V15L/V25L/V40L: как выбрать безмасляные пластинчато-роторные насосы или масляные насосы с той же скоростью откачки — расчет времени откачки

15, 25, 40 m³/h — это диапазон, в котором при «подборе безмасляного пластинчато-роторного вакуумного насоса» чаще всего приходится возвращаться к выбору: при одинаковых 40 m³/h безмасляный и масляный насосы близки по габаритам, присоединениям и цене, но в таблице параметров различаются по предельному давлению на два-три порядка. Если выбирать только по скорости откачки, после установки можно обнаружить, что насос не откачивает до нужного давления; если выбирать только по предельному давлению, придется переплатить за диапазон давления, который насосу вообще не нужен. В этой статье разбираем расчет для обоих типов: время откачки, энергопотребление, допустимая скорость утечки — на фактических параметрах выпускаемых моделей, представленных на сайте.

1. Сначала о главном различии: предельное давление отличается на два порядка

Модель	Тип	Скорость откачки 50/60 Hz	Мощность	Предельное давление	Шум	Масса	Впускное отверстие
DPL-V15L	Безмасляный пластинчато-роторный	15 / 19 m³/h	0.35 kW	90 mbar	61 dB(A)	около 22.4 kg	G3/4″
DPL-2V18	Двухступенчатый масляный	17 / 20.4 m³/h	0.55 kW	1×10⁻³ mbar	57 dB(A)	39 kg	NW25
DPL-V25L	Безмасляный пластинчато-роторный	25 / 30 m³/h	0.75 kW	90 mbar	62 dB(A)	около 26 kg	G3/4″
DPL-2V28	Двухступенчатый масляный	27.5 / 33 m³/h	0.75 kW	1×10⁻³ mbar	57 dB(A)	44 kg	NW25
DPL-V40L	Безмасляный пластинчато-роторный	40 / 48 m³/h	1.5 kW	90 mbar	67 dB(A)	около 38.5 kg	G3/4″
DPL-V0040A	Одноступенчатый масляный	40 / 48 m³/h	1.5 kW	0.1 mbar	62 dB(A)	43 kg	G1 1/4″

90 mbar — это полное давление, что соответствует 9 kPa; 0.1 mbar составляет одну девятисотую от него, а 1×10⁻³ mbar — одну девяностотисячную. Этот разрыв нельзя закрыть, просто «взяв насос на размер больше»: предельное давление безмасляного пластинчато-роторного насоса определяется объемом мертвого пространства; при каждом обороте ротор снова возвращает небольшую порцию газа высокого давления во впускную полость, поэтому даже при большей скорости откачки давление не опускается ниже 90 mbar. С другой стороны, если процессу нужен только грубый вакуум 50~80 mbar, возможность масляного насоса обеспечивать давление на два-три порядка ниже оказывается целиком запасом, за который вы платите зря.

2. Пример расчета времени откачки: камера 1 m³ от атмосферного давления до 50 mbar

Для участка грубого вакуума используем изотермическое приближение, время откачки:

t = (V / S) × ln(p₁ / p₂)

V — объем камеры, S — скорость откачки, p₁ — начальное давление, p₂ — целевое давление. Подставляем V = 1000 L, p₁ = 1013 mbar, p₂ = 50 mbar, ln(1013/50) = 3.01.

DPL-V40L: S = 40 m³/h = 11.1 L/s t = 1000 / 11.1 × 3.01 ≈ 271 s, около 4.5 минуты.

DPL-2V28: S = 27.5 m³/h = 7.64 L/s t = 1000 / 7.64 × 3.01 ≈ 394 s, около 6.6 минуты.

У DPL-V0040A с теми же 40 m³/h скорость откачки такая же, как у DPL-V40L, поэтому идеальное время откачки также 271 s — на этом участке масляный насос не имеет преимущества, поскольку около 50 mbar скорость откачки у обоих находится на номинальном уровне.

Выше приведены идеальные значения без учета трубопроводов. В вакуумной технике обычно пересчитывают теоретическую скорость откачки с коэффициентом 80% на сопротивление трубопроводов и арматуры и получают фактическую скорость откачки: для DPL-V40L принимают 8.9 L/s, t ≈ 338 s (5.6 минуты); для DPL-2V28 принимают 6.1 L/s, t ≈ 492 s (8.2 минуты). Такой пересчет довольно грубый, но его достаточно, чтобы понять, «успеет насос откачать или нет». При большой камере, длинных трубопроводах и большом числе клапанов поправка будет еще больше.

