Выполнить чистой сухой вакуумных насосов
Насосы сухой вакуумной
Применение сухих насосов растет, заменяя лошадкой паровые и жидкого кольца насосов. Здесь полное руководство по выбору.
Термин "сухой вакуумный насос" используется для описания объемных вакуумного насоса, что разряды постоянно атмосферном давлении, в котором рабочий объем является свободным смазочных материалов или уплотнения жидкостей. Сухие вакуумные насосы были изначально представлены в японской полупроводниковой промышленности в mid1980s для решения проблемы с надежностью связанных с нефтью запечатанном насосов и загрязнения, вызванные резервного миграции вакуумных насосов. Успех этих насосов революцию полупроводниковых обработки. Сухие вакуумные насосы были введены в США химической обрабатывающей промышленности (ИПЦ) в конце 1980-х. В ближайшие 10 лет, предполагается, что они будут полностью вытесняет нефть запечатанном насосы, и совершить значительный прорыв в традиционных рынков и паровые насосы жидкого кольца вакуум - рабочие лошадки "для высокой пропускной способности основных операций по переработке в ИПЦ.
Сухие насосы представляют собой компактные и энергосберегающие и не влияет на загрязнение воздуха, проблема с нефтью запечатанном насосы или загрязнение воды, проблемы с паровой форсунки и водонепроницаемый гидравлических насосов кольцо. Сухие насосы не имеют аналогов среди насосов ИПЦ вакууме, поскольку они не требуют рабочей жидкости для производства вакуум, так что ничего контакты нагрузки закачивается. Растворителей или продуктов наддува от процесса могут быть выгружены в aftercondenser. Загрязнение не имеет значения, и конденсат могут быть переработаны непосредственно к процессу.
Раф вакууме
Subatmospheric давления могут быть разделены на четыре области:
Раф вакуум региона наибольший интерес для ИПЦ, потому что это, где полимерных реакторы, вакуумные ректификационные колонны и вакуумные сушилки работают нормально. Средний вакуум используется в расплавленные металлы дегазации, молекулярной дистилляции и сублимационной сушки. Высокого и сверхвысокого вакуума, используемых в производстве тонких пленок, масса спектрометрия, низкотемпературных исследований, поверхностно-физических исследований, ядерных исследований и моделирования пространства.
Semiconductor приложения охватывают необработанных алмазов в сверхвысоком вакууме, но капиталоемких, высокоточных технологических операций, что так характеризуют отрасли высоких и сверхвысоких вакуум операций. Semiconductor обработки характеризуется коррозионных газов (например, HCl) и конденсации и выпадения осадков в твердом (например, AlCl 3 ^ ^ к югу и Si02) из потока технологического газа в насос (1). Эти проблемы руководил раннего развития сухих вакуумных насосов. Сухие насосы, которые были разработаны для полупроводниковой промышленности Среднего вакуумных насосов. Ultimate или базы давление, как правило, 3-5 х 10 ^ -3 ^ SUP разорванный, сухие насосы, используемые в качестве бэк насосы турбомолекулярные насосы, необходимые для высокого и сверхвысокого вакуума правило, работают на 10 ^ ^ SUP -2 до 1,0 мм рт.
В начале, строительные сухие насосы для ИПЦ означало пересмотр полупроводниковых насосов для вакуумных грубой и принимая во внимание более широкий спектр применения. ИПЦ сухие насосы вакуумные насосы грубой, которые обычно работают на 0,1-100 мм рт. Эти насосы предназначены для обработки широкого круга материалов, чем полупроводниковых насосов и справиться с жидких и твердых тел пули перенесены из этого процесса.
Принципы работы
ИПЦ сухие насосы используют принципы работы вертолетов доли воздуходувки корни, когти компрессоров или винтовых компрессоров (2). Эти 3 всех есть нечто общее. Tight зазоры практически диктовать чугуна или железа пластичного строительства. Эти насосы запуска горячего и возможности перегрева, воплощенную в их дизайн. Рассеивание тепла сжатия проблемы. Температурный контроль не требуется, и все чаще является ключом к инженерной следующего поколения сухих насосов. Вообще, контроль температуры производится с помощью водяной рубашки охлаждения, или потребителей инъекционных технологического газа или азота в рабочий объем насоса. Иногда, как методы.
Ротари-доли Корни воздуходувки
Эти сухие насосы были разработаны с вентилятором вертолетов доли корни, положительно перемещения машины, которая обычно действует в качестве сухого компрессора. Два взаимосвязанных роторов на двух параллельных валах синхронизированы сроки лова и вращающихся в противоположных направлениях ловушку и транспорта газа. Gears и подшипники с масляной смазкой, но внешние по отношению к насосу; роторов иссякли. Зазоры между роторами и между роторами и корпусом, как правило, 0.004-0.020 дюйма Back-утечки через эти зазоры снижает производительность насоса, увеличиваясь перепада давления между всасывания и выхлопа, увеличивается. Сухие сжатия и бесконтактным роторов означает, что вентиляторы могут работать при высокой скорости вращения до 4000 об / мин. Эти машины, таким образом, ограничивается использования в относительно небольших перепадах давления, но, поскольку они могут работать на высоких скоростях, они могут быть рассчитаны на высокую пропускную способность.
