Blog

Zabezpieczenie pompy próżniowej

20 września 2021 godz. 11:50

Zabezpieczenie pompy próżniowej

Filtracja na wlocie do pompy próżniowej jest jednym z ważniejszych aspektów, które należy brać pod uwagę projektując system próżniowy. Pompy próżniowe działają lepiej i mają dłuższą żywotność, jeżeli są odpowiednio zabezpieczone przed wpływem szkodliwych czynników będących składnikiem zasysanego gazu. Pompa próżniowa jest wykorzystywana do odsysania gazów z systemu próżniowego, poprzez co jest narażona na niekorzystne działanie zanieczyszczeń istniejących w odsysanym gazie. Zanieczyszczenia te, jeżeli nie będą odseparowane przed wlotem do pompy próżniowej, mogą przyspieszyć proces starzenia się i degradacji oleju, a w rezultacie spowodować awarię pompy. To samo może wydarzyć się w przypadku suchych rotacyjnych pomp próżniowych.

Zanieczyszczenia uzależnione są od rodzaju instalacji, w jakiej zastosowana została pompa próżniowa oraz od środowiska, w którym pracuje, np.:

  • gdy system próżniowy wykorzystywany jest do transportu płyt wiórowych to zanieczyszczeniem będzie pył drewniany,
  • w przypadku przenoszenia arkuszy blach, zanieczyszczeniem będzie olej konserwujący blachy,
  • przy pakowaniu próżniowym zanieczyszczeniem będzie wilgoć pochodząca z produktu żywnościowego,
  • w przemyśle drukarskim pompy trzeba będzie zabezpieczać przed pyłem papierowym.  

 

W celu prawidłowego doboru zabezpieczenia systemu próżniowego, należy znać podstawowe dane dotyczące:

  • instalacji (rodzaj pompy próżniowej, wydajność pompy, poziom próżni, średnica przyłącza),
  • zanieczyszczeń zasysanego gazu (cząstki stałe – rodzaj cząstek, wielkość cząstek, ilość cząstek w jednostce czasu lub ciecze – rodzaj cieczy, skład cieczy i ilość cieczy w jednostce czasu),
  • charakterystyki zasysanego gazu (skład gazu, temperatura gazu, gęstość, wilgotność, odczyn),
  • środowiska pracy (zapylenie otoczenia, praca w środowisku wybuchowym, praca w środowisku agresywnym, praca w warunkach podwyższonej lub obniżonej temperatury, praca na zewnątrz hali produkcyjnej).

Zabezpieczenie pompy próżniowej przed oparami i cieczami

Olejowe pompy próżniowe do osiągania próżni niskiej i średniej oraz większość suchych pomp próżniowych nie powinny odpompowywać dużych ilości par. Oprócz wpływu skroplonych par na jakość oleju, dochodzi jeszcze drugi problem tj. okresowa kompresja i rozprężanie gazu, które powoduje cykliczne zmiany stanu gaz/ciecz, tworzące nieakceptowalne zmiany ciśnień.

W przypadku zanieczyszczenia odpompowywanego gazu parą wodną, pompy próżniowe zabezpiecza się poprzez zastosowanie zaworu wyrównawczego/balastowego. W większości pomp rotacyjnych zawór jest w konstrukcji pompy lub występuje jako wyposażenie opcjonalne. Jeżeli ilość zanieczyszczenia parą jest stosunkowo niska, otwarcie zaworu wyrównawczego/balastowego pozwoli na usuwanie jej z pompy próżniowej bez skraplania, jednak będzie skutkować pogorszonymi parametrami osiąganej próżni. Producenci pomp próżniowych określają zazwyczaj w specyfikacji pompy tolerancję pary wodnej w gramach/kilogramach na godzinę. W przypadku, gdy ilość pary wodnej przewyższa dopuszczalną wartość, należy zastosować na dolotowej stronie pompy próżniowej skraplacze lub wymrażacze.

Gdy w odsysanym gazie występuje mgła lub krople cieczy wytworzone na skutek atomizacji (krople o wielkości powyżej 10 mikronów) lub kondensacji nasyconej pary (krople o wielkości mniejszej od 10 mikronów) to do zabezpieczenia pompy próżniowej stosuje się demistery/odmgławiacze. Demister wykorzystuje mechanizm separacji bezwładnościowej na siatce odmgławiającej. Strumień gazu, który przepływa przez warstwę siatki omija napotykane włókna siatki tworząc linie opływowe wokół każdego pojedynczego włókna. Krople cieczy zawieszone w strumieniu, dzięki swojej bezwładności, nie mogą podążać za liniami strumienia gazu i zderzają się z materiałem filtrującym. Na powierzchni włókien siatki zachodzi zjawisko koalescencji i zebrana ciecz pod wpływem grawitacji spływa na dno zbiornika, z którego powinna być okresowo usuwana próżniowym spustem kondensatu.

W procesie odpompowywania mogą wystąpić również opary agresywne, których separacja realizowana jest w skraplaczach posiadających budowę labiryntową w celu wydłużenia drogi gazu przez skraplacz i zarazem zwiększenia skuteczności jego działania. Skraplacz posiada płyty schładzane przez ciecze chłodnicze lub kriogeniczne gazy. Na płytach realizowany jest proces skraplania agresywnych oparów, które grawitacyjnie opadają na dno skraplacza. Oczywiście w skrajnych przypadkach najlepszym zabezpieczeniem pompy próżniowej będzie prewencja, czyli dobranie pompy próżniowej wykonanej z materiałów odpornych na agresywne środowisko.

