BẢO DƯỠNG, BẢO TRÌ BƠM KHUẾCH TÁN

Bảo dưỡng , bảo trì , sửa chữa máy bơm khuếch tán

Bảo dưỡng , bảo trì , sửa chữa máy bơm khuếch tán

Ngay cả khi các máy bơm chân không phân tử tuabin đã thay thế hầu hết các máy bơm khuếch tán dầu cỡ nhỏ trong phòng thí nghiệm ngày nay vì cảm thấy dễ sử dụng và sạch sẽ, hầu hết các lò xử lý nhiệt chân không cao vẫn dựa vào một máy bơm khuếch tán dầu lớn để tạo ra áp suất dưới khoảng 10-3 Torr cần thiết cho nhiều quá trình điều hòa kim loại.

Nguyên nhân chính của điều này là do máy bơm chân không phân tử tuabin có giới hạn về kích thước vật lý do tốc độ quay của rôto cao. Giới hạn kích thước đó là khoảng đường kính đầu vào khoảng 320 mm hoặc 13 inch và có thể thay đổi một lượng nhỏ tùy theo nhà sản xuất. Trong nhiều trường hợp, tốc độ bơm có thể không đủ cao vì nó liên quan trực tiếp đến kích thước đầu vào của máy bơm. Kim loại có thể tan rã ở tốc độ rất cao, vì vậy tốc độ đầu của cánh quạt phải nằm trong giới hạn an toàn. Các cánh quạt của máy bơm phân tử phải chuyển động nhanh hơn tốc độ của các phân tử khí mà chúng đang bơm để cánh quạt có thể làm lệch các phân tử khí xuống dưới trong cơ cấu máy bơm. Lý do thứ hai mà máy bơm phân tử tuabin không được sử dụng trong nhiều hệ thống xử lý kim loại là chúng không thể chịu được bất kỳ hạt vật chất nào xâm nhập vào chúng. Chúng chỉ được sử dụng trên hệ thống chân không sạch.

 

Do thực tế là không có bộ phận chuyển động nào trong máy bơm khuếch tán dầu  (ngoài dầu ở dạng lỏng hay hơi), loại máy bơm này là một thiết bị đơn giản đã được chứng minh giá trị của nó qua nhiều năm. Chất lỏng ban đầu được sử dụng trong máy bơm khuếch tán là thủy ngân nhưng nó đã bị cấm sau khi nhận ra độc tính của nó. (Đồng hồ đo chân không thủy ngân đã được đưa ra thị trường vì lý do tương tự) Dầu hydrocacbon được phát triển để sử dụng trong bơm khuếch tán nhưng chất lỏng này rất dễ bị oxy hóa nếu tiếp xúc với không khí ở áp suất quá cao. Khoảng 21% oxy trong không khí làm cho hơi dầu nóng chuyển thành cặn hắc ín làm ô nhiễm cụm máy phản lực bên trong thân máy bơm khuếch tán và làm cho hiệu suất của máy bơm không ổn định.

Chất lỏng bơm khuếch tán được sử dụng thường xuyên nhất được sử dụng trong ngành công nghiệp xử lý nhiệt trong ba mươi năm trở lại đây là dầu silicone. Nó có sẵn trong ba cấp chính, thường được ký hiệu là 702, 704 và 705. Dầu silicone có khả năng chống oxy hóa cao hơn so với chất lỏng gốc hydrocacbon. Đây là các loại dầu silicone do Dow Corning phát triển và hiện cũng có sẵn từ các nhà cung cấp khác. Chân không có thể được sản xuất bằng cách sử dụng các cấp chất lỏng này tăng từ 702 lên 704 và đến 705. Silicone 702 và 704 có thể là các cấp chính được sử dụng trong ngành này, với 705 được sử dụng nhiều hơn trong các ứng dụng chân không cao hơn (áp suất thấp hơn) trong nghiên cứu do với chi phí cao hơn của nó.

 

 

Các lĩnh vực cần quan tâm về vận hành và bảo dưỡng bơm khuếch tán

Độ sạch của toàn bộ hệ thống

Một trong những nhận xét chính mà tôi đã đưa ra đối với những người vận hành hệ thống chân không trong nhiều năm là độ sạch của hệ thống của họ. Các buồng chân không, máy bơm chân không và tất cả các đường ống liên quan, đồng hồ đo van và bộ điều khiển sẽ hoạt động hiệu quả hơn nếu chúng sạch sẽ. Điều đó có nghĩa là loại bỏ bụi bẩn khỏi tất cả các bề mặt và tìm kiếm các khu vực có vấn đề mà có thể cần bảo dưỡng. Nếu buồng, đường ống và thiết bị chân không có dầu và bụi trên bề mặt của nó, nó sẽ không tỏa nhiệt hiệu quả như nếu nó sạch.

