目錄
1 發(fā)展歷史
2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
3 機(jī)械選擇
4 分類
5 性能參數(shù)
6 術(shù)語解釋
7 應(yīng)用情況
8 測量方式
9 選型
10 維護(hù)保養(yǎng)
? 潤滑油
? 電機(jī)溫度高
? 泵軸軸承位磨損
? 腐蝕
? 殼體裂紋破裂
? 冒煙和噴油
發(fā)展歷史
2SK水環(huán)真空泵
隨著真空應(yīng)用的發(fā)展，真空泵的種類已發(fā)展了很多種，其抽速從每秒零點(diǎn)幾升到每秒幾十萬、數(shù)百萬升。隨著真空技術(shù)在生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中對其應(yīng)用壓強(qiáng)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(tǒng)共同抽氣后才能滿足生產(chǎn)和科學(xué)研究過程的要求，由于真空應(yīng)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*適用于所有的工作壓力范圍，只能根據(jù)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(shí)將各種真空泵按其性能要求組合起來，以機(jī)組型式應(yīng)用。
常用真空泵包括干式螺桿真空泵、水環(huán)泵、往復(fù)泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴(kuò)散泵等，這些泵是我國國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)應(yīng)用真空工藝過程中*的主力泵種。近年來， 伴隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，真空泵相關(guān)下游應(yīng)用行業(yè)保持快速增長勢頭，同時(shí)在真空泵應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展等因素的共同拉動(dòng)下，我國真空泵行業(yè)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)定地快速的發(fā)展。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（1)泵總體結(jié)構(gòu)型式
真空泵的泵體的布置結(jié)構(gòu)決定了泵的總體結(jié)構(gòu)。
立式結(jié)構(gòu)的進(jìn)、排氣口水平設(shè)置，裝配和連接管路都比較方便。但泵的重心較高，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性差，故這種型式多用于小泵。
臥式泵的進(jìn)氣口在上，排氣口在下。有時(shí)為了真空系統(tǒng)管道安裝連接方便，可將排氣口從水平方向接出，即進(jìn)、排氣方向是相互垂直的。此時(shí)，排氣口可以從左或右兩個(gè)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(jié)構(gòu)重心低，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性好。一般大、中型泵多采用此種結(jié)構(gòu)。
泵的兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸與水平面垂直安裝。這種結(jié)構(gòu)裝配間隙容易控制，轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)也相對復(fù)雜。
（2)泵的傳動(dòng)方式
真空泵的兩個(gè)轉(zhuǎn)子是通過一對高精度齒輪來實(shí)現(xiàn)其相對同步運(yùn)轉(zhuǎn)的。主動(dòng)軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)聯(lián)接。在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布置上主要有以下兩種：其一是電動(dòng)機(jī)與齒輪放在轉(zhuǎn)子的同一側(cè)如圖。從動(dòng)轉(zhuǎn)子由電動(dòng)機(jī)端齒輪直接傳過去帶動(dòng)，這樣主動(dòng)轉(zhuǎn)子軸的扭轉(zhuǎn)變形小，則兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的間隙不會(huì)因主動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)變形大而改變，故使轉(zhuǎn)子之間的間隙在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中均勻。這種傳動(dòng)方式的缺點(diǎn)是：a.主動(dòng)軸上有三個(gè)軸承，增加了泵的加工和裝配難度，齒輪的拆裝及調(diào)整也不便；b.整體結(jié)構(gòu)不勻稱，泵的重心偏向電動(dòng)機(jī)和齒輪箱一側(cè)。
特點(diǎn)
(1)在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速；
(2)轉(zhuǎn)子具有良好的幾何對稱性，故振動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。轉(zhuǎn)子間及轉(zhuǎn)子和殼體間均有間隙，不用潤滑，摩擦損失小，可大大降低驅(qū)動(dòng)功率，從而可實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速；
(3)泵腔內(nèi)無需用油密封和潤滑，可減少油蒸氣對真空系統(tǒng)的污染；
