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这两类真空泵在真空工艺应用中常会发生哪些故障?

时间:2024-03-20 浏览次数:210

液环泵:液环泵的性能会受到各种条件的影响,而造成真空性能的下降

例如:

1)密封液蒸汽压过高

液环泵通常采用水作为密封液,在一些特殊应用场合,亦可使用其它的液体。一般来说,密封液的温度愈低,其蒸汽压亦愈低,如果密封液的蒸汽压过高,当泵的工作压力接近密封液的蒸汽压时,密封液就从液态急剧蒸发成汽态(气蚀),造成泵的抽气能力下降。为了防止泵的气蚀,根据经验,密封液在工作温度下的蒸汽压要小于泵的工作压力(P1)的二分之一。

例如水的蒸汽压在15℃时PV=1769Pa,于是泵充许Z低的工作压力为:P1 =2×1769=3538Pa

如果泵的工作压力低于这个值,泵内就会产生汽蚀,Z终使泵的叶轮遭到损坏。当液环泵用水作为密封液时,如果直接将高温的水输入到泵内,由于水的温度高蒸汽压亦高,当蒸汽压增加到接近泵的工作压力时,水就急骤蒸发,使泵的性能下降。

 

2)密封液的流量不当

为了获得所要求的性能,每一个型号泵的密封液流量都有规定,而且必须控制在所要求流量的5%以内,如果流量得不到控制,就会产生下列情况:

❶ 假如供给泵的密封液流量过多,则泵内液环的容积就会增加,转子用来排除工艺气体的容积就减小,造成抽速降低和真空性能变坏。

❷ 假如供给泵的密封液流量过少,则泵内液环的容积就減小,转子和泵壳之间就形成不了密封,于是在内部产生一个从排气口到吸入口的返流,同样亦使泵的性能变坏。

 

3)密封液被工艺气体所污染(在密封液全循环系统情况下)

工艺气体中含有可凝物——在抽气过程中,这些可凝物与泵内的密封液相接触时,很容易聚集在密封液中,假如这些物质的蒸汽压高于泵的工作压力就会突然蒸发成蒸汽,使泵的性能変坏。

工艺气体中含有颗粒——在抽气体过程中,这些颗粒会堵塞液环泵系统的管路、过滤器、热交换器、阀门等,使输送到泵内的密封液的流量受到限制,导致泵的性能降低以及液环泵的过热。

 

干式螺杆真空泵

干式螺杆泵通常遇到的问题是应用和操作不当。


1)过热和卡死

干式螺杆泵对外界的各种条件是非常敏感的,通常造成过热的原因如下:

❶ 冷却水的流量不够和泠却水的温度过高。由于螺杆真空泵内部温度很高,它对于冷却水的流量和温度的要求比较严格,如果流量和温度不符合制造厂家的规定,会导致泵的过热和卡死。

❷ 入口气体温度过高。因为螺杆泵内部没有吸收热量的液体,根据干式螺杆真空泵的设计,其泵的内部温度是在110℃到260℃之间,所以厂家都规定了泵的Z高入口温度,一般不允许超过70℃,如果忽略了这个问题,就会导致泵的内部温度过高,甚至泵被卡死。

❸ 与罗茨泵的配比不合理。在螺杆真空泵与罗茨真空泵选型过程中,有些参数是必须考虑的,其中主要的是干式螺杆泵与上游罗茨真空泵的配比,亦就是容积流率之比:

SR = S1 / S2

S1 / S2 = P2 / P1

其中,S1为罗茨泵容积流率,S2为螺杆泵容积流率,P1为罗茨泵的入口压力,P2为螺杆泵的入口压力,SR为级比。

由于S1 通常大于S2,所以P2 大于P1,当气体通过罗茨泵以后,其排出的气体温度会升高,当进入螺杆泵的气体温度超出允许值后,就会造成泵的过热甚致卡死。为了可靠起见,一般SR 取2~4之间。

 

2)泵腔内存在积液现象,造成振动和噪音增大

当螺杆真空泵抽除可凝性气体时,在泵的排气口会堆积被冷凝的液体,一旦泵停车时,这些液体就返回到泵腔内,造成泵再启动困难,振动和噪声增加大。如果这些液体具有腐蚀性,长时间残留在泵腔内,则会腐蚀螺杆和泵腔。

所以在设计真空装置时,泵的排气管道要低于泵的排气口的位置,或者在泵的排气口处安装一台单向阀,当泵停车时,阀门自动关闭,以防止被冷凝的液体倒流到泵腔内。

 

3)油箱内的润滑油变质

螺杆真空泵大都用于抽除可凝性气体或腐蚀性气体。虽然泵腔和油箱之间设有机械密封或迷宫密封,而且在密封处还有气障保护,以防止工艺气体进入到油箱。但是仍然会有少量工艺气体进入到油箱,当积累到一定程度,润滑油就会变质。

所以油箱里的润滑油还是需要根据不同工艺,在3~6个月进行更换。如果被抽气体腐蚀性很强,则需要采用耐腐蚀的氟油,以确保泵的正常运行。

 

4)电机电流过高

造成这个问题的原因有:

❶ 过高的排气压力(背压)。

❷ 由于冷却水和入口气体温度过高,而造成螺杆之间的相互接触。

❸ 工艺物质堆积在泵内。

上述❶和❷己经在前面讨论过,现在重点讨论工艺物质堆积问题。

众所周知,许多真空工艺都含有化学物质,它们在高温下具有粘性,很容易堆积并烧结在螺杆的表面,见图7所示,当堆积的厚度不断增加时,就会在螺杆与螺杆之间出现一个零间隙,造成相互接触,于是在泵轴上产生一个附加扭矩,导致泵的运行电流增加。

 

关于工艺物质堆积问题的解决方案,可以作如下选择:

方案1,在螺杆泵的上游设置分离罐或过滤器;方案2,用水蒸汽冲洗。方案1对于延长泵的寿命是非常有利,然而这些过滤器是很昂贵,亦需要经常维护,另外当过滤器堵塞时,会导致螺杆泵对容器的有效抽速下降。

方案2,用水蒸汽冲洗,虽然无需过滤器,但操作不当,亦有可能造成对泵的损害和不能确保冲洗后的效果。冲洗时,泵要停止运行,关闭泵的入口阀门,打开泵的排气口,从泵的入口通入水蒸汽,直到螺杆泵可以灵活转动为止。冲洗完成后,螺杆泵仍需空转运行20分钟,使泵腔内部始终保持干燥状态。

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