ООО «Ист
Вакуум» · www.eastvacuum.ru · вакуумное оборудование, подбор и сервис
Из выпускного патрубка пластинчато-роторного
вакуумного насоса — струя пара. Что делать?
Недавно позвонил
клиент: «Из нашего пластинчато-роторного насоса вылетает струя пара. Не знаем,
что делать! Помогите…». Поговорили, и через несколько дней клиент перезвонил
снова. «Спасибо, все наладилось!». Мы всегда готовы помочь нашим клиентам, но,
к сожалению, технически это не всегда возможно. Поэтому разбираем, что именно
летит из патрубка и почему, чем это заканчивается для насоса и что с этим
делать по шагам.
Три эксперта у одного насоса
Пар,
вылетающий из выпускного патрубка — эта картина знакома каждому, кто работал с
форвакуумом. Насос отработал час, и из выпускного патрубка тянется белёсая
струя. Вокруг немедленно образуется консилиум.
Первый
говорит: «Нормально, они все дымят, не выдумывай». Второй: «Всё, приехали,
масло горит, готовьте деньги на капремонт». Третий не говорит ничего — он молча
натягивает на патрубок кусок шланга и выводит его в форточку, потому что «пусть
дымит на улице».
Все
трое неправы, и неправы по-разному. Первый спутал «часто встречается» с «так и
должно быть». Второй спутал тревожный симптом с приговором. Третий совершил
единственное действие, которое реально способно вывести насос из строя:
задросселировал выхлоп.
Тезис,
который я собираюсь защищать дальше, звучит так: выпускной патрубок форвакуумного насоса — это бесплатный
диагностический прибор, показания которого почти никто не читает. Насос не
умирает внезапно. Он месяцами честно сообщает о том, что с ним происходит, —
через то, что вылетает из выхлопа. Проблема не в том, что сигнал слабый.
Проблема в том, что немногие знают, как его правильно интерпретировать.
«Пар» — слово из бытового языка. В насосе их три
Начнём
с того, что слово «пар» в этом вопросе не объясняет ничего. За ним скрываются
три принципиально разных явления — с разными причинами, разными последствиями и
разными способами устранения.
· Масляный аэрозоль (масляный туман).
Голубовато-белая дымка, которая стелется и оседает жирной плёнкой на всём
вокруг. Это унос рабочей жидкости насоса — то есть буквально утечка ресурса и
денег.
· Водяной пар и пары растворителей. Белый шлейф,
который рассеивается за секунды и не оставляет следа. Это то, что вы
откачиваете, проходит насос насквозь, — и, вопреки распространённому мнению,
чаще всего это хороший знак.
·
Продукты
термического разложения масла. Сизый или серый дым с резким чадным
запахом при горячем корпусе. Это уже не «пар», это авария в развитии.
Всё это
различается за десять секунд с помощью листа офисной бумаги (рис. 1). Именно
поэтому спор у насоса бессмыслен по существу: это не вопрос мнений, это вопрос
теста, который стоит дешевле любого мнения.
Рис. 1. Определитель: что именно
летит из выпускного патрубка и что с этим делать.
|
⚠
Экспресс-тест на месте, без приборов Расположите лист
белой бумаги на 10–15 секунд в 20–30 см от среза выпускного патрубка — ближе
нельзя, струя горячая. За ним — холодное зеркало или полированную
металлическую пластину. Посмотрите на получившееся пятно. Жирное пятно, которое не высыхает, —
масло. Пятно, исчезающее за минуту, — вода или растворитель. Тёмный налёт с
запахом гари — деструкция масла, останавливайте насос. |
Откуда это берётся: путь газа через насос
Чтобы
спор перестал быть спором, нужно хорошо представлять себе, что происходит
внутри насоса.
Газ
входит через впускной патрубок в серповидную камеру между статором и
эксцентрично расположенным ротором. Ротор вращается. Пластины, прижатые к
статору центробежной силой, отсекают порцию газа и гонят её к выпуску, сжимая
по дороге. Выпускной клапан — подпружиненный лепесток, залитый маслом, —
открывается, когда давление в камере превысит выпускное: атмосферу плюс
сопротивление клапана и столба масла. Сжатый газ выходит наружу, увлекая за
собой капли масла, поднимается в маслоотделитель и уходит в выхлоп (рис. 2).