Следует учитывать, что 271 s — это только время удаления газа. Газовыделение со стенок камеры и утечки через уплотнения на последующем участке выполаживают кривую, и фактическое показание секундомера при достижении 50 mbar будет больше расчетного; чем ближе к предельному давлению насоса, тем это заметнее. ISO 21360-1:2020 (ISO/TC 112, вакуумная техника) при описании измерения скорости откачки методом откачки также относит сопротивление потоку в соединительных трубопроводах при низком давлении, скорость утечки и газовыделение к факторам, влияющим на результат измерения, — поэтому рассчитанное время можно рассматривать только как нижнюю границу.

3. Расчет энергопотребления: отсутствие масла не означает экономию электроэнергии

Расход электроэнергии за одну откачку = мощность × время:

Модель	Мощность	Идеальное время откачки	Расход за одну откачку
DPL-V15L	0.35 kW	722 s	0.070 kWh
DPL-2V18	0.55 kW	637 s	0.097 kWh
DPL-V25L	0.75 kW	433 s	0.090 kWh
DPL-2V28	0.75 kW	394 s	0.082 kWh
DPL-V40L / DPL-V0040A	1.5 kW	271 s	0.113 kWh

В трех типоразмерах расход электроэнергии за одну откачку у масляных насосов немного ниже, чем у безмасляных: для типоразмера 15 — 0.097 против 0.070 kWh, для типоразмера 40 — 0.113 против 0.113 kWh, одинаково, для типоразмера 25 — 0.082 против 0.090 kWh. Причина в том, что в одном типоразмере мощность двигателей близка, а масляный насос откачивает медленнее, поэтому время работы под нагрузкой оказывается короче. Безмасляный насос экономит масло, масляный туман и время на замену масла, а не электроэнергию. Если считать по 200 откачек в день и 300 дней в году, безмасляный насос типоразмера 25 расходует примерно на 500 kWh больше, чем масляный; эта стоимость электроэнергии сопоставима с затратами на несколько замен масла и фильтров в год, поэтому при подборе не стоит ориентироваться только на электросчетчик.

4. Как утечка «съедает» предельное давление

На границе возможностей насоса конечное давление складывается из трех составляющих:

p = p_пред + Q / S_эфф

Q — сумма утечки и газовыделения системы, S_эфф — фактическая скорость откачки после пересчета. Принимаем Q = 5×10⁻² mbar·L/s (для небольшой камеры с обычной сборкой и без гелиевой проверки герметичности такой уровень легко достигается):

DPL-2V28: S_эфф = 6.1 L/s, Q/S = 0.0082 mbar. Предел насоса 1×10⁻³ mbar, фактически давление останавливается примерно на 9×10⁻³ mbar, разница почти на один порядок. Чтобы выйти на 1×10⁻³ mbar, бесполезно просто ставить более мощный насос — сначала нужно снизить Q до порядка 10⁻³.

DPL-V40L: та же утечка 5×10⁻² mbar·L/s, S_эфф = 8.9 L/s, Q/S = 0.0056 mbar. Относительно предельного давления 90 mbar это увеличение по таблице вообще не видно. Безмасляный насос нечувствителен к утечке не потому, что у него хорошее уплотнение, а потому, что его исходный уровень уже высок; чтобы масляный насос реализовал свои возможности, система должна быть чистой и проверенной на герметичность.

Аналогично, предельное давление DPL-V0025A — 0.5 mbar, DPL-V0040A — 0.1 mbar; перед выбором этих двух моделей сначала уточните, сколько mbar действительно нужно процессу: если нужно 5 mbar, DPL-V0040A достаточно; если нужно 0.05 mbar, нужно смотреть на двухступенчатые DPL-2V18 / DPL-2V28.

5. Рабочая среда и обслуживание: водяной пар, пыль, масляный туман

ISO 21360-2:2020 определяет стойкость к водяному пару как «наибольшее парциальное давление водяного пара, которое можно транспортировать без конденсации», и включает этот параметр в обязательные измерения для объемных вакуумных насосов. В подборе это означает:

При откачке материалов, содержащих водяной пар или растворители (сушка, дегазация, упаковка и запаивание), масляный насос должен выводить конденсируемые пары с помощью газобалласта. У DPL-2V18 / DPL-2V28 при включенном газобалласте предельное давление составляет 1.5×10⁻² mbar, что на один порядок выше, чем при выключенном; это плата за возможность пропускать водяной пар.
У безмасляного насоса нет проблемы эмульгирования масла, но водяной пар все равно конденсируется в полости насоса и накапливается в виде воды, поэтому требуется влагоотделение или регулярный слив; конкретные действия — по прилагаемой инструкции.
В запыленных условиях оба типа требуют фильтра на стороне впуска. Если фильтроэлемент масляного насоса выйдет из строя, пыль попадет прямо в масляную ванну, превратится в масляный шлам, и первыми пострадают пластины и торцевые крышки; у безмасляного насоса отказ фильтроэлемента приводит к износу полости насоса, но операции замены масла нет.
Разница в объеме масла напрямую определяет обслуживание: DPL-2V18 — 0.75~~1.05 L, DPL-2V28 — 1.2~~1.5 L, DPL-V0040A — 1.5 L; DPL-V15L / V25L / V40L — объем масла равен нулю.
Шум: DPL-2V18 / DPL-2V28 — 57 dB(A), три безмасляные модели — 61~67 dB(A). В кожухе разница невелика, рядом с операторским пультом она заметна.

