全面了解真空泵

產品特點 
①由于干式泵不會產生油蒸氣體，因此生產車間環境及被處理的物品不受污染，是使用在凈化車間等工業中zui理想的真空設備。
②與水循環真空泵比較，水環泵受地理、資源的限制，且造成水資源的嚴重浪費。同時工作時會使生產車間濕度激增，極易造成物品受濕變質，而干式泵就不存在這些問題。
③干式泵不需加油加水，所以和一般其它真空泵相比，經常性的維護保養工作可大大減少。
④干式泵引用多葉片的高速運轉，避免了一般其它真空泵吸排氣的脈沖波動，輸吸氣非常穩定。

2.使用范圍
與一般真空泵相比，干式真空泵的使用范圍更加廣泛。具體可應用于：
制藥機械上的膠囊充填、膠囊印字、藥品混合、輸送、真空干燥及藥品包裝機；
自動包裝線上的真空吸拉、開袋、裝料；
印刷機械上低能耗真空吸送；
各種液體注入瓶內的率真空灌裝；
各種兼制品的真空吸塑成型；物體表面在真空狀態下的氣密性試驗；
紙箱及瓶類物品的標簽真空吸送、粘貼；
玻璃等薄板零件的真空吸運；
真空吸引固定下的照相制版，真空狀態下利用壓力差引導氣體分析；
各種機械自動線上的真空吸夾具；
各種容器在真空狀態下的滲漏試驗；
食品加工機械上的應用；
各種離心機械在真空狀態下高速運轉的平衡試驗；
醫院手術室的真空吸引，牛奶場的真空吸奶；
以及各種真空包裝機械的配套使用等等。

 

隨著真空應用的發展，真空泵的種類已發展了很多種，其抽速從每秒零點幾升到每秒幾十萬、數百萬升。隨著真空技術在生產和科學研究領域中對其應用壓強范圍的要求越來越寬，大多需要由幾種真空泵組成真空抽氣系統共同抽氣后才能滿足生產和科學研究過程的要求，由于真空應用部門所涉及的工作壓力的范圍很寬，因此任何一種類型的真空泵都不可能完全適用于所有的工作壓力范圍，只能根據不同的工作壓力范圍和不同的工作要求，使用不同類型的真空泵。為了使用方便和各種真空工藝過程的需要，有時將各種真空泵按其性能要求組合起來，以機組型式應用。
常用真空泵包括干式螺桿真空泵、水環泵、往復泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴散泵等，這些泵是我國國民經濟各行業應用真空工藝過程中必不可少的主力泵種。近年來， 伴隨著我國經濟持續高速發展，真空泵相關下游應用行業保持快速增長勢頭，同時在真空泵應用領域不斷拓展等因素的共同拉動下，我國真空泵行業實現了持續穩定地快速的發展。
結構特點
（1)泵總體結構型式
真空泵的泵體的布置結構決定了泵的總體結構。
立式結構的進、排氣口水平設置，裝配和連接管路都比較方便。但泵的重心較高，在高速運轉時穩定性差，故這種型式多用于小泵。
臥式泵的進氣口在上，排氣口在下。有時為了真空系統管道安裝連接方便，可將排氣口從水平方向接出，即進、排氣方向是相互垂直的。此時，排氣口可以從左或右兩個方向開口，除接排氣管道一端外，另一端堵死或接旁通閥。這種泵結構重心低，高速運轉時穩定性好。一般大、中型泵多采用此種結構。
泵的兩個轉子軸與水平面垂直安裝。這種結構裝配間隙容易控制，轉子裝配方便，泵占地面積小。但泵重心較高且齒輪拆裝不便，潤滑機構也相對復雜。
（2)泵的傳動方式
真空泵的兩個轉子是通過一對高精度齒輪來實現其相對同步運轉的。主動軸通過聯軸器與電機聯接。在傳動結構布置上主要有以下兩種：其一是電動機與齒輪放在轉子的同一側如圖。從動轉子由電動機端齒輪直接傳過去帶動，這樣主動轉子軸的扭轉變形小，則兩個轉子之間的間隙不會因主動軸的扭轉變形大而改變，故使轉子之間的間隙在運轉過程中均勻。這種傳動方式的zui大缺點是：a.主動軸上有三個軸承，增加了泵的加工和裝配難度，齒輪的拆裝及調整也不便；b.整體結構不勻稱，泵的重心偏向電動機和齒輪箱一側。
特點
(1)在較寬的壓力范圍內有較大的抽速；
(2)轉子具有良好的幾何對稱性，故振動小，運轉平穩。轉子間及轉子和殼體間均有間隙，不用潤滑，摩擦損失小，可大大降低驅動功率，從而可實現較高轉速；
