Когда менять изношенные пластины: обратный расчёт эффективной скорости откачки по времени откачки

При оценке износа пластин на месте часто слышны три фразы: изменился звук, масло почернело, корпус насоса нагревается. Все три дают подсказку, но не указывают момент замены — они не говорят, «сколько ещё осталось». Момент замены определяет только одно число: какая эффективная скорость откачки осталась у насоса на фиксированной камере. Это число можно рассчитать без разборки насоса — по секундомеру, вакуумметру и отрезку времени откачки. Порядок проверки пяти измеримых сигналов см. в Как определить износ пластин: пять измеримых сигналов и момент замены; в этой статье — как превратить сигналы в исполнимые пороговые числа.

1. Номинальная скорость откачки — не скорость на месте эксплуатации

В спецификации DPL-V300B указаны два столбца: номинальная скорость откачки 280 m³/h, скорость откачки 240 m³/h (50 Hz). Номинальное значение — это геометрический объём насосной камеры, пересчитанный по частоте вращения; 240 — значение, измеренное при нормированных условиях. После подключения трубопровода, клапанов и фильтров остаётся ещё одно число — сколько газа реально доходит до камеры.

Поэтому при оценке износа нельзя напрямую сравнивать со 280 или 240. Сравнивать нужно время откачки одной и той же системы, одной и той же камеры при одном и том же целевом давлении — величину, которая охватывает насос, трубопровод и камеру вместе и может быть повторно измерена.

2. Первый шаг: перевести время откачки в эффективную скорость откачки

Общая формула изотермической откачки:

t = (V / S) × ln(p₀ / p₁)

V — объём камеры (m³), S — эффективная скорость откачки (m³/h), p₀, p₁ — начальное и целевое давление (абс. давление, mbar). Выразим скорость откачки:

S = (V / t) × ln(p₀ / p₁) × 3600

Пример — форвакуумная камера линии напыления, объём 3 m³, каждая партия откачивается от атмосферного давления 1013 mbar до 10 mbar.

Измеренное время при настройке нового насоса — 215 s:

S = (3 / 215) × ln(1013 / 10) × 3600 = (0.01395) × 4.618 × 3600 = 232 m³/h

От номинальной скорости откачки 240 m³/h это 96.7%; недостающие 3.3% в основном приходятся на сопротивление потоку в трубопроводе, клапанах и уплотнительных поверхностях — это нормально. Эта кривая и есть базовая линия.

Через два года на той же камере при том же целевом давлении измерено 268 s:

S = (3 / 268) × 4.618 × 3600 = 186 m³/h

Падение до 77.5% от 240, то есть на 22.5%. Это число уже вышло за стадию «сначала проверить».

В пересчёте на производительность нагляднее: каждая партия занимает на 53 s больше (268 − 215). При 30 партиях в день это 26.5 минуты, за 250 рабочих дней суммарно около 110 часов. Насос не остановился и не выдал аварию, но счёт идёт по такту.

3. Второй шаг: сначала вычесть потери в трубопроводе, затем считать пластины

Между скоростью откачки на входе насоса и скоростью откачки камеры стоят трубопровод, отводы, клапаны и фильтры; связь последовательная:

1 / S_eff = 1 / S_pump + 1 / C

C — проводимость трубопровода. Для насоса 240 m³/h:

Проводимость трубопровода C	Эффективная скорость откачки у камеры
240 m³/h	120 m³/h
120 m³/h	80 m³/h
60 m³/h	48 m³/h

Когда C сравнима со скоростью откачки насоса, половина скорости остаётся в трубе. Поэтому перед разборкой насоса проверьте три вещи: не менялся ли трубопровод за эти три года, не забит ли входной фильтроэлемент, совпадает ли состояние газобалластного клапана с базовым. Влияние газобалласта изменяет результат на порядок — у V0040A–V0100 при закрытом газобалласте предельное давление 0.1 mbar, при открытом 0.5 mbar; если одно измерение сделано при открытом, а другое при закрытом, сравнение не имеет смысла.

Если трубопровод не менялся, фильтроэлемент чистый, состояние газобалласта совпадает, а скорость откачки всё равно упала на 20%, проблема во внутренних зазорах насоса. Торцы пластин стираются по ширине, пластины уменьшаются по радиусу; газ со стороны сжатия перетекает через зазоры обратно на сторону всасывания — так и падает объёмный КПД. Связь зазора и скорости откачки см. в Зазор между ротором и пластинами: насколько падает скорость откачки и сокращается ресурс при увеличенном зазоре.

4. Третий шаг: метод роста давления разделяет «обратный поток насоса» и «место утечки в системе»

Скорость откачки упала, но нужно ответить ещё на один вопрос: насос уже не тот или камера течёт. Метод роста давления даёт ответ за две минуты.

Закройте впускной клапан, остановите насос, запишите скорость роста давления:

Q = V × Δp / Δt

Камера 0.5 m³ (500 L), за 60 s давление поднимается с 0.5 mbar до 3.5 mbar:

Q = 500 × 3 / 60 = 25 mbar·L/s

Такой газовый поток соответствует месту утечки или мощному источнику газовыделения, которое нужно устранять; сначала проверьте фланцы, сильфоны, уплотнения смотровых окон и влагу, вносимую изделиями.

