Пищевая, фармацевтическая, химическая, автомобильная промышленность, технологии производства, металлообработка: во многих отраслях промышленности и разнообразных производственных процессах используются газы под давлением, значительно меньшим атмосферного. Давление на уровне -700 мбар (300 мбар абс.) считается разрежением. Ниже уровня 300 мбар абс. начинается диапазон вакуума, который делится на поддиапазоны низкого, среднего, высокого, сверхвысокого вакуума (см. таблицу).
При описании вакуумной техники указывается абсолютное давление в миллибарах (мбар). Термин «абсолютное» означает, что значение соотносится с абсолютным вакуумом. Абсолютному вакууму соответствует абсолютное давление 0,0000 мбар. При описании вакуумной техники всегда указывается абсолютное давление, поэтому обозначение «абс.» обычно опускается.При использовании насосных агрегатов на заводах можно экономно достигать уровней низкого, среднего, высокого вакуума. Такие вакуумные насосные агрегаты имеют конфигурацию не менее чем из двух ступеней. В составе такого агрегата одновременно работают насос предварительного разрежения и воздуходувка нагнетательного действия. Компания Aerzener Maschinenfabrik GmbH, которая производит воздуходувки нагнетательного действия с 1868 года, в 1940 году приступила к производству специальных воздуходувок нагнетательного действия для создания вакуума. Таким образом, AERZEN является не только одним из новаторов в этой технологии. В настоящее время компания является ведущим мировым производителем широкого ассортимента воздуходувок разрежения и вакуумных воздуходувок. Такой успех компании стал возможен благодаря технической компетентности, высокоточному производству, постоянному совершенствованию продукции, опытному персоналу и непрерывному диалогу с заказчиками. Для создания разрежения до 500 мбар абс. AERZEN поставляет воздуходувки нагнетательного действия серии Delta Blower G5. Недавно разработанные роторно-лопастные компрессоры серии Delta Hybrid создают отрицательное давление до 300 мбар абс. На одной ступени агрегата достигается отрицательное давление до 500 мбар абс. или до 300 мбар абс.
Однако отрицательное давление ниже 300 мбар абс. можно получить только при использовании двухступенчатого насосного агрегата при совместной работе насоса предварительного разрежения и вакуумной воздуходувки нагнетательного действия. Это позволяет безопасно достигать требуемого оператору объемного расхода, называемого рабочей точкой. На первой ступени насос предварительного разрежения снижает давление среды в резервуаре или помещении до уровня предварительного разрежения, например до 200 мбар абс. На второй ступени запускается вакуумная воздуходувка нагнетательного действия, которая совместно с насосом предварительного разрежения достигает требуемого уровня вакуума или требуемого объемного расхода. Будущий оператор вакуумной установки (например, сталелитейный завод в Китае) должен сообщить изготовителю насосного агрегата (например, немецкому производителю агрегатов) следующие необходимые параметры.
После получения этих данных производитель насосного агрегата совместно с компанией AERZEN выбирает подходящий насос предварительного разрежения и вакуумную воздуходувку.
В качестве насоса предварительного разрежения в зависимости от применения может использоваться водокольцевой вакуум-насос, центробежный лопастной насос с масляной смазкой или регулируемый кулачковый вакуумный насос для инертных газов. Для применения в химической промышленности, где необходимо чрезвычайно высокое качество при откачке технологических газов, может потребоваться использование дорогостоящих винтовых вакуумных насосов. Имея многолетний опыт работы, компания AERZEN имеет в своем распоряжении большое количество документов на все системы насосов предварительного разрежения, может проконсультировать производителя насосного агрегата относительно выбора оптимальной системы насоса предварительного разрежения, а также в тесном сотрудничестве с производителем выбрать оптимальную вакуумную воздуходувку нагнетательного действия AERZEN. Чтобы достичь параметров, установленных оператором насосного агрегата, насос предварительного разрежения и вакуумные воздуходувки AERZEN оптимально подбираются с учетом энергетических и тепловых свойств.
