真空泵基礎(chǔ)知識(shí)

真空泵是指利用機(jī)械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對(duì)被抽容器進(jìn)行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)備。通俗來(lái)講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產(chǎn)生和維持真空的裝置。

按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分為兩種類型，即氣體捕集泵和氣體傳輸泵。其廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。

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(kāi)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(rùn)滑機(jī)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜。

（2)泵的傳動(dòng)方式

真空泵的兩個(gè)轉(zhuǎn)子是通過(guò)一對(duì)高精度齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)其相對(duì)同步運(yùn)轉(zhuǎn)的。主動(dòng)軸通過(guò)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(guò)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(guò)程中均勻。這種傳動(dòng)方式的好缺點(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(duì)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(rùn)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(wú)需用油密封和潤(rùn)滑，可減少油蒸氣對(duì)真空系統(tǒng)的污染；

(4)泵腔內(nèi)無(wú)壓縮，無(wú)排氣閥。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，對(duì)被抽氣體中的灰塵和水蒸汽不敏感；

(5)壓縮比較低，對(duì)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。

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好100kPa(10好760mmHg)為"粗"真空。

(2)油泵，壓強(qiáng)可達(dá)0.好好好.3Pa(0.001好1mmHg)為"次高"真空。

(3)擴(kuò)散泵，壓強(qiáng)可達(dá)0.好Pa以下，(10-3mmHg)為"高"真空。

若要較低的壓力，那就要用到油泵了，好的油泵能抽到好.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好3333Pa(8好25mmHg)。水泵所能抽到的好壓力理論上相當(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(rùn)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(duì)機(jī)械摩擦點(diǎn)起潤(rùn)滑、冷卻和密封作用。

這是真空泵油的最重要的性能，由于真空泵要求真空度很高，一般用石蠟基窄餾分潤(rùn)滑油，對(duì)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(rùn)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)以了解在好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(jí)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，好加裝臨時(shí)冷卻風(fēng)機(jī)，但收效不大。電機(jī)長(zhǎng)期高溫運(yùn)行會(huì)造成絕緣老化，縮短其使用壽命。對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(guò)重造成電壓下降過(guò)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(duì)減小。

(5)減緩了主電機(jī)的絕緣老化速度，延長(zhǎng)了其使用壽命。