Отсюда
сразу три вывода, каждый из которых обычно оказывается новостью.
Вывод первый: унос масла заложен в принцип работы. Вопрос только в том, сколько масла он унесёт и вернётся ли оно обратно.
Именно поэтому маслоотделитель (выхлопной фильтр-туманоуловитель) — не
аксессуар для эстетов, а часть насоса, а дренажная линия возврата масла в
картер — не украшение.
Вывод второй: чем выше впускное давление, тем больше
уносится масла. Максимальный массовый поток газа
через насос — на старте откачки и при работе на «грубом» вакууме. Насос,
который постоянно живёт при высоком впускном давлении — из-за натекания в
системе, из-за частых напусков, из-за того, что его поставили не на ту задачу,
— будет дымить всегда. И это не «характер насоса», это диагноз системе.
Вывод третий: пар, вошедший во впуск, при сжатии
обязан сконденсироваться, если ему не помешать. Вот здесь и начинается самое интересное.
Рис. 2. Схема пластинчато-роторного
насоса в разрезе
Газобалласт: узел, который эксплуатация ненавидит
совершенно зря
Возьмём
порцию влажного воздуха. На впуске парциальное давление водяного пара мало. По
мере сжатия оно растёт пропорционально степени сжатия. Как только оно достигает
давления насыщенного пара при температуре масла — пар конденсируется прямо в
камере, и вода оказывается ровно там, где ей быть категорически нельзя: в
масле.
Давление
насыщенного водяного пара очень сильно зависит от температуры: при 20 °C это около 23 мбар, при 70 °C — уже
около 312 мбар (рис. 3). Прогретый насос «держит» на порядок больше пара, чем
холодный. Отсюда первое практическое следствие: насос, который гоняют короткими циклами и никогда не дают как следует
прогреться, обводняет масло в разы быстрее.
Но
одного прогрева мало — для этого и существует газобалласт. Через отдельный
канал в камеру в фазе сжатия впускается порция сухого атмосферного воздуха. В
результате нужное выпускное давление достигается при меньшей степени сжатия
исходной порции газа, и парциальное давление пара к моменту открытия выпускного
клапана просто не успевает дорасти до насыщения. Пар уходит в выхлоп паром, а
не остаётся в масле водой.
Из чего
следует факт, который многих обескураживает: из патрубка насоса с открытым
газобалластом при откачке влажного объекта должно
идти видимое облако. Это не неисправность. Это ровно то, ради чего газобалласт
открывали: вода выходит наружу, а не копится внутри.
Теперь
— про распространённую практику. Газобалласт ухудшает предельное остаточное
давление; это правда, и это написано в любом руководстве по эксплуатации. Из
этой правды делают вывод: «заглушим, чтобы не портил вакуум». Иногда буквально
— пробкой, наглухо, навсегда.
Возражаю.
Газобалласт — режимный орган, а не
постоянная настройка. Откачиваете влажный объект, сушите, испаряете, ведёте
лиофилизацию — газобалласт открыт. Вышли на режим, объект сухой, нужен предел
по давлению — газобалласт закрыт.
Заглушенный намертво газобалласт вам вакуум не улучшил: через неделю работы с
обводнённым маслом предельное остаточное давление уйдёт вверх сильнее, чем его
когда-либо портил открытый газобалласт. А в насосе начнется коррозия.
И ещё
одно, о чём стоит помнить: допустимое парциальное давление водяного пара (water vapour tolerance) — это паспортный параметр
конкретного насоса. Цифру берите из РЭ вашей модели, а не из статьи. Если
процесс даёт пара больше, чем насос способен пропустить, никакой газобалласт не
спасёт — нужен конденсатор или ловушка на входе.
Рис. 3. Давление насыщенного водяного
пара: почему прогретый насос с открытым газобалластом выносит воду наружу, а
холодный с заглушенным — копит её в масле
Чем это закончится, если ничего не делать
Теперь
— ответ тем, кто говорит «ну дымит и дымит».
· Масло превращается в эмульсию. Молочный цвет,
падение вязкости и несущей способности масляной плёнки. Пластины и статор
начинают работать в режиме, на который не рассчитаны: задиры, ускоренный износ,
продукты износа в масле. А при прогреве насоса накопившаяся в масле вода
начинает активно испаряться, и «факел» на выхлопе становится еще интенсивнее.