(3)泵腔內無需用油密封和潤滑，可減少油蒸氣對真空系統的污染；
(4)泵腔內無壓縮，無排氣閥。結構簡單、緊湊，對被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感；
(5)壓縮比較低，對氫氣抽氣效果差；
(6)轉子表面為形狀較為復雜的曲線柱面，加工和檢查比較困難。
機械選擇
⑴真空泵工作時產生的振動對工藝過程及環境有無影響。若工藝過程不允許，應選擇無振動的泵或者采取防振動措施。
⑵了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆粒灰塵，有無腐蝕性等。選擇真空泵時，需要知道氣體成分，針對被抽氣體選擇相應的泵。如果氣體中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體，應該考慮在泵的進氣口管路上安裝輔助設備，如冷凝器、除塵器等。
⑶真空泵在其工作壓強下，應能排走真空設備工藝過程中產生的全部氣體量。
⑷正確地組合真空泵。由于真空泵有選擇性抽氣，因而，有時選用一種泵不能滿足抽氣要求，需要幾種泵組合起來，互相補充才能滿足抽氣要求。如鈦升華泵對氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵，（或二極型非對稱陰極濺射離子泵）對氬有一定的抽速，兩者組合起來，便會使真空裝置得到較好的真空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預真空；有的真空泵出口壓強低于大氣壓，需要前級泵，故都需要把泵組合起來使用。
⑸真空設備對油污染的要求。若設備嚴格要求無油時，應該選各種無油泵，如：水環泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴格，可以選擇有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達到清潔真空要求。
⑹正確地選擇真空泵的工作點。每種泵都有一定的工作壓強范圍，如：2BV系列水環真空泵工作壓強范圍760mmHg~25mmHg（絕壓），在這樣寬壓強范圍內，泵的抽速隨壓強而變化（詳細變化情況參照泵的性能曲線），其穩定的工作壓強范圍為760~60mmHg。因而，泵的工作點應該選在這個范圍之內較為適宜，而不能讓它在25~30mmHg下長期工作。
⑺真空泵排出來的油蒸氣對環境的影響如何。如果環境不允許有污染，可以選無油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。
⑻真空泵的工作壓強應該滿足真空設備的極限真空及工作壓強要求。如：某真空干燥工藝要求10mmHg的工作真空度，選用的真空泵的極限真空度至少要2mmHg，能達到1mmHg。通常選擇泵的極限真空度要高于真空設備工作真空度半個到一個數量級。
⑼真空泵的價格、運轉及維修費用。
機械安裝
⑴真空泵應安裝在地面結實堅固的場所，周圍應留有充分的余地，便于檢查、維護、保養。
安裝原理圖
安裝原理圖
⑵真空泵底座下應保持地基水平，底座四角處建議墊減震橡皮或用螺栓澆制安裝，確保真空泵運轉平穩，振動小。
⑶真空泵與系統的連接管道應密封可靠，對小真空泵可采用金屬管路連接密封墊采用耐油橡膠，對小真空泵可采用真空膠管連接，管道管徑不得小于真空泵吸氣口徑，且要求管路短而少彎頭。（焊接管路時應清除管道中焊渣，嚴禁焊渣進入真空泵腔。）
⑷在連接管路中，用戶可在真空泵進氣口上方安裝閥門及真空計，隨時可檢查真空泵的極限壓力。
⑸按電動機標牌規定連接電源，并接地線和安裝合適規格的熔斷器及熱繼電器。
⑹真空泵通電試運轉時，須取下電機皮帶，確認真空泵轉向符合規定方向方可投入使用，以防真空泵反轉噴油。（轉向按防護罩指示方向）
⑺對于有冷卻水的真空泵，按規定接通冷卻水。
⑻如真空泵口安裝電磁閥時，閥與真空泵應同時動作。
