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油封真空泵抽除水蒸汽问题的解决

发布时间:2021-10-11   点击次数:47次

随着科学技术突飞猛进,在很多应用领域,油封真空泵已经不能胜任,被各种新式真空泵所替代。但在普通的工业领域,如食品加工、电器制造、化工医药等行业,由于油封真空泵成本低、使用方便、维护费用低,仍是最合适的产品。然而当油封真空泵抽除水蒸汽时,往往会产生一些问题。如真空泵润滑油发生乳化、变质,达不到所需的真空度。甚至发生真空泵泵体、转子严重锈蚀,整机报废现象。之所以造成这种情况,主要在于对油封真空泵抽除(水)蒸汽的原理不甚了解,疏于真空泵的维护保养。为此笔者在本文中论述了油封真空泵抽除水蒸汽的原理、方法。并根据实际使用经验,提出了真空泵在使用维护上的一些正确做法。

1、引言

油封真空泵广泛应用于真空包装、脱气、干燥、浸渍等设备上,如被抽气体是空气时,配置了排气过滤器及进气逆止阀的油封真空泵是非常适用的。然而一旦被抽气体中含有蒸汽即可凝性气体时,真空泵的使用环境就变得相当恶劣了。有人误认为真空泵是一个抽气泵,只要吸进去了,就能排出,其实并非如此。如不能有效地抽除蒸汽把蒸汽排出泵腔,则蒸汽将凝结在泵腔内。这将导致真空泵润滑油发生乳化变质严重影响真空泵所能达到的极限压力,润滑性能下降,磨损加剧,不能正常工作,甚至将造成泵体及转子等零部件发生严重锈蚀,造成整机报废。只有安装了气镇阀的真空泵才能抽除纯的蒸汽。真空泵抽除蒸汽的能力可用大水蒸汽允许压力表示。增大气镇量,提高工作温度,降低排气压力,能有效地提高抽除蒸汽的能力。采用新油一次润滑真空泵,在真空管路上安装冷凝器都是非常有效的解决水蒸汽问题的办法。在实际应用中很大一部分问题是由于维护保养不当造成的。根据被抽蒸汽量的多少选择合理的真空泵,再辅以正确的维护保养,水蒸汽问题就迎刃而解了。

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2、气镇装置

一定温度下的液体若压力低于其饱和蒸汽压力的话,它就会蒸发,成为蒸汽,即可凝性气体。然而当压力大于饱和蒸汽压力的话,蒸汽就会凝结成液体。
油封泵连续工作时其工作温度一般在70-80℃,此时的水蒸汽饱和压力约为400hpa。当被抽气体完全是水蒸汽时,水蒸气压缩到400hpa时远没有达到1333hpa的排气压力,水蒸汽就开始凝结成液体,水蒸汽不能被真空泵排除,全部凝结在真空泵中。由此可知,没有任何装置的普通真空泵是不能将纯的蒸汽排出泵腔的。但只要在压缩过程中水蒸气的分压力小于其饱和压力就能将蒸汽排出泵腔。

若吸入压力:Pi=25mbar

排气压力:Pe=1333mbar

70℃时的水蒸气饱和蒸汽压力:Pv @70℃=311.6hpa

则可抽出的水蒸汽分压力: Pwo=25*311.6/1333=6.49hpa

由此可知,没有任何装置的旋片真空泵只能抽除含有小部分水蒸汽及大量气体的混合气体.为了能够抽出纯净的蒸汽,必须在蒸汽压缩过程中渗入一定量的干燥空气,使得在排气压缩终了时蒸汽的分压力小于其蒸汽饱和压力,这样的渗气装置称之为气镇阀。真空泵抽除蒸汽的能力一般用最大水蒸汽允许压力表示。它是指真空泵在标准状态下(20℃,1013hpa)连续排除纯水蒸汽时的真空泵的最大入口压力值。用hpa(百帕)表示。计算公式如下图所示:

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由(1)式可知真空泵最大水蒸汽允许压力和下列因素有关;

--环境温度升高:水蒸气允许压力增大。

--提高真空泵的工作温度,水蒸气允许压力增大。

--高的排气压力:水蒸气允许压力减少

--增加气镇量:水蒸气允许压力增大。

--气镇中水蒸汽含量的增大:水蒸汽允许压力减少。

增大气镇量,降低排气压力,提高工作温度,均可有效的增大真空泵的水蒸汽允许压力。其中工作温度的变化对蒸汽的允许压力影响最大。

由此可知,真空泵工作温度的提高,对抽除水蒸汽是及其有效的。Busch R5旋片真空泵只有在80℃工作温度下才能达到较高的水蒸汽允许压力。标准型单气镇阀配置真空泵其最大水蒸汽允许压力一般在40hpa。如被抽蒸汽量超过上述压力值有以下方案可选择。

