废水中的醇类助剂在低温蒸发负压条件下会挥发形成醇蒸汽,随不凝气体一同被真空泵抽入泵腔,醇类会持续混入真空泵油,引发油品多维度变质,还会连带损伤泵体部件,整套变质是逐步发展的过程,不是一次性失效。
首先会出现油品稀释、粘度大幅下降。醇属于小分子有机溶剂,可以和真空泵油互溶。醇蒸汽进入泵内不断溶解到油液当中,直接稀释基础油,油品运动粘度持续降低。油膜强度随之变差,泵腔转子、滑片之间无法形成可靠密封油膜。直观后果就是真空泵极限真空能力下滑,抽真空达不到原有负压,泵的密封性能衰减;同时润滑能力下降,滑片、轴承磨损加剧,泵运行噪音变大。现场会看到油位看似莫名升高,就是醇类蒸汽冷凝溶入油内带来的。
第二是油水醇乳化,形成乳浊油液。低温蒸发尾气当中除了醇蒸汽,还会裹挟大量水蒸气,水与醇共同进入泵油。醇充当助乳化剂,让原本互不相溶的油和水稳定混合,生成乳化浑浊的油相。油品外观变为乳白色、黄浊,不再是透明油液。乳化之后油的密封、润滑、抗泡性能全部破坏。乳化油内部会包裹大量水分,在泵工作受热时,内部水汽汽化,进一步破坏泵腔负压,真空出现跳动不稳。乳化状态一旦形成,靠静置很难分层破乳,必须更换新油。
第三是氧化、生成胶质油泥沉积物。醇类本身容易发生氧化,在泵体摩擦高温、氧气少量渗入的条件下,醇发生氧化生成醛、有机酸类物质。这些氧化产物会和真空泵油发生反应,慢慢生成粘稠胶质、油泥。胶质会粘附在滑片、转子、排气阀片、油路小孔位置。油泥堆积会堵塞油泵回油通道,造成局部供油不足;排气阀片被胶质粘黏,阀片闭合不严,直接导致抽气效率下降。长期累积,泵腔内部会生成棕褐色粘稠沉积物,拆解泵体可以看到部件表面附着胶状污垢。
第四是酸性物质带来的部件腐蚀。醇氧化生成有机酸,加上尾气带入少量酸性挥发性杂质,混在油液里面,泵油的酸值持续上升。酸性介质会对泵内部铸铁、碳钢部件产生缓慢腐蚀,生成金属锈蚀碎屑。锈蚀颗粒混在油中,一方面加速油品劣化,另一方面充当磨料,加剧滑片与泵腔内壁的磨粒磨损;细小锈屑还会堵塞油过滤器,造成供油不足。部分铝合金部件也会受到有机酸的侵蚀,出现点蚀。
第五是油品饱和蒸气压上升,真空性能永久性变差。醇本身饱和蒸气压远高于真空泵专用油。即便油里面只有少量醇溶解残留,整体混合油的饱和蒸气压会显著抬高。哪怕更换部分油液,管路和泵腔缝隙吸附残留醇分子,机组极限真空也回不到设备出厂水平,表现为真空泵机械本身完好,但始终拉不到高负压区间。
工况上的现象区分:醇含量低的时候,故障隐蔽,仅仅表现为真空能力缓慢衰减,油液轻微浑浊;醇浓度较高时,短时间就出现油位上涨、油乳化发白,泵噪音增大,真空波动明显。停机冷却之后,醇蒸汽进一步冷凝在泵内部,下次开机初期工况恶化尤为突出。
很容易出现的误判,只认为是水蒸气造成真空泵油变质,忽略醇类的助乳化、氧化产胶作用;反复换油但源头尾气没有处理,新油很快再次变质。
对应的防控思路,真空泵前端必须设置尾气预处理,配置冷凝捕集器,尽可能把醇蒸汽、水蒸气预先冷凝截留;增设吸附罐,吸附未冷凝的醇类组分;做好气液分离,减少雾滴夹带;缩短真空泵油巡检周期,观察油颜色、油位、浑浊度;不建议依靠简单放油补油维护,乳化胶质形成后需要彻底更换油品。