目錄
1 發(fā)展歷史
2 結構特點
3 機械選擇
4 分類
5 性能參數(shù)
6 術語解釋
7 應用情況
8 測量方式
9 選型
10 維護保養(yǎng)
? 潤滑油
? 電機溫度高
? 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，其抽速從每秒零點幾升到每秒幾十萬、數(shù)百萬升。隨著真空技術在生產(chǎn)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(tǒng)共同抽氣后才能滿足生產(chǎn)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*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(huán)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(jīng)濟各行業(yè)應用真空工藝過程中*的主力泵種。近年來， 伴隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，真空泵相關下游應用行業(yè)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(yè)實現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)定地快速的發(fā)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(wěn)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(tǒng)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(wěn)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(xiàn)其相對同步運轉的。主動軸通過聯(lián)軸器與電機聯(lián)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(diào)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(nèi)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(wěn)。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(qū)動功率，從而可實現(xiàn)較高轉速；
(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。
性能參數(shù)
| 參數(shù)名稱 | 參數(shù)定義 |
|---|
| 真空泵的極限壓強 | 泵的極限壓強單位是Pa，是指泵 在入口處裝有標準試驗罩 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。 |
| 真空泵的抽氣速率 | 泵的抽氣速率單位是m3/s或l/s，是指泵裝有標準試 驗罩，并按規(guī)定條件工作時，從試驗罩 流過的氣體流量與在試驗罩位置測得的平衡壓強之比。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。 |
| 真空泵的起動壓強 | 真空泵的起動壓強單位為Pa，它是指泵無損壞起動并有抽氣作用 時的壓強。 |
| 真空泵的前級壓強 | 真空泵的前級壓強 單位是Pa，它是指排氣壓強 低于一個大氣壓的真空泵的出口壓強。 |
| 真空泵的大前級壓強 | 真空泵口大前級壓強單位是Pa，它是指超過了 能使泵損壞 的前級壓強。 |
| 真空泵的大工作壓強 | 真空泵的大工作壓強單位是Pa，它是指對應大抽氣量 的入口壓強。在此壓強下，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與入口壓強之比。 |
| 真空泵的何氏系數(shù) | 泵抽氣通道面積上的實際抽速 與該處按分子瀉流計算的理論抽速 之比。 |
| 真空泵的抽速系數(shù) | 泵的實際抽速與泵入口處按分子瀉流計算的理論抽速之比。 |
| 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，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)工作時能抽除的水蒸氣質(zhì)量流量。 |
| 允許水蒸氣入口壓強 | 允許水蒸氣入口壓強 單位是Pa。它是指 在正常環(huán)境條件下，氣鎮(zhèn)泵在連續(xù)工作時所能抽除的水蒸氣的高入口壓強。 |
水環(huán)泵和其它類型的機械真空泵相比有如下優(yōu)點
結構簡單，制造精度要求不高，容易加工。
結構緊湊，泵的轉數(shù)較高，一般可與電動機直聯(lián)，無須減速裝置。故用小的結構尺寸，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)進行潤滑，而且磨損很小。轉動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：
效率低，一般在30%左右，較好的可達50%。
真空度低，這不僅是因為受到結構上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液，極限壓強只能達到2000~4000Pa。用油作工作液，可達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，盡管它效率低，仍然得到了廣泛的應用。
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，使之達到要求的真空度。概括地講從大氣到*真空有一個很大的范圍，至今為止還沒有一種真空系統(tǒng)能覆蓋這個范圍。因此，為達到不同產(chǎn)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(qū)段需要選擇不同的真空系統(tǒng)配置。為達到配置，選擇真空系統(tǒng)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(tǒng)的極限真空度，因為系統(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。因為如果被抽氣體種類與泵內(nèi)液體發(fā)生反應，泵系統(tǒng)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(chǎn)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?？紤]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(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,所需配用的電機功率亦會愈高。
它是決議產(chǎn)品采用何種構造,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需求
維護保養(yǎng)
真空泵的好壞決定于其機械結構和油的質(zhì)量，使用真空泵時必須把它保護好。如果蒸餾揮發(fā)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(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(zhì)，還對機械摩擦點起潤滑、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，會與油發(fā)生化學反應，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以了解在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*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(fā)熱量大。
(2)風扇轉速低，風壓，風量小。
(3)風扇葉片數(shù)較少，產(chǎn)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(shù)量雖能起到一定作用，但葉片數(shù)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(xù)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(diào)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(huán)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(diào)整后，真空泵運行電流降為210A，發(fā)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
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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(tǒng)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(chǎn)生的熱應力無法*消除，易造成材質(zhì)損傷，導致部件出現(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*的粘著力，優(yōu)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(chǎn)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(yè)節(jié)省大量的停機時間，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟價值。
腐蝕
高分子復合材料修復真空泵腐蝕
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(yōu)異的力學性能和粘接性能，與傳統(tǒng)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。
殼體裂紋破裂
高分子復合材料修復殼體裂紋
真空泵因鑄造、加工缺陷，內(nèi)應力及超負荷運行等原因經(jīng)常導致部件出現(xiàn)裂紋或斷裂現(xiàn)象。常規(guī)的修復方法是采用焊接，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)生爆炸的危險場合，更不易采用焊接修復方法。美嘉華技術是一種“冷焊"技術，可以避免熱應力變形，同時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轉有冒煙的現(xiàn)象，屬于正常，如果長時間在冒煙就是不正常了。解決之道：冒煙說明泵的進氣口外，包括管道、閥門、容器有修理的情況。檢漏以后處理了，冒煙會結束。渦街流量計
2.噴油，說明進氣口外有大量的漏點，甚至是進氣口暴露大氣。解決之道：封住泵的進氣口使泵運轉，如果不噴油的話，說明有漏點;排氣閥片損壞，檢查排氣閥片是否損壞，更換壞的排氣閥。
