【赫哲真空課堂】使用真空泵時(shí)的常見問(wèn)題及如何避免 - 旋片泵

從客戶角度來(lái)說(shuō)，他們總是希望以合理的價(jià)格實(shí)現(xiàn)的真空解決方案。這就會(huì)存在這一種風(fēng)險(xiǎn)，也就是為了降低成本，人們很可能會(huì)選擇一個(gè)不太理想的真空泵解決方案，這一決定將終導(dǎo)致客戶減少設(shè)備的正常運(yùn)行時(shí)間，甚至?xí)榇嘶ㄙM(fèi)更多的維修成本。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，選擇值得信賴的真空泵和相應(yīng)的配件以及合理的監(jiān)控和操作模式能夠?yàn)槟鷰?lái)更多的效益。

下文中，您將會(huì)看到關(guān)于常用真空泵的運(yùn)行、選擇以及維護(hù)等方面的重要信息概述。在本期和即將發(fā)布的下一期“產(chǎn)品月度小貼士”中，我們將會(huì)對(duì)使用旋片式真空泵、羅茨泵和渦輪分子泵出現(xiàn)的常見問(wèn)題為您一一介紹，并為您提供方案，避免這些問(wèn)題的發(fā)生。

值得明確說(shuō)明的是：這里附加的圖片僅僅作為示例參考，請(qǐng)不要以此對(duì)圖片與中品牌的性進(jìn)行推斷！

1.旋片式真空泵
性價(jià)比高、性強(qiáng)、使用是旋片式真空泵多年來(lái)持續(xù)成功的重要因素。六多年的壓縮經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)各類氣體的的抽氣能力是這類泵的特色。由于遵循內(nèi)部壓縮原理運(yùn)行的旋片式真空泵為機(jī)油潤(rùn)滑和密封式結(jié)構(gòu)，因此影響該泵性和壽命的主要因素是泵內(nèi)蒸汽、化學(xué)物質(zhì)的侵蝕以及潤(rùn)滑劑的老化。

1.1.抽蒸汽
大多數(shù)的旋片式真空泵廠商會(huì)對(duì)設(shè)備的蒸汽耐受性為多少 hPa 或蒸汽的容量為多少克/小時(shí)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。這些信息指的是水蒸氣。當(dāng)氣鎮(zhèn)閥開啟且真空泵處于工作溫度時(shí)，如果進(jìn)氣壓力低于給出值，那么泵出的水蒸氣就無(wú)法冷凝。在干燥過(guò)程中，泵的大小并非是由泵速按照蒸汽量的大小而決定，而是由每單位時(shí)間收集的水量決定。因此，當(dāng)務(wù)之急是使用封閉的真空側(cè)閥和開啟的氣鎮(zhèn)閥對(duì)泵進(jìn)行預(yù)熱大約 15 至 30 分鐘，以達(dá)到其佳的工作溫度（油）（大約為 70-80 °C）。只有在正確的工作溫度下才可經(jīng)由開啟的氣鎮(zhèn)閥將蒸汽泵出。延遲開啟的高真空閥很容易被集成到控制系統(tǒng)中。下表顯示了泵的溫度依賴關(guān)系以及違規(guī)操作的后果。

泵壓過(guò)程結(jié)束后，我們強(qiáng)烈建議開啟氣鎮(zhèn)閥讓真空泵繼續(xù)運(yùn)行 15 分鐘左右，這樣那些殘留在泵體內(nèi)的蒸汽就可以通過(guò)排氣裝置排出。這一過(guò)程重新生成工作液，防止停頓腐蝕和可能出現(xiàn)的泵故障。

必要的泵前泵后操作可以通過(guò)計(jì)時(shí)工具輕易地集成到控制器中。如果系統(tǒng)需要?dú)怄?zhèn)低于 1 至 2 hPa 的極限壓力，則需要使用雙級(jí)旋片式真空泵。值得注意的是，雙級(jí)旋片式真空泵的蒸汽耐受性和蒸汽容量將會(huì)低于單級(jí)泵。

圖 1：由于在操作過(guò)程中沒(méi)有使用氣震閥導(dǎo)致旋片泵受到嚴(yán)重腐蝕。

1.2.工作液
在旋片式真空泵中，工作液（即真空泵油）主要擔(dān)負(fù)三項(xiàng)重要功能：密封、潤(rùn)滑閥門和軸承以及將鋁殼上的壓縮和摩擦熱傳導(dǎo)出去以實(shí)現(xiàn)對(duì)泵體的冷卻。