 

Ôxy hóa chất lỏng và nhiễm bẩn ,quá trình oxy hóa dầu

Một máy bơm khuếch tán hoạt động bằng cách đun sôi chất lỏng và sau đó hướng hơi dầu nóng ra ngoài và đi xuống thông qua các vòi phun hình nón với tốc độ rất cao. Các phân tử khí đi vào đỉnh của máy bơm bị cuốn theo dòng hơi này và chuyển hướng đến các khu vực phía dưới của thân máy bơm. Khi hơi nóng tiếp xúc với thân máy bơm được làm mát bằng nước, nó sẽ trở lại dạng lỏng và thoát trở lại lò hơi để tuần hoàn trở lại. Các phân tử khí, khi chúng đến phần dưới của thân máy bơm, trải qua một lực nén qua mỗi giai đoạn phản lực, sẽ được bơm đi qua cửa xả của bơm khuếch tán đến bơm hỗ trợ cơ học. Có một sự bố trí vách ngăn trong khu vực xả của máy bơm để ngưng tụ bất kỳ hơi dầu còn lại, để nó vẫn còn bên trong máy bơm khuếch tán.

Khi van chân không cao ban đầu được mở để bắt đầu phần chân không cao của chu trình, tải khí mà bơm khuếch tán phải bơm đi ở mức cao nhất, và do đó có lượng phân tử oxy lớn nhất trong đó. Tại thời điểm này, một số chất lỏng có thể bị oxy hóa và nó sẽ bắt đầu tạo cặn trên bề mặt bên trong máy bơm. Hai cụm máy phản lực ở giữa từ các máy bơm sử dụng chất lỏng silicone được so sánh với bốn cụm máy bay phản lực khác được sử dụng với chất lỏng hydrocacbon.

Nếu hệ thống chân không được chuyển sang bơm chân không cao ở áp suất quá cao, hai điều có thể xảy ra.

1. Nhiều chất lỏng hơn sẽ bị oxy hóa và cuối cùng hiệu suất của máy bơm sẽ suy giảm do sự tích tụ của dầu bị cháy và máy bơm sẽ phải được làm sạch;

2. Có thể làm ngưng trệ các tia hơi của máy bơm do áp suất ngược cao ở đáy máy bơm và đường hỗ trợ.

Nếu quá nhiều khí được cho phép vào máy bơm trong quá trình giao nhau từ bơm thô sang bơm tinh, máy bơm cơ khí đệm không thể bơm đi đủ nhanh để giữ áp suất dòng đệm dưới áp suất đệm tới hạn (CBP) cho máy bơm đó. Mỗi thông số kỹ thuật của bơm khuếch tán dầu đều nêu CBP cho chất lỏng được sử dụng trong đó. Áp suất đường hỗ trợ phải ở dưới áp suất đó để ngăn chặn các tia hơi ngừng hoạt động. Nếu các tia hơi dừng lại, dù chỉ trong một hoặc hai giây, hơi dầu nóng có thể dễ dàng di chuyển ngược trở lại buồng chân không và gây nhiễm bẩn.

Điều quan trọng là tại điểm giao nhau chân không cao để mở van chân không cao từ từ trong vài giây đầu tiên. Điều này làm giảm tải khí rất cao ban đầu của bơm khuếch tán và cho phép khí đó được bơm đi bởi bơm hỗ trợ cơ học mà không cần áp suất dòng hỗ trợ vượt quá CBP. Áp suất đường hỗ trợ có thể được giám sát bằng đầu đo chân không và một điểm đặt trong hệ thống điều khiển có thể đóng van chân không cao nếu áp suất đường hỗ trợ tiếp cận CBP. Có thể mở từ từ van chân không cao vận hành bằng khí nén bằng cách điều chỉnh cửa xả khí của xi lanh khí nén.) Xi lanh khí nén, nằm trên đỉnh của khuỷu van chân không cao, được kích hoạt bằng khí nén bởi một van điện từ hoạt động bằng điện. Một bộ giảm thanh xả có thể điều chỉnh được lắp trên cửa thoát khí từ mạch mở của van này và nó được đặt để cung cấp thời gian mở chậm cần thiết cần thiết để tránh quá tải và ngừng máy bơm khuếch tán trong quá trình phân phối. Việc đóng van chân không cao không cần phải điều chỉnh.

