2BEC 型水环真空泵的检测研究

霍 勇

（山西潞安检测检验中心有限责任公司， 山西 长治 046204）

引言

2BEC 型水环真空泵以其显著的优势在很多领域都得到了应用，其中就包括煤矿领域[1]。该型号的水环真空泵具有非常好的兼容性，能够与很多种类装置进行配套使用，比如煤矿行业中使用非常广泛的皮带传动、减速箱、变频调速器等[2-3]。在实际应用中，可以通过一台电动机驱动多台串联的泵，以达到节省空间的效果，经验表明最多可以串联4 台泵同时工作。如果在真空泵内部设置中间隔板，就可以使内部左右两个空间独立运行，两个空间具有差异化的真空度，但两者的压力差值必须控制在80 kPa 以内。通过这样的方式，可以将一台2BEC 型水环真空泵当作两台设备进行使用，显著拓宽了该型号真空泵的应用场景。2BEC 型水环真空泵在实际应用过程中，时间长久后容易出现真空泄露现象，对水环真空泵的正常稳定运行构成了严重威胁[4-5]。因此，必须对真空泄露现象进行准确检测，精确找到泄漏点，进而采取措施避免泄露问题对真空泵正常工作造成影响[6]。

1 2BEC 型水环真空泵概述

1.1 2BEC 型水环真空泵总体结构

2BEC 型水环真空泵整体上采取的是单级作用的结构形式，由多个结构件构成，其中最主要的结构件包括泵体、前端盖、后端盖、叶轮、轴以及轴承、前后分配器等。如图1 所示为2BEC 型水环真空泵的总体结构示意图。泵体内部安装轴时需要设定一定的偏心距，轴和叶轮通过过盈配合的方式进行装配，分配器和泵体之间需要安装垫片，通过该垫片调整泵两端的总间隙值大小。在对水环真空泵进行装配过程中，首先通过前端定位的方式来明确单面间隙。间隙值大小会对气体泄漏问题造成决定性影响，所以安装时务必保证该参数满足实际使用需要。实践经验表明，如果泵的叶轮直径超过500 mm，则需要调整单面间隙在0.25～0.35 mm 范围内，对应的总间隙值在0.5～0.7 mm 范围内。无论是前分配器上还是后分配器上全部设置有吸气孔和排气孔，同时设计有阀板，目的在于当叶轮叶片间气体压力达到设定的阈值时就可以进行排气释放压力，避免由于箱体内部压力太大，而造成功率的损耗。

图1 2BEC 型水环真空泵的总体结构示意图

1.2 2BEC 型水环真空泵工作原理

2BEC 型水环真空泵工作的基本原理是通过改变容积大小实现吸气和排气的效果。叶轮通过轴安装在泵体中，安装时需要设定偏心距。泵在正式启动前需要向泵体内添加适量的水。泵正式启动后，叶轮开始进行旋转，旋转过程中在离心力的作用下泵体内部的水会绕着泵体内壁形成一层水环。在旋转的前半程，在叶片的作用下水环内表面会与泵体内壁逐渐脱离，导致叶轮叶片之间的空间体积逐渐增大，内部压力降低，从而实现吸气的目的。在旋转的后半程，水环内表面又逐渐恢复与泵体内壁的接触，导致叶轮叶片空间容积被压缩，从而达到排气的效果。可以看出，在整个旋转过程中，前半程可以达到吸气的目的，后半程可以达到排气的目的。通过这样不断地循环，就能够实现持续吸气、抽气的效果。

1.3 2BEC 型水环真空泵的应用条件

虽然2BEC 型水环真空泵具有非常显著的优势，但真空泵应用环境条件也要得到保障，以确保其长时间安全稳定运行。具体而言，使用条件包括下述几个方面：使用环境温度控制在5～40 ℃左右；进出口压强不得超过1 330 Pa，当进出口压强太大时，会对泵产生损害，严重时可能导致润滑不良或者喷油的故障问题；不得将该型号真空泵作为输送气体的工具，也不得用来抽除特殊气体，比如毒性气体、爆炸性气体等。