使用傳動(dòng)裝置和潤(rùn)滑劑保持油位是油封旋片式泵和真空泵重要的預(yù)防性維護(hù)和日常維護(hù)。如果油液位下降過(guò)低，那么泵系統(tǒng)就再也不能得到潤(rùn)滑。由于缺乏潤(rùn)滑，泵系統(tǒng)就會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)受阻，終導(dǎo)致泵故障。油位過(guò)低還將造成無(wú)法對(duì)壓縮熱量實(shí)現(xiàn)耗散。泵過(guò)熱會(huì)導(dǎo)致工作液迅速老化，缺乏潤(rùn)滑和油碳形成終將會(huì)導(dǎo)致泵故障。因此，一定要泵的油位不能低于觀測(cè)鏡的中間位置。

需要定期對(duì)工作液的顏色、粘性和污染物進(jìn)行檢查。工作液中水含量過(guò) 5% 會(huì)呈現(xiàn)乳白色。這種情況在氣震閥關(guān)閉時(shí)、抽真空過(guò)程在工作液仍然冰冷的狀態(tài)下開啟或出大蒸汽能力時(shí)發(fā)生。圖 2 清楚地顯示，隨著工作液的損耗，液體如何變黑的過(guò)程。如果工作液的顏色達(dá)到了第 6 種顏色（從左邊數(shù)），必須立即更換。工作液顏色的變化范圍適用于 P3 泵油（普發(fā)真空）。

為防止該現(xiàn)象的發(fā)生，建議每 12 個(gè)月更換一次泵油。

如果用戶不確定使用的工作液是否耐工藝氣體，則需向生產(chǎn)商進(jìn)行咨詢，以確定正確的工作液和泵設(shè)計(jì)。

當(dāng)抽取氧氣的濃度大于空氣中氧氣的含量，由于氧化和工作液老化的原因，不能使用礦物油。在這種情況下，必須使用經(jīng)過(guò) BAM 適合于氧氣的用油。此時(shí)，請(qǐng)注意，在泵的工作溫度下，所使用的工作液具有低的蒸汽壓力，因此在總壓力（油液的蒸汽壓力）的限制下，可實(shí)現(xiàn)所需的極限壓力。

圖 2：隨著礦物油工作液的老化而發(fā)生的顏色變化范圍。

1.3.排氣側(cè)油液霧化
由于功能原因，的旋片式真空泵都能將排氣裝置中的微小油滴以及抽出的氣體或蒸汽霧化。霧化油滴量的大小取決于真空泵進(jìn)氣口的壓力大小。壓力越大，排出的油量就會(huì)越多。對(duì)于油液排量現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)值為：每一標(biāo)準(zhǔn)立方米氣體在過(guò) 100 hPa 壓力下會(huì)排出約 3 mg 油液。

例如：
在進(jìn)氣壓力為 200 hPa 且泵速為 60 m?/h 時(shí)，一個(gè)單級(jí)旋片式真空泵按照該泵速會(huì)在 24 小時(shí)內(nèi)釋放約 850 mg 的油液。如果這樣一個(gè)真空泵中的油含量為 5 升左右，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)兩天，該油位將會(huì)降至臨界水平。如果該真空泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于潤(rùn)滑油不足，真空泵將會(huì)損壞。

排氣側(cè)可使用油霧分離器來(lái)防止油液揮發(fā)，保護(hù)真空泵，避免潤(rùn)滑不足。這些過(guò)濾器都含有濾芯，油滴將會(huì)被保留在濾芯中，并沉積在過(guò)濾器殼體內(nèi)。如果過(guò)程允許，這些被分離出來(lái)的油液將會(huì)通過(guò)一個(gè)自動(dòng)的回油裝置使用浮球開關(guān)或氣鎮(zhèn)裝置返回到真空泵中進(jìn)行再循環(huán)。如果在干燥過(guò)程中有大量的水蒸氣被排出，或者真空泵處理的是腐蝕性蒸汽，則不建議對(duì)油液進(jìn)行回收再利用。凝結(jié)在過(guò)濾器中的蒸汽將會(huì)被返回到真空泵中，且會(huì)嚴(yán)重減弱油液的潤(rùn)滑能力和耐用度，這反過(guò)來(lái)又可能導(dǎo)致真空泵的早期失效。另外，由于在真空泵容器和油液中存在高濃度的冷凝蒸汽，因此大大增加了停滯腐蝕的危險(xiǎn)。在這種情況下，消耗的油液必須要經(jīng)常地進(jìn)行再填裝。

要油霧過(guò)濾器能夠處理和旋片式真空泵中相同數(shù)量的氣體，這一點(diǎn)重要。如果過(guò)濾器的 a) 標(biāo)稱尺寸或 b)大氣體通過(guò)量過(guò)小，那么由于氣速過(guò)高，油滴將沒(méi)有時(shí)間在過(guò)濾器的套筒上停留。它們只會(huì)通過(guò)排氣裝置排出，因此油霧過(guò)濾器的存在將沒(méi)有任何意義。