Lưu ý rằng trong quá trình gia công thô phần buồng của chu trình, máy bơm cơ khí chính hoặc bộ máy bơm được cách ly khỏi đường hỗ trợ bơm khuếch tán. Một “máy bơm giữ” cơ khí nhỏ được kết nối với đường hỗ trợ hút chân không bất kỳ khí thoát ra khỏi máy bơm khuếch tán trong quá trình gia công thô để giữ cho áp suất đường hỗ trợ thấp hơn CBP.

 

 

Phớt chân không và rò rỉ khí

Tất cả các lò chân không xử lý kim loại đều có nhiều kết nối buồng, đường ống và bộ máy bơm, tất cả đều cần phải được đảm bảo kín. Các kết nối lớn như cửa buồng và cụm khuỷu van chân không cao thường sử dụng vòng đệm o-ring để làm cho chúng kín khít. Gioăng cửa buồng dễ bị hỏng ở gần đáy buồng, nơi các mảnh vụn có thể dính vào và làm hỏng phớt khi cửa đóng. Khu vực đó phải luôn được làm sạch ngay trước khi cửa buồng được đóng lại. Chúng cũng gần buồng nóng và máy bơm khuếch tán nóng và có thể xấu đi do nhiệt. Tiếp xúc lâu với nhiệt sẽ làm cứng chất đàn hồi và nó có thể trở nên giòn và nứt.

Phớt vòng chữ o trong tấm van chân không cao là miếng đệm bên trong, làm kín buồng từ đầu vào của bơm khuếch tán, nhưng nó cũng phải kín chỗ rò rỉ. Nếu không khí rò rỉ qua vòng đệm vào bơm khuếch tán khi buồng ở áp suất khí quyển, oxy trong không khí có thể gây ra quá trình oxy hóa chất lỏng bơm nóng.

Các kết nối chân không có ren rất khó làm cho rò rỉ kín và nên tránh. Ngày nay, điều này dễ dàng hơn với các kết nối chân không ISO và NW kín o-ring có sẵn ở kích thước tiêu chuẩn.

Trong các khoang được làm nóng và làm mát thường xuyên, mối hàn có thể bị nứt và rò rỉ. Kiểm tra rò rỉ bằng máy khối phổ heli sẽ cho phép xác định chính xác các rò rỉ nhỏ và sau đó cố định.

Lò nhiệt hỏng

Hầu hết các máy bơm khuếch tán dầu lớn sử dụng máy ra nhiệt hình bánh rán phẳng hoặc máy ra nhiệt kiểu trục lăn để đun sôi dầu trong máy bơm. Có thể có hai hoặc có lẽ lên đến tám lò sưởi cần thiết để thực hiện công việc này. Hầu hết các máy sưởi được gắn ở mặt dưới của tấm lò hơi, nhưng tôi đã thấy một thiết kế máy bơm khuếch tán nơi các máy sưởi nằm bên trong thân máy bơm chìm trong chất lỏng. Một hoặc nhiều lò sưởi bị hỏng sẽ nhanh chóng xuất hiện dưới dạng mất chân không cơ bản và hoặc mức độ chân không không ổn định. Do khu vực nóng, các dây kết nối đôi khi sẽ bị lỗi và các đầu nối dây phải luôn được kiểm tra xem có chặt chẽ không. Những điều này cần được kiểm tra khi tiến hành bảo trì thường xuyên và thay thế khi cần thiết.

Khi lắp các lò sưởi mới luôn đảm bảo rằng đế của tấm lò hơi sạch và không có cặn. Các vảy cặn bị mắc kẹt giữa lò sưởi và tấm lò hơi sẽ gây ra điểm nóng và có thể hỏng lò sưởi sớm. Tấm lò hơi cũng có thể bị cong vênh trong nhiều năm sử dụng. Một trong những nhà cung cấp lò sưởi có một miếng dán tiếp xúc với lò sưởi có thể giúp cải thiện sự tiếp xúc giữa lò sưởi và tấm lò hơi.

Vấn đề về dòng nước

Máy bơm khuếch tán có tốc độ dòng chảy được khuyến nghị và phải điều chỉnh được. Tùy thuộc vào vị trí và điều kiện địa phương, lưu lượng nước có thể được điều chỉnh để tạo ra mức tăng nhiệt độ khuyến nghị từ đầu vào đến cống. Các cuộn dây làm mát phải được kiểm tra hư hỏng thường xuyên và kiểm tra bên trong xem có cặn vôi tích tụ hay không.

