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                  油封真空泵抽除水蒸汽問題的解決

                  發布時間:2021-10-11      點擊次數:1259

                  隨著科學技術突飛猛進,在很多應用領域,油封真空泵已經不能勝任,被各種新式真空泵所替代。但在普通的工業領域,如食品加工、電器制造、化工醫藥等行業,由于油封真空泵成本低、使用方便、維護費用低,仍是最合適的產品。然而當油封真空泵抽除水蒸汽時,往往會產生一些問題。如真空泵潤滑油發生乳化、變質,達不到所需的真空度。甚至發生真空泵泵體、轉子嚴重銹蝕,整機報廢現象。之所以造成這種情況,主要在于對油封真空泵抽除(水)蒸汽的原理不甚了解,疏于真空泵的維護保養。為此筆者在本文中論述了油封真空泵抽除水蒸汽的原理、方法。并根據實際使用經驗,提出了真空泵在使用維護上的一些正確做法。

                  1、引言

                  油封真空泵廣泛應用于真空包裝、脫氣、干燥、浸漬等設備上,如被抽氣體是空氣時,配置了排氣過濾器及進氣逆止閥的油封真空泵是非常適用的。然而一旦被抽氣體中含有蒸汽即可凝性氣體時,真空泵的使用環境就變得相當惡劣了。有人誤認為真空泵是一個抽氣泵,只要吸進去了,就能排出,其實并非如此。如不能有效地抽除蒸汽把蒸汽排出泵腔,則蒸汽將凝結在泵腔內。這將導致真空泵潤滑油發生乳化變質嚴重影響真空泵所能達到的極限壓力,潤滑性能下降,磨損加劇,不能正常工作,甚至將造成泵體及轉子等零部件發生嚴重銹蝕,造成整機報廢。只有安裝了氣鎮閥的真空泵才能抽除純的蒸汽。真空泵抽除蒸汽的能力可用大水蒸汽允許壓力表示。增大氣鎮量,提高工作溫度,降低排氣壓力,能有效地提高抽除蒸汽的能力。采用新油一次潤滑真空泵,在真空管路上安裝冷凝器都是非常有效的解決水蒸汽問題的辦法。在實際應用中很大一部分問題是由于維護保養不當造成的。根據被抽蒸汽量的多少選擇合理的真空泵,再輔以正確的維護保養,水蒸汽問題就迎刃而解了。

                  10-9.png

                  2、氣鎮裝置

                  一定溫度下的液體若壓力低于其飽和蒸汽壓力的話,它就會蒸發,成為蒸汽,即可凝性氣體。然而當壓力大于飽和蒸汽壓力的話,蒸汽就會凝結成液體。
                  油封泵連續工作時其工作溫度一般在70-80℃,此時的水蒸汽飽和壓力約為400hpa。當被抽氣體完全是水蒸汽時,水蒸氣壓縮到400hpa時遠沒有達到1333hpa的排氣壓力,水蒸汽就開始凝結成液體,水蒸汽不能被真空泵排除,全部凝結在真空泵中。由此可知,沒有任何裝置的普通真空泵是不能將純的蒸汽排出泵腔的。但只要在壓縮過程中水蒸氣的分壓力小于其飽和壓力就能將蒸汽排出泵腔。

                  若吸入壓力:Pi=25mbar

                  排氣壓力:Pe=1333mbar

                  70℃時的水蒸氣飽和蒸汽壓力:Pv @70℃=311.6hpa

                  則可抽出的水蒸汽分壓力: Pwo=25*311.6/1333=6.49hpa

                  由此可知,沒有任何裝置的旋片真空泵只能抽除含有小部分水蒸汽及大量氣體的混合氣體.為了能夠抽出純凈的蒸汽,必須在蒸汽壓縮過程中滲入一定量的干燥空氣,使得在排氣壓縮終了時蒸汽的分壓力小于其蒸汽飽和壓力,這樣的滲氣裝置稱之為氣鎮閥。真空泵抽除蒸汽的能力一般用最大水蒸汽允許壓力表示。它是指真空泵在標準狀態下(20℃,1013hpa)連續排除純水蒸汽時的真空泵的最大入口壓力值。用hpa(百帕)表示。計算公式如下圖所示:

                  10-9(1).png

                  由(1)式可知真空泵最大水蒸汽允許壓力和下列因素有關;

                  --環境溫度升高:水蒸氣允許壓力增大。

                  --提高真空泵的工作溫度,水蒸氣允許壓力增大。

                  --高的排氣壓力:水蒸氣允許壓力減少

                  --增加氣鎮量:水蒸氣允許壓力增大。

                  --氣鎮中水蒸汽含量的增大:水蒸汽允許壓力減少。

                  增大氣鎮量,降低排氣壓力,提高工作溫度,均可有效的增大真空泵的水蒸汽允許壓力。其中工作溫度的變化對蒸汽的允許壓力影響最大。

                  由此可知,真空泵工作溫度的提高,對抽除水蒸汽是及其有效的。Busch R5旋片真空泵只有在80℃工作溫度下才能達到較高的水蒸汽允許壓力。標準型單氣鎮閥配置真空泵其最大水蒸汽允許壓力一般在40hpa。如被抽蒸汽量超過上述壓力值有以下方案可選擇。