如果排氣管道沒(méi)有可用的集中排氣裝置，必須始終使用油霧過(guò)濾器，而且，出于工作考慮以及根據(jù)《空氣質(zhì)量控制指南》（空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）的規(guī)定，必須盡量減少排放或避免排放。油霧還會(huì)散發(fā)出一種難聞的氣體，該氣體四處飄散并產(chǎn)生一層惹人厭惡的油膜。

1.4.油液向進(jìn)氣口遷移
當(dāng)旋片式真空泵在低于 0.5 hPa 的極限壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于功能原因，油液分子將會(huì)向進(jìn)氣口方向遷移。

在處理過(guò)程中，主要是在高空或真空范圍內(nèi)，碳?xì)浠衔锏某霈F(xiàn)是不受歡迎且難以接受的，它們會(huì)破壞處理流程和設(shè)備。這一污染只能隨著時(shí)間的流逝以及加大成本而逐漸去除。

為了避免油液的遷移，必須在旋片式真空泵的進(jìn)氣口處安裝分子篩、催化捕集器或冷卻捕集器。使用催化篩，銅催化劑能夠?qū)⑻細(xì)浠衔锓纸鉃樗蜌錃?，隨后將它們泵出。建議通過(guò)在約 250°C 高溫下進(jìn)行有規(guī)律的烘烤，重新生成使用過(guò)的沸石陷阱（分子篩）。為此，生產(chǎn)商提供了合適的加熱元件作為配件。催化捕集器可通過(guò)通風(fēng)。

在分子流態(tài)中，旋片式真空泵的泵速會(huì)因電導(dǎo)損耗（電阻）而降低。所以在選擇泵大小時(shí)，針對(duì)其具體用途，務(wù)必要將這一要素考慮在內(nèi)。該情況同樣適用于以下濾塵器。請(qǐng)參考生產(chǎn)商規(guī)格，了解不同壓力范圍內(nèi)的電導(dǎo)值（升/每秒）。

圖 3 和圖 4：不帶濾塵器的旋片式真空泵進(jìn)氣口。轉(zhuǎn)子在氣缸中受損。必須更換泵系統(tǒng)

1.5.處理過(guò)程中的灰塵
氣體處理過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生一些顆?；驋稁е覊m。為了保護(hù)真空泵免受機(jī)械損傷并延長(zhǎng)工作液的使用壽命，有必要在進(jìn)氣口出安裝濾塵器。根據(jù)產(chǎn)品不同的應(yīng)用，濾塵器具有不同材質(zhì)的濾芯，如紙、聚酯纖維、碳纖維或吸油填料（拉西環(huán)）等制成的濾芯。一種包含氣旋分離器和濾芯的兩級(jí)組合也可也用于除塵。由于氣旋的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得氣旋具有的優(yōu)勢(shì)，可以冷卻熱分子。（圖 3 和圖 4）

1.6.標(biāo)注進(jìn)氣口和排氣管道的尺寸
進(jìn)氣口和排氣口的公稱直徑是由生產(chǎn)商根據(jù)真空泵的大泵速進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因此，進(jìn)氣管道與真空泵的公稱直徑是否符合至關(guān)重要，否則由于電導(dǎo)損耗，尤其是在分子流范圍內(nèi)的電導(dǎo)損耗會(huì)導(dǎo)致泵速嚴(yán)重下降。排氣管道也要與泵的公稱直徑相，否側(cè)公稱尺寸過(guò)小或氣體流量過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致不可接受的背壓，這給真空泵帶來(lái)持續(xù)的機(jī)械壓力，并導(dǎo)致泵的磨損和故障增加。另外，噪音水平也會(huì)上升。

如果排氣管道向上延伸，那么其低點(diǎn)處應(yīng)形成虹吸管一樣的形狀，這樣管道中上升的冷凝蒸汽就不會(huì)重新流回到泵體內(nèi)。虹吸管可以通過(guò)底部清空。另外，在排氣管道中，冷凝分離器可以安裝在泵噴頭上方 20-50 cm 米處，這樣也可以對(duì)冷凝液進(jìn)行收集。我們不建議將過(guò)濾器直接安裝在真空泵的排氣管道上，因?yàn)橹苯酉噙B，泵體的熱量就會(huì)傳遞到冷凝器上，導(dǎo)致冷凝效果降低。

1.7.充足的通風(fēng)
由于旋片式真空泵進(jìn)行壓縮作業(yè)，因此勢(shì)必會(huì)釋放出一定的熱量，所以一定要為其提供足夠的通風(fēng)，如有必要，另外安裝風(fēng)扇以其正常散熱。這尤其適用于安裝在設(shè)備或吸音罩內(nèi)的泵。如果通風(fēng)要求不能實(shí)現(xiàn)，那么設(shè)備可能會(huì)過(guò)熱并損壞泵。

許多這樣的使用說(shuō)明也適用于其他類型的真空泵，如羅茨泵、隔膜泵和干式泵等。

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