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真空泵的消耗功率探究

作者:中山市海泰真空设备有限公司    时间:2019/6/12 16:59:25

如同其他行业一样,真空泵技术的发展是由市场需求推动发展的。在环保、电子等领域高科技及可持续发展的背景下,泵业的技术也得到了一定的变革和发展。真空泵的能效比概念,即消耗功率在泵运行过程中转换成的体积流率,但在实际上,一个给定泵在规定条件下工作,能效比取泵特定工况时的体积流率与消耗功率之比。这是一种有关泵节能效益的全新的概念,文中全面分析了影响泵能效比的因素,提出了提高能效比的途径,并提出了考核能效比的测量方法。

真空泵的消耗功率探究

真空泵同旋片旋片式真空泵一样,也是一种变容式气体传输泵,但是真空泵和2X旋片真空泵相比,耐用高出好几倍。真空泵的功耗主要是摩擦功率、压缩功率、机械撞击和液压撞击损失等。


一、摩擦功率

通常摩擦功约占总功率的20%~25%左右,尤其在低压和极限压力时,泵消耗的功率主要就是摩擦功,所以应尽量减少摩擦功的损耗。


①机械摩擦损失

机械摩擦损失包含了所有转动零部件与静止零部件、转动零部件与转动零部件之间的摩擦损失,为了减少摩擦损失,可以适当放宽间隙,在提高零部件耐磨性的基础上减少摩擦接触面积。例如,减少滑阀(杆)进气侧与导轨的接触面积,减少滑阀(环)内圆与偏心轮外圆的接触面,在偏心轮两侧加挡圈,防止偏心轮两侧面与泵盖和中隔板发生摩擦等。减少零部件的质量,例如减小滑阀的

质量,对降低滑阀(杆)与导轨、滑阀(环)与偏心轮、导轨与泵体小缸之间的摩擦,也是有益的。


②轴承摩擦损失

轴承摩擦损失也属于机械摩擦损失,但有其特殊性。首先,要采用正规的轴承产品,谨防冒牌产品,以免产生不必要的摩擦损失。轴承的润滑是非常重要的一环,少油或缺油都将导致不必要的磨擦损失和轴承的损坏,因此应尽可能采用单独供油或润滑脂。


轴承内、外圈与相关零部件的配合过盈量要适当,如过大将导致轴承内、外圈滚道变形,产生过度挤压、发热和噪声,使摩擦损失剧增。滑阀泵轴大都属于细长轴,容易造成刚度不足,或者是两轴承安装中心线与泵轴中心线发生倾斜,都将使轴承内、外圈轴心线发生倾斜,对那些非调心轴承来说,都会产生额外的摩擦损失和噪声,所以对那些负荷较小的轴承,可以使用调心轴承或允许角度差稍大的轴承。此外,一些转动零部件,如轴、滑阀、偏心轮、皮带轮和平衡轮的质量都作用在轴承上,因此减少他们的质量,就直接减少了轴承的摩擦功。皮带的拉力也作用在轴承上,所以皮带的张紧力要适当。


③液体的摩擦损失

真空泵油在泵中起了密封、润滑、冷却和顶开排气阀的作用,所以泵油参与了压缩和摩擦,又减少了各零部件之间的摩擦。对于没有设置油泵的滑阀泵,只要滑阀与泵盖、中隔板之间的间隙适当,泵的进油量会自动调节。但如配有油泵,则油泵的流量必须经过仔细计算,通常为(7~10)×10-4S(S 为泵的抽速L/s),如油量过大,进入泵后将使真空泵变成油泵,不但压缩功增加,而且摩擦损失急剧增加。


泵油的运动粘度随温度的变化很大,如某厂的V100 油,40℃时粘度为104。62 mm2/s,100℃时粘度为11。63 mm2/s。所以在保证工作真空度的条件下,适当的提高泵温,对降低消耗功率是大有益处的,我们通过实验证明,把泵温从50℃提高到70℃,消耗功率可降低7%,而且更有利于可凝性蒸气的抽除,同时也减少了冷却水消耗量。真空泵油一般在- 12℃ 就会凝固,故北方有些单位将泵置于室外工作是不可取的。这样不但不利于泵的启动,而且泵在启动后的短时间内,某些部位处于缺油或少油的状态,容易造成泵的损坏。



二、压缩功率

压缩功率是不可避免的,也是不可能人为减少的,它只随入口压力的变化而变化。减少无用压缩功只能考虑减少和消除漏气所造成的损失。气镇所消耗的功率也是压缩功,它取决于气镇量的大小。而气镇量又取决于被抽气体中可凝蒸气量的多少。所以应该按被抽气体中可凝蒸气量来调节气镇量,这样既能完全抽除掉可凝蒸气,又能恰到好处的控制压缩功率的损耗。


三、管路及其它

对用户而言,抽气管道的口径要与泵口直径相同,长度要尽量短,过多的弯头,过长的管道不仅会影响抽速也会影响功耗。排气管道也如此,排气管是用户最容易忽视的,过长的管道将增大排气阻力,导致气体返流增加而影响抽速,更会使消耗功率增加。


我们研制的真空泵油雾消除器,接在泵的排气口,可以达到气体室内排放的要求。当然油雾消除器必然会损耗一部分功率,经我们精心设计,反复改进,不但排气阻力小,而且效果很好,功率的增加也并不明显,要注意的是油雾消除器的芯必须根据使用情况定期更换。


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