На рис. 1 показаны результаты теоретического расчета взаимодействия насоса предварительного разрежения (оранжевая линия) и вакуумной воздуходувки AERZEN серии GMa (зеленая линия) в составе двухступенчатого решения. Чтобы уменьшить время откачки, возможно применение многоступенчатых решений с одним насосом предварительного разрежения и несколькими последовательно работающими вакуумными воздуходувками. На оси x показаны диапазоны давления насоса предварительного разрежения и вакуумной воздуходувки. На оси y показан объемный расход. В этом примере сначала начинает работать насос предварительного разрежения. По достижении вакуума 200 мбар абс. запускается вакуумная воздуходувка AERZEN. До рабочей точки на уровне 1 мбар зеленая кривая имеет значительный подъем. В рабочей точке объемный расход агрегата составляет приблизительно 1750 м³/ч. Два первых диапазона давления с критической температурой в этом теоретическом расчете можно скорректировать, изменив параметры в программе так, чтобы комбинация насоса предварительного разрежения и вакуумной воздуходувки AERZEN достигала и успешно работала в требуемой рабочей точке (1 мбар в этом примере). Следуя этой процедуре, соблюдая температурные ограничения и используя наилучшую возможную комбинацию насоса предварительного разрежения и вакуумной воздуходувки, производитель насосного агрегата и AERZEN могут обеспечить соответствие параметрам насосного агрегата, установленным оператором. AERZEN предлагает...
Оптимальный выбор требуемой комбинации насоса предварительного разрежения и вакуумной воздуходувки позволяет создать экономичный насосный агрегат с длительным сроком службы и максимальной энергоэффективностью.
AERZEN поставляет вакуумные воздуходувки с предварительным охлаждением на входе (так называемые воздуходувки с предварительным охлаждением) серии mHV 11 типоразмеров для теоретического номинального объема всасываемого потока от 250 до 61'000 м³/ч. Их максимально допустимое дифференциальное давление зависит от соответствующей тепловой нагрузки. Воздуходувки с предварительным охлаждением в основном используются в диапазонах низкого вакуума и отрицательного давления в качестве насоса предварительного разрежения или в диапазоне отрицательного давления относительно атмосферного для достижения высокого дифференциального давления на одной ступени, а также для достижения высокой степени сжатия в диапазоне низкого вакуума до p2/p1 = 5. Воздуходувки с предварительным охлаждением серии mHV предпочтительно использовать для непрерывной работы без перегрева. С этой целью в агрегат со стороны нагнетания подается атмосферный воздух или повторно охлажденный газ. Подача осуществляется через третий впускной канал без каких-либо клапанов, регуляторов и т. д. Если используется охлажденный газ, необходимо обеспечить его повторное охлаждение в воздушном или водяном охладителе газа, установленном между насосом предварительного разрежения и воздуходувкой с предварительным охлаждением. Фланцы корпуса воздуходувок с предварительным охлаждением оснащены кольцевыми уплотнениями. Система смазки разбрызгиванием обеспечивает подачу смазочного масла в вакуумные воздуходувки с предварительным охлаждением. Привод воздуходувок осуществляется от непосредственно присоединенного двигателя или через цилиндрическую зубчатую передачу. В случае ограниченного дифференциального давления используется узкий клиновой ремень. Герметичность нагнетательной камеры обеспечивается комбинированными лабиринтными уплотнениями со смазочным кольцом и поршневым кольцом. Герметичность приводного вала обеспечивается двойными радиальными уплотнительными кольцами с масляным барьером.