Nhiều nhà máy sử dụng nước đã qua xử lý từ nguồn cung cấp nước tuần hoàn của chính họ, điều này sẽ làm giảm hoặc loại bỏ vấn đề này, nhưng nó có thể là một vấn đề nếu sử dụng nước thành phố.

An toàn khi tháo và thay thế một máy bơm khuếch tán khỏi hệ thống buồng

Máy bơm khuếch tán lớn và nặng. Sử dụng tất cả các thiết bị an toàn và thiết bị hỗ trợ khi tháo hoặc lắp lại một thiết bị vào cụm khuỷu chân không cao. Đảm bảo rằng phớt mặt bích đầu vào được lắp đúng cách để tránh rò rỉ. Khi xả chất lỏng từ một máy bơm khuếch tán lớn, làm ấm chất lỏng bằng cách bật máy sưởi trong ba hoặc bốn phút sẽ giúp chất lỏng chảy dễ dàng hơn qua đầu nối ống xả nhỏ. Luôn thay thế bất kỳ vòng đệm o-ring nào trong khu vực ống xả dầu hoặc chỉ báo mức dầu vì chúng sẽ bị tổn hại do nhiệt. Khi nạp chất lỏng mới vào máy bơm khuếch tán, nó có thể được đổ vào đầu vào hoặc đầu nối xả. Dầu sẽ tìm đường đến lò hơi. Cuối cùng, không bao giờ mở van xả khi máy bơm đang hoạt động. Oxy và dầu nóng không đi đôi với nhau!

Các thiết bị an toàn là một phần của kiểm soát

Tất cả các hệ thống chân không xử lý kim loại đều kết hợp một số thiết bị an toàn vào hệ thống điều khiển. Tất cả những điều này phải được kiểm tra hoạt động chính xác một cách thường xuyên.

Trên máy bơm khuếch tán có thể có một công tắc nhiệt độ dòng nước gắn trên các cuộn dây nước. Nếu nhiệt độ nước quá nóng, công tắc sẽ ngắt điện cho máy bơm. Cũng có thể có một công tắc sẵn sàng cho máy bơm được gắn gần đầu nối ống xả cho biết trên bảng điều khiển rằng hơi dầu nóng đang đến khu vực đó và máy bơm đang hoạt động chính xác.

Vấn đề về nguồn điện

Nếu mất điện vì bất kỳ lý do gì, hệ thống phải được thiết kế để không an toàn. Các van sẽ đóng lại để cách ly các máy bơm khỏi buồng để tránh hư hỏng có thể xảy ra. Van điện từ thường đóng (không có điện).

Sự cố khí nén

Khí nén thường được sử dụng để vận hành các xi lanh như van chân không cao khi chuyển động của thiết bị lớn hơn khoảng nửa inch. Van điện từ thường được giới hạn ở đường kính 50 mm (2 inch). Trên 50 mm, hầu hết các van sẽ được vận hành bằng khí nén. Một lần nữa, van hoạt động bằng khí nén sẽ không an toàn nếu áp suất không khí không đạt.

Kết luận

Hệ thống chân không xử lý kim loại có nhiều bộ phận và đối với những hệ thống yêu cầu chân không cao, bơm khuếch tán là bơm tạo ra áp suất đó có lẽ từ 10-3 đến khoảng 10-8 Torr tùy thuộc vào quy trình.


Việc làm sạch, kiểm tra và bảo dưỡng thường xuyên nên là bản chất thứ hai. Nó tương tự như việc rửa xe của chính bạn. Đó là khi bạn nhìn thấy vết lõm nhỏ, vết xước hoặc vết mòn của lốp xe mà trước đây bạn không nhận ra.

Mặc dù chúng là những chiếc máy bơm đơn giản nhưng nhiều thứ có thể gặp trục trặc, và việc bảo trì chúng một cách chính xác và an toàn sẽ cho phép chúng tồn tại trong nhiều năm. Tôi quan tâm đến bất kỳ đề xuất, kinh nghiệm cá nhân nào mà bạn có hoặc thiếu sót mà bạn tìm thấy khi đọc bài viết này vì nó sẽ bổ sung thêm kiến ​​thức cho mọi người.


Nguồn: ST
Chat Zalo
03.89.55.57.88