(4)泵腔內(nèi)無壓縮，無排氣閥。結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子表面為形狀較為復(fù)雜的曲線柱面，加工和檢查比較困難。
性能參數(shù)
| 參數(shù)名稱 | 參數(shù)定義 |
|---|---|
| 真空泵的極限壓強(qiáng) | 泵的極限壓強(qiáng)單位是Pa，是指泵 在入口處裝有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)罩 并按規(guī)定條件工作，在不引入氣體正常工作的情況下，趨向穩(wěn)定的低壓強(qiáng)。 |
| 真空泵的抽氣速率 | 泵的抽氣速率單位是m3/s或l/s，是指泵裝有標(biāo)準(zhǔn)試 驗(yàn)罩，并按規(guī)定條件工作時(shí)，從試驗(yàn)罩 流過的氣體流量與在試驗(yàn)罩位置測得的平衡壓強(qiáng)之比。簡稱泵的抽速。 |
| 真空泵的抽氣量 | 真空泵的抽氣量 單位是Pam3/s或Pal/s。是指 泵入口的氣體流量。 |
| 真空泵的起動(dòng)壓強(qiáng) | 真空泵的起動(dòng)壓強(qiáng)單位為Pa，它是指泵無損壞起動(dòng)并有抽氣作用 時(shí)的壓強(qiáng)。 |
| 真空泵的前級壓強(qiáng) | 真空泵的前級壓強(qiáng) 單位是Pa，它是指排氣壓強(qiáng) 低于一個(gè)大氣壓的真空泵的出口壓強(qiáng)。 |
| 真空泵的大前級壓強(qiáng) | 真空泵口大前級壓強(qiáng)單位是Pa，它是指超過了 能使泵損壞 的前級壓強(qiáng)。 |
| 真空泵的大工作壓強(qiáng) | 真空泵的大工作壓強(qiáng)單位是Pa，它是指對應(yīng)大抽氣量 的入口壓強(qiáng)。在此壓強(qiáng)下，泵能連續(xù)工作而不惡化或損壞。 |
| 真空泵的壓縮比 | 壓縮比是指泵對給定氣體的出口壓強(qiáng)與入口壓強(qiáng)之比。 |
| 真空泵的何氏系數(shù) | 泵抽氣通道面積上的實(shí)際抽速 與該處按分子瀉流計(jì)算的理論抽速 之比。 |
| 真空泵的抽速系數(shù) | 泵的實(shí)際抽速與泵入口處按分子瀉流計(jì)算的理論抽速之比。 |
| 真空泵的返流率 | 泵的返流率 單位是g/cm2.s。它是指 泵按規(guī)定條件工作時(shí)，通過泵入口單位面積的泵流質(zhì)量流率。 |
| 水蒸氣允許量 | 水蒸氣 的允許量單位是kg/h，它是指泵在正常環(huán)境條件下，氣鎮(zhèn)泵 在連續(xù)工作時(shí)能抽除的水蒸氣質(zhì)量流量。 |
| 允許水蒸氣入口壓強(qiáng) | 允許水蒸氣入口壓強(qiáng) 單位是Pa。它是指 在正常環(huán)境條件下，氣鎮(zhèn)泵在連續(xù)工作時(shí)所能抽除的水蒸氣的高入口壓強(qiáng)。 |
水環(huán)泵和其它類型的機(jī)械真空泵相比有如下優(yōu)點(diǎn)
結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求不高，容易加工。
結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，一般可與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，無須減速裝置。故用小的結(jié)構(gòu)尺寸，可以獲得大的排氣量，占地面積也小。
壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。
由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面，無須對泵內(nèi)進(jìn)行潤滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動(dòng)件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。
吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便。
水環(huán)泵也有其缺點(diǎn)：
效率低，一般在30%左右，較好的可達(dá)50%。
真空度低，這不僅是因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液，極限壓強(qiáng)只能達(dá)到2000~4000Pa。用油作工作液，可達(dá)130Pa。
總之，由于水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的，故可以抽除易燃、易爆的氣體。由于沒有排氣閥及摩擦表面，故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。有了這些突出的特點(diǎn)，盡管它效率低，仍然得到了廣泛的應(yīng)用。
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(nèi)的氣體壓力，使之達(dá)到要求的真空度。概括地講從大氣到*真空有一個(gè)很大的范圍，至今為止還沒有一種真空系統(tǒng)能覆蓋這個(gè)范圍。因此，為達(dá)到不同產(chǎn)品的工藝指標(biāo)、工作效率和設(shè)備工作壽命要求、不同的真空區(qū)段需要選擇不同的真空系統(tǒng)配置。為達(dá)到配置，選擇真空系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮下述各點(diǎn)：
首先必須檢查確定每一種工藝要求的真空度。因?yàn)槊恳环N工藝都有其適應(yīng)的真空度范圍，必須認(rèn)真研究確定之。