Воздуходувки серии HV с воздушным охлаждением для диапазона вакуума от 200 до 10-3 мбар доступны в 12 типоразмерах для теоретического номинального объема всасываемого потока от 180 до 97'000 м³/ч (частота вращения от 3000 до 3600 об/мин). Воздуходувки с конструкцией GMa работают с вертикальным направлением потока. Воздуходувки с конструкцией GLa работают с горизонтальным направлением потока, что позволяет создавать чрезвычайно компактные агрегаты. Воздуходувки обеих конструкций используются в нанесении покрытий, химической технологии и технологии производства, в металлургической и консервной промышленности, в составе встроенных пылесосных систем, систем сжатия и обнаружения утечек гелия, в производстве ламп, трубок, оборудования для использования энергии солнца, в автомобильной промышленности. В определенных применениях для воздуходувок с воздушным охлаждением и смазкой разбрызгиванием можно использовать специальные уплотнения и особые варианты материалов, например для отливок иротационных поршней. Благодаря стандартному приводу от двигателя с типом конструкции IE3 воздуходувки работают с высокой энергоэффективностью и могут использоваться на многих рынках, включая США, Канаду, Россию. Кроме того, их можно использовать с преобразователем частоты. Двигатели подсоединяются непосредственно к воздуходувкам с использованием фланцевого соединения. Специальное лабиринтное уплотнение со смазочным кольцом и поршневым кольцом предотвращает попадание масла из камер подшипников в нагнетательную камеру. Кроме того, воздуходувка оснащена большой нейтральной камерой с каналами для конденсата. Для усиления эффективности продувки нейтральную камеру можно продуть уплотнительным газом. В качестве уникальной возможности компания предлагает вакуумные воздуходувки серии HV, изготовленные с учетом требований директивы ATEX 94/9/EG. Они обеспечивают сопротивление скачку давления взрыва до 13 бар, работают без байпасного регулирования и являются единственными вакуумными воздуходувками, утвержденными для использования в зонах 0 (в помещении) и вне помещений с температурным классом T4. Для повышения безопасности процесса возможно отключение функции контроля ниже давления 50 мбар.
Герметичные воздуходувки AERZEN серии CM (для агрессивных газов) и HM (для инертных газов) поддерживают непрерывную работу и малое время откачки. Они используются в промышленной техники высокого вакуума в диапазоне от 200 до 10-5 мбар. Эти воздуходувки оснащаются герметичным приводом, уплотнение приводного вала которого осуществляется интегрированным герметичным двигателем без соединительного канала для ввода в атмосферу. Увеличение частоты вращение почти вдвое до 6000–7200 об/мин при том же типоразмере приводит к достижению очень коротких циклов откачки в пределах нескольких секунд. Это позволяет значительно ускорить производственные процессы. Если для дополнительного повышения производительности в насосном агрегате используются два насоса предварительного разрежения и одна герметичная воздуходувка, агрегат все еще будет иметь компактную конструкцию. Это значительное преимущество позволяет успешно использовать агрегат в комплексных системах с несколькими насосными агрегатами. Доступны следующие герметичные воздуходувки AERZEN.
Эти системы используются для выработки вакуума в промышленных целях, например для химической технологии и технологии производства, нанесения пленок и стекловидных покрытий, извлечения водорода, в системах обнаружения утечек гелия, а также в случаях, где любые утечки неприемлемы. Кроме того, эти воздуходувки используются в полупроводниковой промышленности, в микроэлектронике, в производстве плоских экранов, в производстве лазерного оборудования и оборудования для солнечной энергетики. Воздуходувки могут работать с вертикальным и горизонтальным направлениями потока. Благодаря стандартному водяному охлаждению воздуходувки подходят для применения в условиях чистого помещения. Время откачки сокращается благодаря высокой механической прочности (до 230 мбар). Использование преобразователя частоты позволяет расширить диапазон регулирования (1:5) и применять воздуходувки меньшего размера. Возможность выбора разных вариантов двигателей для работы в сети, циклической и непрерывной работы позволяет найти индивидуальное решение даже для специализированных применений.
Для вырабатывающего вакуум насосного агрегата отсутствуют готовые решения, так как параметры производительности насоса предварительного разрежения и вакуумной воздуходувки нагнетательного действия должны оптимально сочетаться. Только после этого насосный агрегат сможет достигнуть требуемых оператору параметров и выбранной рабочей точки. Поэтому оптимальное решение можно получить только в тесном сотрудничестве компании AERZEN как поставщика требуемой вакуумной воздуходувки с производителем насосного агрегата, который приобретает насос предварительного разрежения и вакуумную воздуходувку у внешних поставщиков. Используя сложное программное обеспечение, AERZEN исследует комбинацию насоса предварительного разрежения и вакуумной воздуходувки AERZEN, выбранной производителем насосного агрегата. «Мы уделяем особое внимание уходу от диапазонов давления с критической температурой и достижению наиболее энергоэффективных переходов. AERZEN применяет подход, при котором производитель насосного агрегата получает информацию не только о применении технологического вакуума, но и о выборе комбинации оборудования для насосного агрегата».
Автор: Норберт Барлмейер, технический журналист в области компрессорного оборудования, Билефельд