· Предельное остаточное давление уходит вверх. Вода в масле —
это источник пара внутри самого насоса. Двухступенчатый насос, который держал
единицы паскалей, начинает показывать десятки и сотни. Технолог видит «плохой
вакуум» и идёт искать течь в камере, которой нет.
· Коррозия внутренних поверхностей. В насосе
накапливается вода плюс продукты окисления масла, а при откачке хлор- и
серосодержащих сред — ещё и кислоты. Достаётся рабочим поверхностям, пружине
выпускного клапана, торцевым крышкам.
·
Уровень масла
падает незаметно. Унос идёт граммами за смену, в глазок никто не смотрит. Финал — масляное голодание
и заклинивание ротора.
·
Обратный поток
паров масла во впуск. Загрязнение откачиваемого объёма: брак в напылении, в
вакуумной термообработке, в аналитике. Причём винят обычно не насос.
· Санитария и пожарная безопасность. Масляный
аэрозоль — нормируемый фактор воздуха рабочей зоны. Превышение допустимого
значения создает пожарную опасность и вредно для здоровья. Плюс масляная плёнка
на полу, отложения в вытяжке, масло на горячем корпусе, загрязненные заготовки
и соседнее оборудование.
· Гарантия. Обводнённое масло, работа без
газобалласта под нагрузкой водяного пара и паров конденсируемых жидкостей,
задросселированный выхлоп — типовые основания для отказа в гарантийном ремонте.
Формально возразить тут нечего: это нарушение условий эксплуатации, прописанных
в РЭ.
Отдельно
— про шланг в форточку. Выхлопная линия малого сечения, длинная, с провисом
создаёт сопротивление потоку, в результате в области выпускного патрубка
возникает избыточное давление. Насос вынужден сжимать сильнее, растёт
температура, растёт унос масла, а в провисе копится конденсат, который зимой
превращается в ледяную пробку. Дальше — в лучшем случае: выбитая маслозаливная пробка, или отрыв
отводящего шланга, в худшем – перегрев насоса и выход его из строя. Выхлоп
нельзя ни глушить, ни дросселировать. Это правило без исключений.
Что делать?
Порядок действий мы рассмотрим в следующей статье, расположенной здесь:
https://eastvacuum.ru/news/iz-vypusknogo-patrubka-plastinchatorotornogo-vakuumnogo-nasosa-—-struya-para-chto-delat-prodolzhenie.
А если вопрос срочный, звоните нам, мы поможем
разобраться в проблеме и спасти оборудование.
Но примите во внимание, что помимо пластинчато-роторных, есть спиральные, винтовые, мембранные и другие форвакуумные насосы. А еще — высоковакуумные насосы, вакуумметры и вакуумные преобразователи, клапаны, затворы, вакуумные вводы и другие компоненты вакуумных систем. И у каждого компонента есть свои особенности и неочевидные тонкости эксплуатации. Вы уверены, что знаете их все?
Мы в «Ист Вакуум» ведём онлайн-курс по вакуумной технике и эксплуатации вакуумных насосов — как раз для того, чтобы такие вопросы закрывались самостоятельно, до аварии, а не после неё.
|
Онлайн-курс
«Ист Вакуум»: вакуумная техника и эксплуатация насосов Кому:
инженерам-эксплуатационникам, технологам, механикам, сервисным специалистам,
инженерам по снабжению, которым нужно грамотно формировать заявку. Что разбираем:
физику вакуума и диапазоны давлений; типы насосов — пластинчато-роторные,
спиральные, мембранные, сухие винтовые и когтевые, Рутса, высоковакуумные — особенности
и границы применимости каждого; рабочие жидкости и расходники; газобалласт и
защиту от паров; ловушки, конденсаторы и обвязку системы; измерение вакуума и
течеискание; диагностику по симптомам; регламенты ТО; подбор вакуумной
системы под конкретный технологический процесс. Формат:
онлайн, с разбором реальных случаев из практики и ответами специалиста на
вопросы по вашему оборудованию. (По желанию заказчика может быть проведен
очный курс, с привлечением профильных специалистов по различным направлениям
вакуумной техники). Программа, расписание и запись: www.eastvacuum.ru · 8 (800) 234-73-88 · info@eastvacuum.ru |
Теги: Из выпускного патрубка пластинчато-роторного вакуумного насоса — струя пара. Что делать?