在確定了工藝要求的真空度的基礎(chǔ)上檢查真空泵系統(tǒng)的極限真空度，因?yàn)橄到y(tǒng)的極限真空度決定了系統(tǒng)的工作真空度。一般來講，系統(tǒng)的極限真空度比系統(tǒng)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?yàn)槿绻怀闅怏w種類與泵內(nèi)液體發(fā)生反應(yīng)，泵系統(tǒng)將被污染。同時(shí)必須考慮確定合適的排氣時(shí)間與抽氣過程中產(chǎn)生的氣體量。
檢查確定達(dá)到要求的真空度所需要的時(shí)間、真空管道的流阻與泄漏?？紤]達(dá)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(dá)到要求真空度所需時(shí)間(s)
p1為初始容器內(nèi)氣壓
p2為抽氣后容器內(nèi)氣壓
影響因素
它是決議產(chǎn)品的大小,抽氣量請求愈高,產(chǎn)品體積相對愈大,所需配用的電機(jī)功率亦會(huì)愈高。
它是決議產(chǎn)品采用何種構(gòu)造,真空度是有表壓及壓力這兩種讀數(shù)。壓力表示讀數(shù)是值，即讀數(shù)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(gè)需求
維護(hù)保養(yǎng)
真空泵的好壞決定于其機(jī)械結(jié)構(gòu)和油的質(zhì)量，使用真空泵時(shí)必須把它保護(hù)好。如果蒸餾揮發(fā)性較大的有機(jī)溶劑時(shí)，有機(jī)溶劑會(huì)被油吸收結(jié)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(huì)腐蝕油泵，如果是水蒸氣就會(huì)使油成乳濁液而抽壞真空泵。
因此使用真空泵時(shí)必須注意下列幾點(diǎn)：
在蒸餾系統(tǒng)和真空泵之間，必須裝有吸收裝置。
蒸餾前必須用水泵*抽去系統(tǒng)中有機(jī)溶劑的蒸氣。
如能用水泵抽氣的，則盡量用水泵，如蒸餾物質(zhì)中含有揮發(fā)性物質(zhì)，可先用水泵減壓抽降，然后改用油泵。
減壓系統(tǒng)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(jù)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(qiáng)可達(dá)到1.333~100kPa(10~760mmHg)為"粗"真空。
(2)油泵，壓強(qiáng)可達(dá)0.133~133.3Pa(0.001~1mmHg)為"次高"真空。
(3)擴(kuò)散泵，壓強(qiáng)可達(dá)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(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)，可用水泵，如果水泵的構(gòu)造好且水壓又高，抽空效率可達(dá)1067~3333Pa(8~25mmHg)。水泵所能抽到的低壓力理論上相當(dāng)于當(dāng)時(shí)水溫下的水蒸氣壓力。例如，水溫25℃、20℃、10℃時(shí)，水蒸氣的壓力分別為3192、2394、1197Pa(8-25mmHg)。用水泵抽氣時(shí)，應(yīng)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(yīng)先放氣，然后關(guān)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(zhì)，還對機(jī)械摩擦點(diǎn)起潤滑、冷卻和密封作用。
這是真空泵油的重要的性能，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(kuò)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(nèi)容積不斷變化而形成排氣作用，要求潤滑油應(yīng)具有合適的粘度和粘溫特性。
真空泵不斷向高速度發(fā)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(kuò)散泵往往處于很高的溫度環(huán)境下工作，使系統(tǒng)內(nèi)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(huì)與油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕泵內(nèi)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(zhì)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(biāo)以了解在低真空極限壓力下真空泵的極限壓力。
電機(jī)溫度高
某公司的300MW機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)機(jī)械真空泵，其中1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。真空泵用于機(jī)組啟動(dòng)時(shí)抽真空，正常運(yùn)行時(shí)用于抽出凝汽器中未凝結(jié)的氣體。該泵配備電機(jī)160kW，轉(zhuǎn)速590r/min，額定電流330A，電壓380V，B級絕緣，正常運(yùn)行時(shí)電流220～230A。每年夏季，電機(jī)溫度都會(huì)超限，被迫加裝臨時(shí)冷卻風(fēng)機(jī)，但收效不大。電機(jī)*高溫運(yùn)行會(huì)造成絕緣老化，縮短其使用壽命。對真空泵電機(jī)溫度高的原因分析如下。
原因分析
(1)電機(jī)功率大，工作電流大，發(fā)熱量大。
(2)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速低，風(fēng)壓，風(fēng)量小。
(3)風(fēng)扇葉片數(shù)較少，產(chǎn)生的風(fēng)量小。
(4)電動(dòng)機(jī)附有灰塵、油污，降低了散熱能力。
