Шесть параметров рабочих условий, которые необходимо выяснить перед выбором насоса

Ошибки при выборе вакуумного насоса чаще возникают не из-за насоса, а из-за того, что рабочие условия выяснены не полностью. Скорость откачки и предельное давление в каталоге измерены в стандартных условиях; на объекте они снижаются из-за проводимости трубопровода, состава газа и темпа работы. Если выяснить шесть параметров ниже, модель в основном определится; если нет — предложенную модель можно только угадывать.

1. Рабочее давление — это не предельное давление из каталога

При выборе нужно смотреть, какое давление в камере поддерживается при стабильной работе процесса, а не какое давление насос достигает при нулевой нагрузке. Практический ориентир: рабочее давление на порядок выше предельного давления насоса, только тогда насос работает около паспортной скорости откачки. Для рабочей точки 0.1 mbar предельное давление DPL-V0025A составляет 0.5 mbar, насос в этой точке не откачивает, давление поддерживается за счёт натекания и десорбции; DPL-V0040A — DPL-V0100 с выключенным газобалластом достигают 0.1 mbar, но работают ровно на пределе, без запаса. Для процессов порядка 10⁻³ mbar лучше подходят двухступенчатые: DPL-2V18 со скоростью откачки 17 m³/h, DPL-2V28 — 27.5 m³/h, предельное давление у обоих 1×10⁻³ mbar. Параметры см. в /ru/products/dp-v0020-v0100/ и /ru/products/dp-2v80-2v275/.

2. Объём камеры и время откачки определяют требуемую скорость откачки

Зная объём и целевое давление, можно рассчитать скорость откачки: t = (V / S_эфф) × ln(P₀ / P₁). Для камеры 1,000 L при откачке от атмосферного давления 1,013 mbar до 1 mbar член ln равен 6.92. Скорость откачки DPL-V0040A 40 m³/h соответствует 11.1 L/s; с учётом сопротивления труб и клапанов эффективная скорость откачки около 7.8 L/s, получаем t ≈ 1,000/7.8×6.92 ≈ 890 s, почти 15 минут. Если взять DPL-V0100 (100 m³/h, что соответствует 27.8 L/s, эффективная около 19.4 L/s), при тех же условиях получится около 356 s, шесть минут.

Разница между этими двумя насосами — в темпе, а не в степени вакуума. Если на линии 4 плавки в час и на каждую плавку уходит на 9 минут больше, за сутки теряется шесть часов. И наоборот, для периодической мелкосерийной работы насос 100 m³/h означает лишние расходы и шум, которые не используются. Время откачки можно сначала обратно рассчитать в /ru/calculator/, а затем проверить по фактической кривой скорости откачки.

3. Тип газа определяет, доживёт ли насос до конца срока службы

Откачка сухого воздуха и технологического газа с водяным паром, пылью или коррозионными компонентами — это две разные конфигурации насоса. При наличии водяного пара или паров растворителей включайте газобалласт: у V0040A — V0100 после включения газобалласта предельное давление меняется с 0.1 mbar на 0.5 mbar, у V630B — с ≤8×10⁻² mbar на ≤0.7 mbar; эту цену нужно заранее учесть в рабочей точке. В пылевых условиях на входе необходимо устанавливать фильтр; точность фильтрации и периодичность замены определяются количеством пыли. Для коррозионных сред нужно начинать с материалов и уплотнений; заменой на насос большего размера это не решается. ISO 21360-2 включает допустимое содержание водяного пара в перечень параметров производительности объёмных насосов; это значение должно быть указано в каталоге.

4. Непрерывная или периодическая работа

При одинаковой скорости откачки запас для непрерывной и периодической работы различается. При непрерывной работе пластинчато-роторного маслозаполненного насоса температура корпуса стабилизируется на повышенном уровне, и при откачке конденсируемых газов масло легче эмульгируется; для агрегата с насосом Рутса ограничением является допустимый перепад давления: отношение скоростей откачки (скорость откачки насоса Рутса ÷ скорость откачки форвакуумного насоса) обычно принимают 24; выше 4 перепад давления слишком велик, после теплового расширения ротора возможен контакт с корпусом, поэтому рекомендуется только кратковременная откачка. LC2600 (2,600 m³/h) с V630B (630 m³/h) имеет отношение скоростей откачки 4.1 — это конфигурация для периодического режима; для непрерывного процесса целесообразно отношение 23, подробнее см. /ru/products/dp-lc-roots/.

