水环式真空泵汽蚀问题解决方法探析

摘 要：介绍了水环式真空泵的工作原理，由于汽蚀引起叶片裂纹及损坏的故障，并针对防止真空泵汽蚀加装的大气喷射器的工作原理及运行过程中的注意事项。

关键词：真空泵 汽蚀 喷射器

水环式真空泵以其效率高维修方便的优点在大型新建电厂中广为采用，逐渐替代了射水抽气器和射汽抽气器。但是，水环式真空泵由于其在运行过程中在泵体内产生较高的真空度，导致真空泵在运行过程中由于真空度过高导致转子汽蚀频繁叶片裂纹和损坏的故障，国华定州电厂在原真空泵的基础上加装大气喷射器以解决转子汽蚀问题。

1、水环式真空泵工作原理

在泵體中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，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。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下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叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部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。（如图1所示）

2、水环式真空泵汽蚀

由于在发电企业中，水环式真空泵应用于抽除凝汽器内不凝结气体，以保证凝汽器的真空和传热良好。由于凝汽器的真空度一般较高，绝对压力一般约在6KPa（随季节温度有变化），真空泵从如此低的压力区间内抽取气体以略高于大气的压力排入大气，这就需要水环式真空泵泵体内的压力要低于或略接近于凝汽器内部压力才能完成抽吸工作。于是造成，真空泵内部的工作液汽化，对叶轮产生汽蚀，导致真空泵转子出现裂纹或损坏。

3、大气喷射器工作原理

大气喷射器是为了在泵入口压力接近于形成真空泵水环的水的汽化压力时，提高水环式真空泵的出力。大气喷射器可以认为是真空泵串连一射气抽气器，从气水分离器来的空气至真空泵作为大气喷射器的动力介质。

大气喷射器入口与汽水分离器相连，射气器头部与吸气口相连，扩压管出口与真空泵相连。射气喷嘴和扩压管形成了一个连续的流道，为动力气流提供了一个扩散区。喷嘴将气流的压能变成动能，扩压管又把动能转变成压能。在动力气流流过射气喷嘴时，动力气流压力与扩散段出口背压存在压差，这样在喷嘴和扩压管前的空间由于气流高速射入形成了一个静压远低于动力气流压力的区域。凝汽器的不凝结气体通过入口法兰引入真空区并被喷嘴喷出的高速射流带走。喷嘴喷出的高速气流与凝汽器的低速气流之间进行动量交换，混合后的气流在扩压管中减速，混合气流被压缩并被排至真空泵入口联管。

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

4、改造后的效果及注意事项

（1）改造后的效果

经过加装大气喷射器的改造后，真空泵的汽蚀问题得到明显改善，安全运行的周期大大加强，从之前的运行半年后解体检查是就会发现转子由于汽蚀产生的裂纹，改造后运行半年后解体检查发现转子没有任何由于汽蚀产生的裂纹，状况良好。

另外，在真空泵周围改造前由于汽蚀导致运行噪音很高，改造后噪声下降20分贝，运行状况明显改善。

（2）改造后的注意事项：

由于所加装的大气喷射器是缩放喷嘴，尤其在喉部由于气流正是由动能转化成为压能的部位，喷嘴喉部产生局部阻力，产生节流冷效应，造成喷嘴喉部低温，即使在夏季也会在喉部发现结露甚至结霜现象，属于正常现象，为防止喷嘴喉部内部由于结霜过多堵塞喉管会导致真空度下降，需要在喉部加装伴热装置或调节大气喷射器的投运时间。以避免此现象。

参考文献：

[1] 沈维道.工程热力学

[2] 沈士一，康松等.汽轮机原理，1991

[3] ELMO-F 2BE1 353-OMY4型真空泵使用说明书

[4] 河北国华定州电厂汽机专业检修记录文件

[5] 河北国华定州电厂运行规程

作者简介：

姜占文（1984.09-），男，籍贯：吉林省德惠市，学历：本科学历，工程师，研究方向：电力工程。