Износ пластин — типичный постепенный отказ пластинчато-роторного насоса. Он не происходит внезапно: сначала скорость откачки понемногу падает, а предельный вакуум понемногу поднимается — так насос подаёт сигнал за несколько недель или даже месяцев. По стенке камеры постоянно скользят только пластины. В маслозаполненном насосе снижение трения обеспечивает масляная плёнка, в безмасляном — графит или угольно-графитовая смазка; в любом случае стёртый материал сам не восстанавливается. Проблема в том, что на практике большинство проверяет насос только когда изделие перестаёт удерживаться или камера не достигает технологического давления. К этому моменту износ часто уже распространяется с пластин на внутреннюю стенку камеры, и работа по замене пластин превращается в работу по замене насоса.
Ниже методы оценки расположены от «без разборки насоса» до «с разборкой»; каждый сигнал можно измерить при предсменном осмотре.
1. Почему износ пластин сначала снижает скорость откачки, а затем ухудшает предельный вакуум
Пластины выбрасываются из пазов ротора центробежной силой (в некоторых конструкциях — с помощью пружин), прижимаются вершиной к стенке камеры и разделяют серповидную рабочую камеру на сторону всасывания и сторону сжатия. Износ происходит в двух местах: контактная полоса на вершине расширяется, а пластина становится короче в радиальном направлении. Оба изменения ведут к одному — зазор между вершиной и стенкой камеры увеличивается, и газ высокого давления со стороны сжатия перетекает обратно на сторону всасывания.
Последствия проявляются в таком порядке:
- Сначала ухудшается предельный вакуум. Предельный вакуум одноступенчатого насоса и так ограничен степенью сжатия одной ступени; как только появляется утечка через зазор, степень сжатия перестаёт расти. У DPL-V0025A предельный вакуум при закрытом газобалластном клапане составляет 0.5 mbar, у DPL-V0100 — 0.1 mbar. Оба выполнены по одноступенчатой маслозаполненной схеме, но уровень 0.1 mbar более чувствителен к зазору и падает первым.
- Затем снижается скорость откачки. Объёмный КПД падает, номинальные 100 m³/h на практике не достигаются, причём чем больше падение, тем оно заметнее.
- Повышаются температура масла и шум. Обратно перетекающий газ многократно сжимается, работа переходит в тепло; пластины болтаются в пазах, появляется металлический стук.
2. Пять сигналов без разборки насоса
| Сигнал | Как измерить | Что считать отклонением |
|---|---|---|
| Предельный вакуум на холостом ходу | Закрыть впускной клапан, работать на холостом ходу 15~20 min, подключить вакуумметр напрямую ко входу насоса | Измеренное значение хуже номинального на порядок (например, для уровня 0.1 mbar достигается только 1 mbar) |
| Время откачки при фиксированных условиях | Записывать время в секундах для одной и той же камеры от атмосферного давления до целевого давления и построить базовую линию | Начинать проверку при замедлении на 15% относительно базовой линии; при замедлении более чем на 25% разбирать насос |
| Стружка в насосном масле | При замене масла слить стакан отработанного масла и дать отстояться | Серебристо-белая стружка (чугунные пластины) или чёрная мелкая стружка (угольные пластины) |
| Шум при работе | Слушать при установившейся частоте вращения или прикладывать металлический стержень к корпусу насоса и слушать внутри | Равномерный гул переходит в прерывистое пощёлкивание; при появлении металлического трения немедленно остановить насос |
| Уровень масла и ток | Еженедельно записывать уровень масла и рабочий ток | Уровень масла падает быстрее обычного (масло уносится на сторону всасывания); ток ниже номинального на 5%~10% |
Третий пункт — ранний сигнал, который легко пропустить: многие при замене масла просто сливают старое и никогда его не осматривают. Четвёртый пункт нужно различать: шум от неисправности подшипников локализуется ближе к торцевой крышке, а пощёлкивание от болтающихся пластин — в средней нижней части корпуса насоса, в ритме частоты вращения.
3. Пример расчёта: скорость откачки падает на 20% — насколько падает производительность
Время откачки оценивают по формуле t = (V / S) × ln(P0 / P1), где V — объём камеры, S — эффективная скорость откачки (в м³/с или в тех же единицах, что и V), P0 и P1 — начальное и конечное давление. Пример: DPL-V0100 (скорость откачки при 50 Hz 100 m³/h, 3.0 kW, предельный вакуум при закрытом газобалластном клапане 0.1 mbar) откачивает камеру объёмом 1 m³ с 1013 mbar до 1 mbar:
- Новые