最近有位客戶給我司送修了兩臺旋片式真空泵，該款旋片真空泵多次出現故障，客戶多次維修均不能解決徹底解決問題，最終在我司的維修過程中，終于發現了故障的關鍵所在，順利的解決了故障，達到了生產要求。

客戶的煤油汽相干燥設備配套使用的旋片式真空泵故障率較高,一般使用2個月就要進行一次,最嚴重的使用僅半個月真空度就嚴重下降:極限真空由原來的10Pa左右降至500Pa以上,不能滿足生產工藝要求。

經多次反復的檢查發現,發現該旋片式真空泵故障是：

(1)易損件壽命短——兩塊旋片之間的9條彈簧、4個排氣閥、2個骨架油封一般使用2個月就要更換一次。而正常情況下,上述易損件可使用半年左右,造成維修頻繁,成本高昂。

(2)泵溫超高——經常超過80℃,超出正常溫度(60℃以下)20℃以上。由于泵溫升高會使泵油粘度大幅下降,并使泵油的飽和蒸汽壓升高,使泵的極限壓力升高和抽氣效率下降,并使橡膠件容易老化,出現漏油。

(3)真空泵油消耗大——平均運行三天就要更換一次,而正常情況下運行10天左右才需要更換,運行成本高昂。

一、工作狀況及改進過程分析

真空度低開始懷疑是設備老化的緣故,于是更換了1臺新泵,但只使用了2個月,真空度也嚴重下降至500Pa以上,達不到生產工藝要求,顯然用新的真空泵不能解決問題。

(1)首先我們考慮是腐蝕性汽體或液體嚴重影響真空泵的運行。

煤油汽相關干燥設備是用特種煤油做加熱介質,液態煤油經蒸發器蒸發后變成煤油汽體,利用相變換熱原理來干燥絕緣產品。由于系統中要保持一定的壓力,通過真空泵抽出里面的混合汽體來實現,因此真空泵吸入的混合汽體必然含有水蒸汽和煤油蒸汽。而煤油的腐蝕性非常強,因此在真空泵前面分別安裝了熱交換器和主冷凝器,將高溫水蒸汽和煤油蒸汽冷凝下來成為液體,阻止煤油蒸汽抽入真空泵中腐蝕泵體。

檢查真空泵里面的泵油,發現有一股濃烈的煤油氣味,確認泵油里面混合有大量煤油,因此防止煤油進入真空泵內是首當其沖的任務。我們檢查了冷凝液收集罐中液體的溫度,發現高達62℃,而正常為30～50℃。終于找到癥結所在——煤油蒸汽冷凝不良,導致過多被抽入真空泵內。帶著這個問題,我們又檢查了冷卻水的溫度,冷卻水經過冷凍機后的溫度為12℃左右,屬正常范圍;檢查冷卻水壓力及流量,均正常。但是主冷凝器的出水溫度很高,達75℃,而進水的溫度僅12℃,那么大的溫差表明了什么？表明主冷凝器未必有問題,可能是熱源溫度太高或量太大所致,檢查熱源溫度為120℃左右,屬正常范圍,最后將疑點定格在熱源量大這個因素上,即混合汽體的量很大。

檢查真空罐中的煤油汽體壓力,發現高達15kPa,正常為8kPa～12kPa,煤油汽體壓力高表明汽體量多,因此抽出的煤油汽體也多。此時我們聯想到去年曾更換過蒸發器,可能是蒸發器蒸發功率太高所致。于是嘗試降低蒸發器的功率,將煤油蒸汽的壓力保持在8kPa～12kPa,冷凝液收集罐的溫度隨即降至正常范圍,有效阻止了煤油汽體進入真空泵內,防止腐蝕泵體。

解決了煤油蒸汽熱源量大的問題后,泵溫隨即恢復了正常,達60℃以下,漏油現象也隨之消失,泵油消耗量較原來降低4成左右,易損件的壽命延長至3至4個月,但較以往的正常水平仍有差距。

(2)其次,我們考慮調整旋片式真空泵機械傳動機構的配合精度。

旋片式真空泵的主要配合面有3處:

①轉子左端部與泵體左端蓋。

②轉子右端部與泵體右端蓋。

③轉子圓柱面與泵腔頂端。其中,最為關鍵的配合面是最后一處,如果配合間隙過大,油膜的密封性會大大降低,泵油及混合氣體在泵腔體內壓縮后形成巨大壓力,部分直接從間隙擠出,無法順利通過排氣閥排出泵腔外,導致抽氣效率大打折扣;

如果配合間隙過小,轉子轉動不暢,甚至磨蝕,抽氣效率更低。我們測量了下該配合間隙,發現高達0.25mm以上,查找相關維修手冊,合理的配合間隙應為0.03mm～0.08mm。由于轉子和泵腔已經輕微磨蝕,端蓋的兩個定位銷無法滿足合理的配合間隙,我們取消了其中一個定位銷,通過調整端蓋的緊固螺栓來達到較佳的配合間隙,最后將它調整到0.05mm。

轉子左右端與端蓋間的間隙共為0.5mm,但由于轉子無軸向定位,因此,兩端的間隙不穩定,可軸向竄動0.5mm。經實踐證明,間隙超過0.35mm時,抽氣效率就開始下降,我們改用具備一定軸向定位能力的軸承,使轉子與端蓋的間隙保持恒定為0.25mm。

(3)最后,考慮改善零配件材質。

經過多次解體修理,我們發現真空泵最易受損的零配件是兩塊旋片之間的彈簧和排氣孔上的排氣閥,一般壽命為2個月左右。兩塊旋片之間共有9條彈簧,若全部或部分斷裂,兩塊旋片則無法完全張開貼緊泵腔壁,造成密封性大大降低,部分混合氣體和泵油從旋片與腔壁間的間隙中溢出,從面降低抽氣效率和真空度。從說明書中查閱到該彈簧的材質為65Mn,屬于很普通的碳素彈簧鋼絲,雖然強度較高,但韌性較差。工作時,彈簧每分種要循環壓縮高達150次,如此頻繁的壓縮,很易導致彈簧疲勞斷裂。我們決定選用綜合性能更為優良的熱軋彈簧鋼60Si2MnA,具備較高的韌性和耐疲勞強度。

排氣閥上的排氣碟簧和排氣閥片所用材料同樣是65Mn,也改用60Si2MnA材料。

2改進效果和心得體會

經過上述改進后,2臺旋片式真空泵運行狀況良好,運轉噪聲、振動、溫度、油耗較低,均達正常水平,一般運行6個月才出現真空度下降的情況,大修周期由原來的2個月延長到6個月以上,大大延長了真空泵維修周期,降低了真空泵維修成本。

在這次的維修過程中，我們深深的感覺到旋片式真空泵故障頻繁,不僅要在泵身上找原因:調整好傳動機構的配合間隙和改善零配件材質,更要在系統上找原因,如果未解決系統熱源量大的問題,就算質量再好的旋片式真空泵,也無法適應如此惡劣的運行環境。

為了減少真空泵維修的頻率和次數，我們建議客戶應該掌握真空泵基本的養護知識。