-    双气镇阀(水蒸汽允许压力60-80hpa)

-    HVT型高温泵(水蒸汽允许压力200-300hpa)

-    采用液环泵作为前级泵降低排气压力(水蒸汽允许压力200-400hpa)。

3、新油一次润滑
 在化工,制药领域中,真空泵所抽的气体中不仅存在大量的水蒸气还存在较多的腐蚀性气体,如果不能有效地抽除蒸汽,腐蚀性的蒸汽在泵内循环使用的话,将对真空泵造成更大的损坏。为此将真空泵的油润滑系统设计成非循环式,即新鲜的润滑油通过油泵喷射注入泵腔表面,压缩后的冷凝物与润滑油混合在一起与润滑油一起排出泵腔,油进入分离器中不再循环使用。

由于喷入压缩腔的润滑油仅起润滑作用故需少量即可,所以真空泵工作时消耗的润滑油也相当少。如德国某公司250m3/h的真空泵一般每工作1小时仅消耗100ml润滑油。由于润滑油相当少,故真空泵一般设计成双级、多旋片、水冷方式而获得较高的真空度。泵工作时仅消耗少量的润滑油,没有水污染、没有排气过滤器、油过滤器。如按每天工作8小时计,一年消耗约200L润滑油,使用费用约1000元。特别适合于抽除含有大量水蒸气、有机溶剂及腐蚀性气体的场合。

4、低温冷阱

在真空干燥、减压蒸馏工艺中,将有大量的蒸汽产生,而且某些溶剂或蒸汽需要回收,在此情况下,在真空管路上安装低温冷阱是非常必要的。

低温冷阱的抽吸效果很大,它将减少干燥及蒸馏的时间。在一般工业用途中,采用机械制冷式冷阱。应根据水汽的冷凝量,计算冷阱的冷凝面积和冷量需求,若是蒸汽里含有较多的有机溶剂或腐蚀性气体,应考虑选择超低温冷阱。此外,还应综合考虑冷凝物的再蒸发及安全排放。

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使用超低温冷阱,可以将腐蚀性气体在进入真空泵之前,被冷凝收集,降低腐蚀性气体对真空泵的损伤。在真空操作中,通过合理的使用冷阱,有助于延长真空泵使用寿命,增加真空泵利用效率,增加溶剂回收,减少环境污染等。

真空管路上冷凝捕集水汽,可选冷阱温度-50℃即可。冷凝捕集不同的有机溶剂或腐蚀性气体,温度越低,效果越好。 VaporCold系列冷阱,可提供-50℃、-80℃、-110℃、-135℃的冷阱温度, 可选4L、6L、9L、25L的冷阱容积。

5、正确的维护保养
在实际中我们发现真空泵不能有效抽除水蒸汽,很大一部分原因是对真空泵的维护保养不当所造成。所以当真空泵抽除蒸汽时正确的维护保养就显得尤为重要。下面列举了一些用户容易忽视的但对于油封真空泵抽除蒸汽是相当重要的保养方法。

1、建议每天观察润滑油,观察其是否乳化、变质。

2、在关闭进气阀的状态下运转约30分钟,使真空泵达到其工作温度。

3、工作完毕后,建议让泵继续工作30分钟。以便充分排除润滑油中的蒸汽

4、循环工作时,泵应常开,使真空泵的工作温度稳定。

5、如安装排气管,则应向下倾斜。这样凝结在排气管中的冷凝物就不会流入泵中。

6、二周以上时间不使用真空泵时,应该放掉旧油,加入新油保存。

7、应定期清洗气镇阀过滤器

6、结束语:

由于油封真空泵泵腔中存在润滑油,使得油封泵的应用具有一定的局限性。当抽除蒸汽或腐蚀性气体时,可能会导致润滑油变质,影响极限压力,造成零部件的锈蚀,另外由于国内有些油封泵生产厂家不重视产品质量,使得油封泵漏油,喷油现象严重,使得油封泵在用户中的印象较差。故使得一些化工制药厂家往往不视具体情况而去选择罗茨水环真空机组,结果不但初始投资大而且日常使用费用高,还造成较大的水污染。我们认为只要认真研究,解决油封真空泵存在的问题,油封真空泵仍将有着广阔的市场。

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