Zabezpieczenie pompy próżniowej przed cząstkami stałymi

Gdy zanieczyszczeniem jest pył lub proszek pochodzący z komory, w której następuje proces roboczy, to w przypadku pompy próżniowej bez zabezpieczeń, zanieczyszczenia mieszają się z olejem i powodują mechaniczne zużycie łożysk i metalowych połączeń powierzchni.

Jeżeli w procesie występuje zapylenie, tzn. zanieczyszczeniem są cząstki stałe, to pompę próżniową należy zabezpieczyć filtrem wlotowym dostosowanym do ilości i rodzaju zapylenia. Zanieczyszczenie pyliste występuje zazwyczaj podczas początku procesu odpompowywania, kiedy przepływ gazu posiada najwyższą wartość. Początek procesu odpompowywania cząstek gazu w dużej objętości komory próżniowej jest turbulentny, poprzez co powoduje przemieszczanie się zapylenia w kierunku pompy próżniowej.

Niektóre filtry posiadają konstrukcję cyklonową, gdzie zanieczyszczony gaz wpada do cylindrycznej komory i wiruje w niej. W wyniku działania siły odśrodkowej, cięższe od gazu zanieczyszczenia stałe są odrzucane na zewnątrz komory, wytracają prędkość z powodu tarcia o jej ściankę i opadają grawitacyjnie na dno. Czysty gaz pozbawiony zanieczyszczeń pylistych przepływa centralnie ku górze do wylotowego kolektora przyłączeniowego.

Innym rozwiązaniem jest obudowa z wkładem filtracyjnym. Typy wkładów filtracyjnych dobierane w zależności od poziomu zanieczyszczeń.

Dla niskiego poziomu zanieczyszczeń jest to papierowy harmonijkowy wkład zazwyczaj o dokładności filtrowania 2 mikrony lub poliestrowy wkład filtracyjny o dokładności filtrowania 5 mikronów. Podczas pracy wkłady zanieczyszczają się pyłami i występuje zmniejszenie przepływu gazu przez filtr. Każdy proces próżniowy jest inny i należy doświadczalnie dojść do częstotliwości wymiany wkładu.

Kiedy poziom zanieczyszczeń jest większy to rozwiązaniem jest zastosowanie wkładu z metalowej siatki lub nasączonej olejem maty filtracyjnej, która zapewnia przywarcie cząstek stałych do wilgotnego materiału i przepływ gazu pozbawionego zanieczyszczeń. Metalowa siatka działa na podobnej zasadzie, ale może być umyta i ponownie wykorzystana do filtracji. Siatki takie wykonywane są ze stali nierdzewnej lub mosiądzu.

Gdy zanieczyszczenia stałe mieszają się z olejem, inną opcją zabezpieczenia pompy próżniowej jest instalacja zewnętrznego filtra oleju pompy. Bocznikowy filtr oleju pobiera zanieczyszczony olej ze zbiornika, tłoczy go przez wkład filtrujący, a następnie kieruje go do obwodu olejowego przed łożyskowaniem pompy próżniowej. Takie rozwiązanie zapewnia łożyskom czysty olej i wydłuża ich trwałość. Dodatkową zaletą jest możliwość schładzania oleju, który na kilkanaście sekund opuszcza gorącą pompę próżniową i jest poddany filtracji.

Zabezpieczenie otoczenia przed olejem pompy próżniowej

Gaz opuszczający olejową pompę do próżni niskiej i średniej przepływa przez zbiornik oleju, tworząc często aerozol kropli olejowych. Przy odpompowywaniu dużych objętości, krople te są widoczne na wydmuchu pompy jako mgła. Filtry wydechowe/separatory mgły olejowej są stosowane do przechwycenia mgły olejowej, chroniąc tym samym przed wydostaniem się jej do atmosfery. Dodatkowo, umożliwiają odparowanie zassanej pary wodnej i kierują skroplony olej z powrotem do obiegu olejowego pompy. Są odporne na wysoką temperaturę panującą w pompie próżniowej.  Typowe separatory mgły olejowej montowane są, jako część składowa na wylocie pompy, a o konieczności ich wymiany świadczy „dymienie” pompy próżniowej i przyspieszone obniżanie się poziomu oleju. W efekcie pompa próżniowa będzie miała zmniejszoną sprawność, zwiększy się pobór energii elektrycznej, spadnie wydajność i poziom próżni, a na końcu wystąpi zniszczenie/zatarcie pompy poprzez pracę na sucho bez oleju.

Pompy próżniowe odsysają gazy z systemu próżniowego. Każde zanieczyszczenie występujące w tym systemie, pochodzące z otoczenia lub produktu umieszczonego w układzie, będzie przemieszczać się instalacją w kierunku pompy próżniowej. Docierając do niej i przechodząc przez jej wnętrze może spowodować awarie lub zniszczenie pompy. Z tego względu pompy próżniowe należy odpowiednio zabezpieczyć przed szkodliwym działaniem zanieczyszczeń. Dodatkowa inwestycja w odpowiednio dobrane urządzenia będzie znikomym wydatkiem w porównaniu z kosztem usunięcia awarii spowodowanej zanieczyszczeniami lub przerwaniem procesu produkcyjnego, gdy zabraknie odpowiedniego poziomu próżni.

Sprawdź także nasz inny artykuł: Zalety centralnej próżni

Ocena : -