5. Напряжение и частота питания

Синхронная частота вращения при 50 Hz и 60 Hz различается, поэтому у одной и той же модели скорость откачки отличается на 10%~25%: V0025A — 20/26 m³/h, V0100 — 100/110 m³/h, V0155 — 150/175 m³/h. Если выбирать по скорости откачки из отечественного каталога для региона с 60 Hz, легко получить заниженный размер. Напряжение тоже нужно проверять: начиная с V0155 не поддерживается однофазное 220 V, доступны только трёхфазное 220/240 V и 380/415 V; у V630B — 380–400/660–690 V, 415 V. В спецификации указано, что некоторые модели не подходят для регионов с 60 Hz; перед заказом на экспорт необходимо согласовать с заводом конфигурацию двигателя и частоты вращения.

6. Присоединительные размеры, трубопровод и условия установки

Присоединительный размер насоса не должен быть меньше входного патрубка насоса; трубопровод чем короче и прямее, тем лучше. Для впускного трубопровода DN25 длиной 1.5 m при давлении ниже 1 mbar проводимость составляет около 1.26 L/s; если подключить насос с эффективной скоростью откачки 7.6 L/s, на стороне камеры останется только 1.08 L/s — скорость откачки упадёт более чем на восемьдесят процентов. С самим насосом всё в порядке — его ограничивает труба. При установке также нужно проверить температуру окружающей среды (0~40 ℃), вентиляцию и пространство для отвода тепла, несущую способность плиты перекрытия: V630B с маслом весит 730 kg, габариты 1,510×909×740 mm, поэтому сначала нужно измерить двери и проходы. Для упаковочных линий и других мест с фиксированным темпом ограничения со стороны процесса см. /ru/industries/packaging/.

После того как шесть параметров собраны

Рабочее давление, объём и время откачки, тип газа, режим работы, частота питания, присоединения и окружающая среда — когда эти шесть пунктов собраны, модель в коммерческом предложении имеет основание; если хотя бы одного не хватает, поставщику приходится восполнять его допущениями, и большинство случаев повышенной частоты отказов при выборе возникает именно из-за таких допущений. Частые вопросы см. /ru/faq/.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: при выборе вакуумного насоса сначала смотреть на скорость откачки или на предельное давление? Ответ: сначала определить рабочее давление. Рабочее давление должно быть на порядок выше предельного давления насоса, только тогда насос работает около паспортной скорости откачки. Для рабочей точки 0.1 mbar у DPL-V0040A с выключенным газобалластом предельное давление 0.1 mbar уже без запаса; для порядка 10⁻³ mbar целесообразно использовать двухступенчатые DPL-2V18 или 2V28.
Вопрос: сколько времени нужно, чтобы откачать камеру объёмом 1 кубический метр до 1 mbar? Ответ: по оценке t=(V/S)·ln(P₀/P₁), член ln равен 6.92. DPL-V0040A номинально 40 m³/h, после поправки на трубы и клапаны эффективная скорость около 7.8 L/s, примерно 890 секунд; DPL-V0100 номинально 100 m³/h, примерно 356 секунд. Разница — в темпе, а не в степени вакуума.
Вопрос: как подобрать насос для откачки газа с водяным паром? Ответ: открыть газобалластный клапан для разбавления конденсируемых газов. У V0040A — V0100 после включения газобалласта предельное давление меняется с 0.1 mbar на 0.5 mbar, у V630B — с ≤8×10⁻² на ≤0.7 mbar. Газобалласт лишь смягчает проблему; при большом содержании водяного пара перед насосом также нужны холодная ловушка или сепаратор, а выбор модели ведут по фактической нагрузке.
Вопрос: можно ли в регионе с 60 Hz напрямую выбирать по скорости откачки из каталога? Ответ: нельзя. Скорости откачки при 50/60 Hz различаются: V0025A — 20/26 m³/h, V0155 — 150/175 m³/h. В спецификации указано, что некоторые модели не подходят для регионов с 60 Hz; перед заказом необходимо уточнить у завода конфигурацию двигателя и частоты вращения и рассчитывать по скорости откачки для целевой частоты.
Вопрос: что будет, если выбрать слишком маленький диаметр трубы? Ответ: эффективную скорость откачки ограничивает проводимость. Для впускного трубопровода DN25 длиной 1.5 m при давлении ниже 1 mbar проводимость составляет около 1.26 L/s; если подключить насос с эффективной скоростью откачки 7.6 L/s, на стороне камеры останется только 1.08 L/s, скорость откачки упадёт более чем на восемьдесят процентов, а время откачки увеличится в разы.