(5)真空泵電機(jī)所在母線電壓為380V，由于電纜壓降及負(fù)荷分配不均，電機(jī)實(shí)際所加電壓只有365V，電壓偏低造成運(yùn)行電流大。
對策
電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速是和真空泵相匹配的，不能更改。風(fēng)扇安裝于電機(jī)主軸上，電機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，也不可更換。增加風(fēng)扇葉片數(shù)量雖能起到一定作用，但葉片數(shù)量增加后，動(dòng)平衡不容易找，如找正不好，會(huì)引起電機(jī)振動(dòng)增加。
(1)將原風(fēng)扇罩加長40cm，在里面加裝一個(gè)與風(fēng)扇罩同直徑軸流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)功率850W，轉(zhuǎn)速1489r/min，電壓380V。原風(fēng)扇繼續(xù)保留。軸流風(fēng)機(jī)另設(shè)一路電源控制，軸流風(fēng)機(jī)與主電機(jī)不設(shè)連鎖。真空泵啟動(dòng)后及時(shí)啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行，真空泵停運(yùn)后30min停運(yùn)軸流風(fēng)機(jī)，以使主電機(jī)得到充分冷卻;
(2)定期清除電機(jī)上灰塵，保持電機(jī)散熱片清潔，增加其散熱能力;
(3)將真空泵所在母線電壓調(diào)整為400V。
效果
(1)由于軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，風(fēng)壓風(fēng)量大，冷卻效果大大增強(qiáng)，在相同的環(huán)境溫度、負(fù)荷電流下，主電機(jī)溫度下降了12℃。夏季主電機(jī)溫度未再超限。
(2)軸流風(fēng)機(jī)可人為控制，主電機(jī)停運(yùn)后，軸流風(fēng)機(jī)仍可運(yùn)行，可以使主電機(jī)得到充分冷卻。
(3)盡量使2段母線負(fù)荷分配平衡，以防某段母線因負(fù)荷過重造成電壓下降過多。
(4)電壓調(diào)整后，真空泵運(yùn)行電流降為210A，發(fā)熱量相對減小。
(5)減緩了主電機(jī)的絕緣老化速度，延長了其使用壽命。
泵軸軸承位磨損
title
真空泵傳動(dòng)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(tǒng)方法以補(bǔ)焊和刷鍍噴涂為主，但兩者均存在一定弊端：補(bǔ)焊高溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力無法*消除，易造成材質(zhì)損傷，導(dǎo)致部件出現(xiàn)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(fù)金屬，無法改變“硬對硬”的配合關(guān)系，在各力綜合作用下，仍會(huì)造成再次磨損。當(dāng)代西方國家針對以上問題多使用高分子復(fù)合材料的修復(fù)方法，而應(yīng)用較多的有美國美嘉華技術(shù)體系，其具有*的粘著力，優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度等綜合性能。應(yīng)用高分子材料修復(fù)，可免拆卸，免機(jī)加工。既無補(bǔ)焊熱應(yīng)力影響，修復(fù)厚度也不受限制，同時(shí)產(chǎn)品所具有的金屬材料不具備的退讓性，可吸收設(shè)備的沖擊震動(dòng)，避免再次磨損的可能，并大大延長設(shè)備部件的使用壽命，為企業(yè)節(jié)省大量的停機(jī)時(shí)間，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
腐蝕
高分子復(fù)合材料修復(fù)真空泵腐蝕
真空泵腐蝕的形態(tài)可分為全面（均勻）腐蝕和局部腐蝕兩大類，前者較均勻的發(fā)生在真空泵全部表面，后者只是發(fā)生在局部，如孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。采用高分子復(fù)合材料對真空泵實(shí)施表面有機(jī)涂層防腐，其具有良好的耐化學(xué)性能及優(yōu)異的力學(xué)性能和粘接性能，與傳統(tǒng)的壓力容器焊接修補(bǔ)相比，具有施工簡便、成本低、安全性能，修復(fù)效果好的特點(diǎn)。
殼體裂紋破裂
高分子復(fù)合材料修復(fù)殼體裂紋
真空泵因鑄造、加工缺陷，內(nèi)應(yīng)力及超負(fù)荷運(yùn)行等原因經(jīng)常導(dǎo)致部件出現(xiàn)裂紋或斷裂現(xiàn)象。常規(guī)的修復(fù)方法是采用焊接，但有的零件材質(zhì)是鑄鐵、鋁合金、鈦合金，難以做焊接處理。還有一些易于發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)場合，更不易采用焊接修復(fù)方法。美嘉華技術(shù)是一種“冷焊”技術(shù)，可以避免熱應(yīng)力變形，同時(shí)材料良好的附著力和抗壓、抗腐蝕等綜合性能，可以大限度地滿足各種設(shè)備部件的使用要求，從而在低成本的投入下有效保證生產(chǎn)。安全、方便、可靠。
冒煙和噴油
1.冒煙，如果是泵剛剛開始運(yùn)轉(zhuǎn)有冒煙的現(xiàn)象，屬于正常，如果長時(shí)間在冒煙就是不正常了。解決之道：冒煙說明泵的進(jìn)氣口外，包括管道、閥門、容器有修理的情況。檢漏以后處理了，冒煙會(huì)結(jié)束。渦街流量計(jì)
2.噴油，說明進(jìn)氣口外有大量的漏點(diǎn)，甚至是進(jìn)氣口暴露大氣。解決之道：封住泵的進(jìn)氣口使泵運(yùn)轉(zhuǎn)，如果不噴油的話，說明有漏點(diǎn);排氣閥片損壞，檢查排氣閥片是否損壞，更換壞的排氣閥。