Теперь баланс со стороны насоса: скорость откачки упала с 240 до 186, разница 54 m³/h, что соответствует 15 L/s. В рабочей точке 10 mbar это эквивалентно обратному потоку 150 mbar·L/s. Место утечки в системе не даёт такого газового потока; это число может возникать только из-за внутренних зазоров насоса.

5. Три порога

Критерий	Значение	Действие
Эффективная скорость откачки относительно базовой	падение на 15% (240 → 204 m³/h)	Проверить уровень масла, качество масла, газобалласт, фильтроэлемент, трубопровод; только если всё в норме, подозревать зазоры
Эффективная скорость откачки относительно базовой	падение на 25% (240 → 180 m³/h)	Запланировать окно остановки для замены пластин
Предельное давление без нагрузки	в диапазоне 0.08 mbar достигается только уровень порядка 0.8 mbar	Сразу разбирать и проверять, не дожидаясь падения скорости откачки

Есть ещё три явных сигнала; при появлении любого — замена: при смене масла в нём есть серебристая стружка (чугунные пластины) или чёрная мелкая стружка (графитовые пластины); пластины болтаются в пазах ротора и дают металлический стук; при тех же условиях температура масла выше базовой более чем на 10 ℃. Объём масла для DPL-V300B и DPL-V630B составляет 8.5 / 11.5 L и 20 / 23 L соответственно; расход масла и температуру масла нужно записывать в той же таблице, что и время откачки.

6. Четыре вещи, которые делают вместе с заменой

Пластины на одном роторе меняют полным комплектом. Разница по высоте между новыми и старыми пластинами — доли миллиметра; новые пластины прилегают плотнее и несут большую нагрузку, поэтому замена по одной переносит износ на остальные пластины и стенки камеры.
Очистить нагар в пазах ротора, измерить внутреннюю стенку камеры. Если на внутренней стенке есть задиры, нельзя ограничиваться заменой пластин: задиры быстро сотрут новые пластины.
Масло, фильтроэлемент маслоотделителя, входную сетку и уплотнение торцевой крышки менять за один раз. Менять по отдельности — значит трижды оплачивать работу.
Повторно измерить ту же кривую времени откачки и записать новые числа в базовую таблицу. Без базовой линии в следующий раз снова придётся судить только по звуку.

Для безмасляного пластинчато-роторного насоса всё аналогично. DPL-V25: безмасляная камера, 25 m³/h, 850 mbar избыточного давления (около 150 mbar абс. давления); износ проявляется укорочением графитовых пластин и замедлением откачки. Критерии прежние — время откачки и предельное давление без нагрузки; менять только по наработке в часах нельзя — часы показывают, сколько насос работал, но не сколько стёрлось.

7. Как вести базовую таблицу

Дата	Объём камеры	Начальное→целевое давление	Измеренное время	Обратный расчёт S_eff	Температура окружающей среды	Температура масла	Примечание
2026-01	3 m³	1013 → 10 mbar	215 s	232 m³/h	24 ℃	62 ℃	Новый насос, фильтроэлемент новый
2026-06	3 m³	1013 → 10 mbar	236 s	211 m³/h	27 ℃	66 ℃	После замены фильтроэлемента
2026-11	3 m³	1013 → 10 mbar	268 s	186 m³/h	25 ℃	71 ℃	Ожидает окна остановки

Измеряйте одну кривую раз в квартал — это пять минут. Если в таблице появились два последовательных снижения, пора заказывать пластины. Для предварительной оценки времени откачки и пересчёта единиц можно сначала посчитать теоретическое значение в калькуляторе подбора и сравнить с измеренным.

Для экспортных проектов добавим: у одной и той же модели при 50 Hz и 60 Hz различаются частота вращения, скорость откачки и конфигурация двигателя; часть моделей не подходит для регионов с 60 Hz. Перед заказом нужно уточнить конфигурацию соответствующей модели и не использовать базовую линию для 50 Hz при оценке насоса на 60 Hz.

Связанные материалы

Вопросы и ответы

Через сколько часов всё-таки менять пластины?

Фиксированное число часов не задаётся. Ориентир — базовая линия времени откачки той же камеры: при падении рассчитанной эффективной скорости откачки на 15% начинают проверку, при падении на 25% планируют окно замены. На камере 3 m³ у DPL-V300B время откачки увеличилось с 215 s до 268 s — это пример падения на 25%.

Можно ли заменить только те пластины, которые износились сильнее?

Нельзя. Разница по высоте между новыми и старыми пластинами на одном роторе составляет доли миллиметра; новые пластины прилегают плотнее и несут большую нагрузку, из-за чего износ ускоряется на остальных пластинах и стенках камеры, и разбирать насос приходится раньше.

Обязательно ли замедление откачки означает износ пластин?

Не обязательно. Сначала исключите три пункта: изменения в трубопроводе, засорение входного фильтроэлемента, несовпадение состояния газобалласта с базовым. Если всё это исключено, выполните метод роста давления — если после закрытия клапана рост давления достигает уровня порядка 25 mbar·L/s, проблема на стороне системы, а не в насосе.

У безмасляного насоса графитовые пластины оценивают так же?

Да. Для таких безмасляных пластинчато-роторных насосов, как DPL-V25, также используют два критерия — время откачки и предельное давление без нагрузки; укорочение графитовых пластин проявляется замедлением откачки и повышением предельного давления, как и у маслозаполненного насоса, только без двух переменных — качества и уровня масла.