                  -    雙氣鎮閥(水蒸汽允許壓力60-80hpa)

                  -    HVT型高溫泵(水蒸汽允許壓力200-300hpa)

                  -    采用液環泵作為前級泵降低排氣壓力(水蒸汽允許壓力200-400hpa)。

                  3、新油一次潤滑
                   在化工,制藥領域中,真空泵所抽的氣體中不僅存在大量的水蒸氣還存在較多的腐蝕性氣體,如果不能有效地抽除蒸汽,腐蝕性的蒸汽在泵內循環使用的話,將對真空泵造成更大的損壞。為此將真空泵的油潤滑系統設計成非循環式,即新鮮的潤滑油通過油泵噴射注入泵腔表面,壓縮后的冷凝物與潤滑油混合在一起與潤滑油一起排出泵腔,油進入分離器中不再循環使用。

                  由于噴入壓縮腔的潤滑油僅起潤滑作用故需少量即可,所以真空泵工作時消耗的潤滑油也相當少。如德國某公司250m3/h的真空泵一般每工作1小時僅消耗100ml潤滑油。由于潤滑油相當少,故真空泵一般設計成雙級、多旋片、水冷方式而獲得較高的真空度。泵工作時僅消耗少量的潤滑油,沒有水污染、沒有排氣過濾器、油過濾器。如按每天工作8小時計,一年消耗約200L潤滑油,使用費用約1000元。特別適合于抽除含有大量水蒸氣、有機溶劑及腐蝕性氣體的場合。

                  4、低溫冷阱

                  在真空干燥、減壓蒸餾工藝中,將有大量的蒸汽產生,而且某些溶劑或蒸汽需要回收,在此情況下,在真空管路上安裝低溫冷阱是非常必要的。

                  低溫冷阱的抽吸效果很大,它將減少干燥及蒸餾的時間。在一般工業用途中,采用機械制冷式冷阱。應根據水汽的冷凝量,計算冷阱的冷凝面積和冷量需求,若是蒸汽里含有較多的有機溶劑或腐蝕性氣體,應考慮選擇超低溫冷阱。此外,還應綜合考慮冷凝物的再蒸發及安全排放。

                  10-9(2).jpg

                  使用超低溫冷阱,可以將腐蝕性氣體在進入真空泵之前,被冷凝收集,降低腐蝕性氣體對真空泵的損傷。在真空操作中,通過合理的使用冷阱,有助于延長真空泵使用壽命,增加真空泵利用效率,增加溶劑回收,減少環境污染等。

                  真空管路上冷凝捕集水汽,可選冷阱溫度-50℃即可。冷凝捕集不同的有機溶劑或腐蝕性氣體,溫度越低,效果越好。 VaporCold系列冷阱,可提供-50℃、-80℃、-110℃、-135℃的冷阱溫度, 可選4L、6L、9L、25L的冷阱容積。

                  5、正確的維護保養
                  在實際中我們發現真空泵不能有效抽除水蒸汽,很大一部分原因是對真空泵的維護保養不當所造成。所以當真空泵抽除蒸汽時正確的維護保養就顯得尤為重要。下面列舉了一些用戶容易忽視的但對于油封真空泵抽除蒸汽是相當重要的保養方法。

                  1、建議每天觀察潤滑油,觀察其是否乳化、變質。

                  2、在關閉進氣閥的狀態下運轉約30分鐘,使真空泵達到其工作溫度。

                  3、工作完畢后,建議讓泵繼續工作30分鐘。以便充分排除潤滑油中的蒸汽

                  4、循環工作時,泵應常開,使真空泵的工作溫度穩定。

                  5、如安裝排氣管,則應向下傾斜。這樣凝結在排氣管中的冷凝物就不會流入泵中。

                  6、二周以上時間不使用真空泵時,應該放掉舊油,加入新油保存。

                  7、應定期清洗氣鎮閥過濾器

                  6、結束語:

                  由于油封真空泵泵腔中存在潤滑油,使得油封泵的應用具有一定的局限性。當抽除蒸汽或腐蝕性氣體時,可能會導致潤滑油變質,影響極限壓力,造成零部件的銹蝕,另外由于國內有些油封泵生產廠家不重視產品質量,使得油封泵漏油,噴油現象嚴重,使得油封泵在用戶中的印象較差。故使得一些化工制藥廠家往往不視具體情況而去選擇羅茨水環真空機組,結果不但初始投資大而且日常使用費用高,還造成較大的水污染。我們認為只要認真研究,解決油封真空泵存在的問題,油封真空泵仍將有著廣闊的市場。

                  北京長流科學儀器有限公司
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