2 水环真空泵真空漏率及其检测原理

水环真空泵在实际应用中有较明显的优势，在工业应用中取得了很好的应用效果，其应用范围越来越广阔。但是由于煤矿领域的工作环境复杂，水环真空泵在应用一段时间以后很有可能会出现真空泄露问题。因此，有必要做好日常维护保养检测工作，以确保水环真空泵的性能达到使用要求。对于水环真空泵而言，真空漏率检测是日常维护保养中非常重要的环节，必须引起高度关注。

水环真空泵真空漏率检测的基本思路就是让容器内外形成一定的压力差，然后检测低压侧压力变化情况。检测过程中，可以将示漏物质液体覆盖在被检测容器的外表面，也可以将示漏物质液体注入到被检测容器的内部。然后采取措施让容器内外形成压力差，比如可以将容器进行抽真空处理，此时容器外的压力高于容器内的压力；或者加大容器内的压强，此时容器内的压力高于容器外的压力。如果水环真空泵存在泄露问题，示漏物质液体就会随之出现泄露现象。通过检测低压侧示漏物质液体的漏率变化就可以反映水环真空泵的漏率。

3 水环真空泵真空漏率检测方法

3.1 加压条件下水环真空泵真空漏率检测方法

所谓加压条件指的就是向水环真空泵容器内部加压，使得容器内部的压强高于内部的压强。如果采取的是加压条件对水环真空泵真空漏率进行检测，那么可以采取的方法相对比较多，其中最常用的方法包括超声法、气泡法、氨检漏法等。如果泄露现象比较严重时，可以采用火焰法。如果漏点比加大，加上容器内部的压强较大，使得内部的气体会流出，在漏点附近会形成气流。当把火焰靠近气流时会导致火苗出现偏移的现象。通过这种方法进行检测非常方便，成本较低，效果显著，可以快速定位漏点。

3.2 真空条件下水环真空泵真空漏率检测方法

所谓真空条件指的就是对水环真空泵容器进行抽真空处理，使得容器内部的压强低于容器外部的压强。此时，如果水环真空泵存在泄露问题，那么容器外部的示漏物质液体就会渗入到容器内部。对于这种情况，可以向水环真空泵容器内部放置专业的漏率测量仪器，可以使用的仪器主要包括残气分析质谱计、离子泵、真空规等。另一方面，也可以通过氨质谱检漏仪、压力测量仪对全漏率进行检测。

3.3 水环真空泵真空漏率的无损检漏

所谓无损捡漏指的就是在不破坏水环真空泵正常工作状态的情况下对其泄露问题进行检测。可以采取的检测方法主要包含以下几点：

1）可以在水环真空泵的密封件上内置检测仪器，比如真空规管或者残气分析质谱仪等，通过真空规管可以检测水环真空泵容器内部的压力大小，通过残气分析质谱计可以检测示漏物质液体的压力。

2）对水环真空泵中现有的装置进行合理利用以完成相关检测工作。对于原本不是用来检测压力的装置，也可以对其进行稍微改造，实现检测压力的目的，比如显像管、电子管等。可以对这些装置的馈电方式进行改造，按照电离规的模式接电极。然后针对显像管和电子管内部的离子流变化情况进行检测，在此基础上结合理论推导，就可以计算得到压力的变化情况，从而实现压力检测的目的。针对这类装置进行大批量生产制作过程中，将离子流的变化情况经过校准之后可以直接转换成为漏率。

3）水环真空泵容器内部本来就包含有示漏物质液体，如果发生泄漏问题导致这些示漏物质液体漏到容器外面后，就可以通过静态法或者动态法对示漏物质液体进行收集并通过专业的仪器进行检测，进而可以快速确定漏孔。与背压法的压力相比较而言，采用这种方式时示漏物质液体的分压力相对较高。因此整个检测过程更加便捷且准确度更高，检测成本相对更低。

4）对于成批生产的小型密封件，对其开展检漏工作时，可以采用背压法。另外，也可以通过放射性同位素方法、氨质谱检漏仪等开展无损检测工作。

4 结语

水环真空泵真空漏率检测方法有很多，每种方法都有其自身的特点和优势。在实践过程中，检测人员必须充分了解和掌握每种检测方法的特点，在此基础上充分结合实际情况开展水环真空泵真空漏率检测工作。在检测过程中必须严格按照检测规范标准进行操作，以得到满意的检测结果。