轴承振动加剧导致叶片瞬间断裂
⑴高真空下较大的拉应力，导致叶片断裂的诱因。
一般，带式过滤机经济的运行真空在5kPa，但在实际运行过程中，由于凝汽器换热面积设计、环境温度以及循环水流量等因素的作用，在1.5kPa~5kPa的高真空状态下运行液是凝汽器运行的常见工况。经验表明，水 环泵在低于极限真空(3.5kPa)运行时，对叶片产生很大 的拉应力。本次对水环泵解体检查发现叶片朝转轴转动方向弯曲较严重，叶片断裂处存在夹砂现象，进一步说明高真空下较大的拉应力，是导致叶片断裂的诱因。
(2)轴承振动加剧导致叶片瞬间断裂的确认。
从表2~3中可以看出：事故时段运行中出现了轴承振动幅度正常而振动速度超标的情况，轴承振速平均值自由端高达到7.8mm/S，大大超过了允许值4.5mm/S;振动噪声比允许值95dB，高出8dB左右。
迅达真空泵厂综合以上分析认为：水环泵在凝汽器高真空运行中产生的巨大拉应力、叶片的夹砂缺陷以及汽蚀导致水环泵叶片断裂事故，宏观表现在电流的突然增大并摆动、振动加剧及泵壳体鼓包等现象。
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