⑼當真空泵排出氣體影響工作環境時，可在排氣口裝接管道引離或裝接油霧過濾器。

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選型

真空泵的作用就是從真空室中抽除氣體分子，降低真空室內的氣體壓力，使之達到要求的真空度。概括地講從大氣到極高真空有一個很大的范圍，至今為止還沒有一種真空系統能覆蓋這個范圍。因此，為達到不同產品的工藝指標、工作效率和設備工作壽命要求、不同的真空區段需要選擇不同的真空系統配置。為達到zui佳配置，選擇真空系統時，應考慮下述各點：
首先必須檢查確定每一種工藝要求的真空度。因為每一種工藝都有其適應的真空度范圍，必須認真研究確定之。
在確定了工藝要求的真空度的基礎上檢查真空泵系統的極限真空度，因為系統的極限真空度決定了系統的zui佳工作真空度。一般來講，系統的極限真空度比系統的工作真空度低20%，比前級泵的極限真空度低50%。
檢查確定工藝要求的抽氣種類與抽氣量。因為如果被抽氣體種類與泵內液體發生反應，泵系統將被污染。同時必須考慮確定合適的排氣時間與抽氣過程中產生的氣體量。
檢查確定達到要求的真空度所需要的時間、真空管道的流阻與泄漏。考慮達到要求真空度后在一定工藝要求條件下維持真空需要的抽氣速率。
s=2.303（v/t）lg(p1/p2)
其中：
s為真空泵抽氣速率(l/s)
v為真空室容積(l)
t為達到要求真空度所需時間(s)
p1為初始容器內氣壓
p2為抽氣后容器內氣壓
影響因素
它是決議產品的大小,抽氣量請求愈高,產品體積相對愈大,所需配用的電機功率亦會愈高。
它是決議產品采用何種構造,真空度是有表壓及壓力這兩種讀數。壓力表示讀數是值，即讀數愈靠近‘0\'，真空度愈高。但反觀表壓，愈接近760mmHɡ即表示真空度愈高，假若你所請求的壓力（極限真空）是靠近‘0\'，那么只要真空泵才能夠滿足這個需求。
維護保養
真空泵的好壞決定于其機械結構和油的質量，使用真空泵時必須把它保護好。如果蒸餾揮發性較大的有機溶劑時，有機溶劑會被油吸收結果增加了蒸氣壓，從而降低了抽空效能，如果是酸性氣體，那就會腐蝕油泵，如果是水蒸氣就會使油成乳濁液而抽壞真空泵。
因此使用真空泵時必須注意下列幾點：
在蒸餾系統和真空泵之間，必須裝有吸收裝置。
蒸餾前必須用水泵徹底抽去系統中有機溶劑的蒸氣。
如能用水泵抽氣的，則盡量用水泵，如蒸餾物質中含有揮發性物質，可先用水泵減壓抽降，然后改用油泵。
減壓系統必須保持密不漏氣，所有的橡皮塞的大小和孔道要合適，橡皮管要用真空用的橡皮管。磨口玻璃涂上真空油脂。
根據使用的范圍和抽氣效能可將真空泵分為三類：
(1)一般水泵，壓強可達到1.333~100kPa(10~760mmHg)為"粗"真空。
(2)油泵，壓強可達0.133~133.3Pa(0.001~1mmHg)為"次高"真空。
(3)擴散泵，壓強可達0.133Pa以下，(10-3mmHg)為"高"真空。
若要較低的壓力，那就要用到油泵了，好的油泵能抽到133.3Pa(1mmHg)以下。
在有機化學實驗室里常用的減壓泵有水泵和真空泵兩種，若不要求很低的壓力時，可用水泵，如果水泵的構造好且水壓又高，抽空效率可達1067~3333Pa(8~25mmHg)。水泵所能抽到的zui低壓力理論上相當于當時水溫下的水蒸氣壓力。例如，水溫25℃、20℃、10℃時，水蒸氣的壓力分別為3192、2394、1197Pa(8-25mmHg)。用水泵抽氣時，應在水泵前裝上安全瓶，以防水壓下降，水流倒吸；停止抽氣前，應先放氣，然后關水泵。
潤滑油
在真空泵中真空泵油不僅作為獲得真空的介質，還對機械摩擦點起潤滑、冷卻和密封作用。
這是真空泵油的zui重要的性能，由于真空泵要求真空度很高，一般用石蠟基窄餾分潤滑油，對于擴散真空泵，還可使用蒸氣壓很低的硅油或其他合成油。
真空泵腔內容積不斷變化而形成排氣作用，要求潤滑油應具有合適的粘度和粘溫特性。
