【赫哲真空課堂】使用真空泵時的常見問題及如何避免 - 旋片泵

從客戶角度來說，他們總是希望以合理的價格實現的真空解決方案。這就會存在這一種風險，也就是為了降低成本，人們很可能會選擇一個不太理想的真空泵解決方案，這一決定將終導致客戶減少設備的正常運行時間，甚至會為此花費更多的維修成本。從長遠來看，選擇值得信賴的真空泵和相應的配件以及合理的監(jiān)控和操作模式能夠為您帶來更多的效益。

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

值得明確說明的是：這里附加的圖片僅僅作為示例參考，請不要以此對圖片與中品牌的性進行推斷！

1.旋片式真空泵
性價比高、性強、使用是旋片式真空泵多年來持續(xù)成功的重要因素。六多年的壓縮經驗以及對各類氣體的的抽氣能力是這類泵的特色。由于遵循內部壓縮原理運行的旋片式真空泵為機油潤滑和密封式結構，因此影響該泵性和壽命的主要因素是泵內蒸汽、化學物質的侵蝕以及潤滑劑的老化。

1.1.抽蒸汽
大多數的旋片式真空泵廠商會對設備的蒸汽耐受性為多少 hPa 或蒸汽的容量為多少克/小時進行詳細說明。這些信息指的是水蒸氣。當氣鎮(zhèn)閥開啟且真空泵處于工作溫度時，如果進氣壓力低于給出值，那么泵出的水蒸氣就無法冷凝。在干燥過程中，泵的大小并非是由泵速按照蒸汽量的大小而決定，而是由每單位時間收集的水量決定。因此，當務之急是使用封閉的真空側閥和開啟的氣鎮(zhèn)閥對泵進行預熱大約 15 至 30 分鐘，以達到其佳的工作溫度（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系以及違規(guī)操作的后果。

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

必要的泵前泵后操作可以通過計時工具輕易地集成到控制器中。如果系統(tǒng)需要氣鎮(zhèn)低于 1 至 2 hPa 的極限壓力，則需要使用雙級旋片式真空泵。值得注意的是，雙級旋片式真空泵的蒸汽耐受性和蒸汽容量將會低于單級泵。

圖 1：由于在操作過程中沒有使用氣震閥導致旋片泵受到嚴重腐蝕。

1.2.工作液
在旋片式真空泵中，工作液（即真空泵油）主要擔負三項重要功能：密封、潤滑閥門和軸承以及將鋁殼上的壓縮和摩擦熱傳導出去以實現對泵體的冷卻。

使用傳動裝置和潤滑劑保持油位是油封旋片式泵和真空泵重要的預防性維護和日常維護。如果油液位下降過低，那么泵系統(tǒng)就再也不能得到潤滑。由于缺乏潤滑，泵系統(tǒng)就會運轉受阻，終導致泵故障。油位過低還將造成無法對壓縮熱量實現耗散。泵過熱會導致工作液迅速老化，缺乏潤滑和油碳形成終將會導致泵故障。因此，一定要泵的油位不能低于觀測鏡的中間位置。

需要定期對工作液的顏色、粘性和污染物進行檢查。工作液中水含量過 5% 會呈現乳白色。這種情況在氣震閥關閉時、抽真空過程在工作液仍然冰冷的狀態(tài)下開啟或出大蒸汽能力時發(fā)生。圖 2 清楚地顯示，隨著工作液的損耗，液體如何變黑的過程。如果工作液的顏色達到了第 6 種顏色（從左邊數），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）。

為防止該現象的發(fā)生，建議每 12 個月更換一次泵油。

如果用戶不確定使用的工作液是否耐工藝氣體，則需向生產商進行咨詢，以確定正確的工作液和泵設計。

當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，必須使用經過 BAM 適合于氧氣的用油。此時，請注意，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，可實現所需的極限壓力。

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氣口的壓力大小。壓力越大，排出的油量就會越多。對于油液排量現有的經驗值為：每一標準立方米氣體在過 100 hPa 壓力下會排出約 3 mg 油液。

例如：
在進氣壓力為 200 hPa 且泵速為 60 m?/h 時，一個單級旋片式真空泵按照該泵速會在 24 小時內釋放約 850 mg 的油液。如果這樣一個真空泵中的油含量為 5 升左右，持續(xù)運轉兩天，該油位將會降至臨界水平。如果該真空泵持續(xù)運轉，由于潤滑油不足，真空泵將會損壞。

排氣側可使用油霧分離器來防止油液揮發(fā)，保護真空泵，避免潤滑不足。這些過濾器都含有濾芯，油滴將會被保留在濾芯中，并沉積在過濾器殼體內。如果過程允許，這些被分離出來的油液將會通過一個自動的回油裝置使用浮球開關或氣鎮(zhèn)裝置返回到真空泵中進行再循環(huán)。如果在干燥過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，則不建議對油液進行回收再利用。凝結在過濾器中的蒸汽將會被返回到真空泵中，且會嚴重減弱油液的潤滑能力和耐用度，這反過來又可能導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。在這種情況下，消耗的油液必須要經常地進行再填裝。

要油霧過濾器能夠處理和旋片式真空泵中相同數量的氣體，這一點重要。如果過濾器的 a) 標稱尺寸或 b)大氣體通過量過小，那么由于氣速過高，油滴將沒有時間在過濾器的套筒上停留。它們只會通過排氣裝置排出，因此油霧過濾器的存在將沒有任何意義。

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

1.4.油液向進氣口遷移
當旋片式真空泵在低于 0.5 hPa 的極限壓力下運轉時，由于功能原因，油液分子將會向進氣口方向遷移。

在處理過程中，主要是在高空或真空范圍內，碳氫化合物的出現是不受歡迎且難以接受的，它們會破壞處理流程和設備。這一污染只能隨著時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，銅催化劑能夠將碳氫化合物分解為水和氫氣，隨后將它們泵出。建議通過在約 250°C 高溫下進行有規(guī)律的烘烤，重新生成使用過的沸石陷阱（分子篩）。為此，生產商提供了合適的加熱元件作為配件。催化捕集器可通過通風。

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

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

1.5.處理過程中的灰塵
氣體處理過程中往往會產生一些顆粒或挾帶著灰塵。為了保護真空泵免受機械損傷并延長工作液的使用壽命，有必要在進氣口出安裝濾塵器。根據產品不同的應用，濾塵器具有不同材質的濾芯，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組合也可也用于除塵。由于氣旋的旋轉運動，使得氣旋具有的優(yōu)勢，可以冷卻熱分子。（圖 3 和圖 4）

1.6.標注進氣口和排氣管道的尺寸
進氣口和排氣口的公稱直徑是由生產商根據真空泵的大泵速進行設計的。因此，進氣管道與真空泵的公稱直徑是否符合至關重要，否則由于電導損耗，尤其是在分子流范圍內的電導損耗會導致泵速嚴重下降。排氣管道也要與泵的公稱直徑相，否側公稱尺寸過小或氣體流量過大都會導致不可接受的背壓，這給真空泵帶來持續(xù)的機械壓力，并導致泵的磨損和故障增加。另外，噪音水平也會上升。

如果排氣管道向上延伸，那么其低點處應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重新流回到泵體內。虹吸管可以通過底部清空。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，這樣也可以對冷凝液進行收集。我們不建議將過濾器直接安裝在真空泵的排氣管道上，因為直接相連，泵體的熱量就會傳遞到冷凝器上，導致冷凝效果降低。

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

許多這樣的使用說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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