6. Выбор по технологическому режиму

Характеристика процесса	Выбор
Рабочее давление 90 mbar и выше: вакуумный захват, зажим, вакуумная формовка, грубая откачка упаковки	DPL-V15L / V25L / V40L
Рабочее давление 5~50 mbar, чистая камера, нет требований по масляному туману	DPL-V15L / V25L / V40L с увеличенной на одну ступень скоростью откачки
Рабочее давление 1~10 mbar, требуется непрерывная работа	DPL-2V18 / DPL-2V28
Рабочее давление 0.1~1 mbar, достаточно одноступенчатого	DPL-V0025A / DPL-V0040A
Большое количество водяного пара или паров растворителей	DPL-2V18 / DPL-2V28, с включенным газобалластом
Частое перемещение, работа на нескольких постах, критична масса	DPL-V15L (22.4 kg)

Два важных замечания: во-первых, в регионах с 60 Hz в спецификации указано, что некоторые модели не подходят, поэтому перед заказом необходимо уточнить конкретную модель и конфигурацию; во-вторых, не пытайтесь компенсировать предельное давление «скоростью откачки на ступень выше» — это не компенсируется, приведет только к повышенному расходу электроэнергии и увеличению занимаемого места.

Время откачки можно предварительно оценить с помощью калькулятора подбора, затем посмотреть пояснения о предельном давлении и газобалласте в часто задаваемых вопросах. Одноступенчатые безмасляные модели: DPL-V15L, DPL-V25L, DPL-V40L; двухступенчатые масляные: DPL-2V18, DPL-2V28; вся серия одноступенчатых масляных 20~110 m³/h: DPL-V0025A~V0100.

См. также

Смотрите также

Вопросы и ответы

Сколько времени нужно безмасляному пластинчато-роторному насосу с предельным давлением 90 mbar, чтобы откачать до 10 mbar?

Не откачает, сколько бы времени ни прошло. 90 mbar — это конструктивный предел безмасляного пластинчато-роторного насоса, определяемый объемом мертвого пространства; у DPL-V15L / V25L / V40L он составляет 90 mbar. Если нужно 10 mbar, выбирайте двухступенчатый масляный DPL-2V18 (1×10⁻³ mbar) или DPL-2V28.

При одинаковых 40 m³/h время откачки у DPL-V40L и DPL-V0040A одинаковое?

На участке грубого вакуума практически одинаковое. Для камеры 1 m³ при откачке от атмосферного давления до 50 mbar теоретическое значение в обоих случаях 271 s; после пересчета фактической скорости откачки по 80% получается около 338 s. Разница в предельном давлении: у V40L — 90 mbar, у V0040A — 0.1 mbar.

Безмасляный насос экономичнее масляного по электроэнергии?

Не обязательно. В одном типоразмере мощность двигателей близка: у DPL-V15L — 0.35 kW против 0.55 kW у DPL-2V18; у DPL-V25L и DPL-2V28 — по 0.75 kW. По расходу электроэнергии за одну откачку масляный насос из-за более медленной откачки может быть немного ниже, например у 2V28 — 0.082 kWh, у V25L — 0.090 kWh.

Для материалов с водяным паром выбирать безмасляный или масляный насос?

Зависит от количества водяного пара. При небольшом количестве конденсируемых газов у безмасляного насоса нет проблемы эмульгирования масла; при большом количестве водяного пара и непрерывной работе выбирайте DPL-2V18 / DPL-2V28 с включенным газобалластом; предельное давление при включенном газобалласте — 1.5×10⁻² mbar. Оба типа требуют влагоотделения или регулярного слива воды.

Может ли большая скорость утечки в системе помешать и безмасляному насосу откачать до 90 mbar?

Влияние очень мало. При скорости утечки 5×10⁻² mbar·L/s и фактической скорости откачки DPL-V40L 8.9 L/s утечка поднимает конечное давление только на 0.0056 mbar, что относительно 90 mbar можно не учитывать. Та же утечка «съедает» у масляного насоса почти один порядок предельного давления.