真空泵不斷向高速度發展，由于滑片和泵體的高速摩擦使油溫升高，油品很容易氧化分解，尤其擴散泵往往處于很高的溫度環境下工作，使系統內蒸氣壓升高，真空度降低，因此要求真空泵油具有良好的熱氧化安定性。
真空泵吸入的如果是腐蝕性氣體，會與油發生化學反應，腐蝕泵內零件；吸入空氣中往往含有水汽冷凝水，引起真空泵油的乳化并使金屬腐蝕，所以要求具有良好的抗腐蝕和抗乳化性。
主要要求真空泵中不攜帶輕質組分，以免影響油品的飽和蒸氣壓。
極限壓力是真空泵油重要的使用性能指標以了解在zui低真空極限壓力下真空泵的極限壓力。
電機溫度高
某公司的300MW機組，每臺機組配備2臺機械真空泵，其中1臺運行，1臺備用。真空泵用于機組啟動時抽真空，正常運行時用于抽出凝汽器中未凝結的氣體。該泵配備電機160kW，轉速590r/min，額定電流330A，電壓380V，B級絕緣，正常運行時電流220～230A。每年夏季，電機溫度都會超限，被迫加裝臨時冷卻風機，但收效不大。電機長期高溫運行會造成絕緣老化，縮短其使用壽命。對真空泵電機溫度高的原因分析如下。
原因分析
(1)電機功率大，工作電流大，發熱量大。
(2)風扇轉速低，風壓，風量小。
(3)風扇葉片數較少，產生的風量小。
(4)電動機附有灰塵、油污，降低了散熱能力。
(5)真空泵電機所在母線電壓為380V，由于電纜壓降及負荷分配不均，電機實際所加電壓只有365V，電壓偏低造成運行電流大。
對策
電機功率、轉速是和真空泵相匹配的，不能更改。風扇安裝于電機主軸上，電機轉速決定了風扇轉速，也不可更換。增加風扇葉片數量雖能起到一定作用，但葉片數量增加后，動平衡不容易找，如找正不好，會引起電機振動增加。
(1)將原風扇罩加長40cm，在里面加裝一個與風扇罩同直徑軸流風機，軸流風機電機功率850W，轉速1489r/min，電壓380V。原風扇繼續保留。軸流風機另設一路電源控制，軸流風機與主電機不設連鎖。真空泵啟動后及時啟動軸流風機運行，真空泵停運后30min停運軸流風機，以使主電機得到充分冷卻;
(2)定期清除電機上灰塵，保持電機散熱片清潔，增加其散熱能力;
(3)將真空泵所在母線電壓調整為400V。
效果
(1)由于軸流風機轉速高，風壓風量大，冷卻效果大大增強，在相同的環境溫度、負荷電流下，主電機溫度下降了12℃。夏季主電機溫度未再超限。
(2)軸流風機可人為控制，主電機停運后，軸流風機仍可運行，可以使主電機得到充分冷卻。
(3)盡量使2段母線負荷分配平衡，以防某段母線因負荷過重造成電壓下降過多。
(4)電壓調整后，真空泵運行電流降為210A，發熱量相對減小。
(5)減緩了主電機的絕緣老化速度，延長了其使用壽命。
泵軸軸承位磨損真空泵傳動部位磨損是普遍存在的問題，其中包括軸承位、軸承座、軸承室、鍵槽及螺紋等部位，傳統方法以補焊和刷鍍噴涂為主，但兩者均存在一定弊端：補焊高溫產生的熱應力無法完全消除，易造成材質損傷，導致部件出現彎曲或斷裂；而電刷鍍受涂層厚度限制，容易剝落，且以上兩種方法都是用金屬修復金屬，無法改變“硬對硬”的配合關系，在各力綜合作用下，仍會造成再次磨損。當代西方國家針對以上問題多使用高分子復合材料的修復方法，而應用較多的有美國美嘉華技術體系，其具有超強的粘著力，優異的抗壓強度等綜合性能。應用高分子材料修復，可免拆卸，免機加工。既無補焊熱應力影響，修復厚度也不受限制，同時產品所具有的金屬材料不具備的退讓性，可吸收設備的沖擊震動，避免再次磨損的可能，并大大延長設備部件的使用壽命，為企業節省大量的停機時間，創造巨大的經濟價值。
腐蝕真空泵腐蝕的形態可分為全面（均勻）腐蝕和局部腐蝕兩大類，前者較均勻的發生在真空泵全部表面，后者只是發生在局部，如孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等。采用高分子復合材料對真空泵實施表面有機涂層防腐，其具有良好的耐化學性能及優異的力學性能和粘接性能，與傳統的壓力容器焊接修補相比，具有施工簡便、成本低、安全性能，修復效果好的特點。