Корни вентиляторы имеют ограниченное применение в качестве технологических вакуумных насосов выполнении против высокого давления различия в атмосферу, но они широко используются как вакуумные усилители в 0.001-50 разорванный круг. Корни вакуумной системы были разработаны в 1950-е годы в качестве бэк насосы с достаточными возможностями для обработки выписки из диффузионных насосов, используемых в среднем и высоком вакууме. Вентиляторы были использоваться для расширения рабочего диапазона, а для повышения потенциала роторных насосов, таким образом, съезд ссылкой на вентиляторы, используемые в комплексной вакуумной откачки вакуумной системы, как ускорители.
Сухие системы вакуумного насоса может быть построен путем соединения насосов Корни вакуума в серии. Межстадиала охладители предотвращению перегрева экономики в начальных стадиях поезд. В заключительном этапе вторичного газа из переохладитель допущен к рабочим объемом насоса. Газ охлаждается насоса и перемещается вместе с технологическим газом, в порт выгрузки. (Инъекции в месте, которое не оказывает существенного снижения пропускной способности насоса.) Закачки газа позволяет Корни воздуходувки для достижения конечной давлением около 100 торр при исполнении атмосферного давления.
Процесс ограничения оправдать создание таких сложных систем. Сухие компрессоры часто требуется, например, для откачки водорода, HCl паров, газов гелия-SF6 испытаний, а также высокой реакционной смеси горючих газов. Многие из тех проблем, которые ехали развития сложного fivestage вентилятора системы и разработки полупроводниковых сухие насосы стали двигателем развития сухие вакуумные насосы для ИПЦ.
Многоступенчатые насосы корней
Первый коммерчески успешный сухой вакуумный насос был представлен в Японии в 1984 году и был основан на вентилятор Корни с 6 этапов в серии (3). 6 этап машина на самом деле два три этапа машин, работающих в серии. В каждой машине, роторов для 3 этапов Корни были установлены на двух параллельных валов привода и были проведены в фазе времени передач. Первый коммерческий сухой вакуумный насос для ИПЦ (введен в 1987) также был основан на принципе Корни с 3 этапа в серии.
Трехступенчатый циркуляционный насос показано на рисунке 1a использует как межстадиала охлаждения и промежуточного охлаждения. Кожухотрубный теплообменник между второй и третьей ступеней выступать в качестве межстадиала конденсаторов. Это главное преимущество, и главный недостаток конструкции. Насос работает прохладный, что делает его практически идеальным при рекуперации растворителя не требуется, и процесс включает в себя, например, спирты из конденсатора поезд ректификационной колонны. Конденсат не агрессивный, а также твердых загрязнение теплообменников не имеет значения. Когда конденсата вызывает коррозию, коррозию под угрозу производительность. Если в отходах присутствуют твердые, даже мягкие полимеры, теплообменники могут фол.
3 этап Корни насоса (рис. 1, b), в последней версии насоса, имеет водяной рубашкой окружающих рабочего объема. Теплообменники межстадиала тепла были устранены, в результате чего компактным дизайном. Промежуточное положение в этот насос очень сложной. Способ газа рециркулирует от исполнения одной стадии к рабочим объемом предыдущем этапе минимизировать разницу температур между роторами и корпусом. Речь идет о решении основных вопросов в области защиты насоса от перегрева - неравномерного теплового расширения, что приводит к роторов войти в контакт с корпусом.
Кло компрессоров
Корни первой / коготь сухой вакуумный насос (рис. 1, c) продавался в Японии в 1985 году. Первый этап насос знакомые конфигурации корней. Второй, третий и четвертый этапы зацеплении когти. Машины, как показано на рисунке Ic удивительно успешно конкурировать с сухой насосов на основе строго по принципу корни. The Roots / коготь насос принципиально более надежная.
В начале 1990-х сухих насосов на основе зацеплении когти Премьера в США объемный КПД компрессора, является ограниченным, как и во всех сухих насосов, по backstreaming через зазоры между роторами. Критические зазоры между круговыми профилей, которые могут быть обработаны для малых допусков. Поскольку не существует относительное движение между профилями роторов, промежутки между ними могут быть малы; 0,005 дюйма является типичным. Самостоятельной оценки действий когти означает, что непрерывная переработка газа в рабочий объем, проблема с корнями, не проблема. Оценки действий роторов ограничения обратного потока горячего газа в следующем цикле сжатия. Промежуточного охлаждения, используются для охлаждения Корни машины, не требуется. Закачка газа, используемых для винтовых компрессоров, также не требуется.
Обоснование необходимости сочетания корней зацеплении роторов с когтями и порядок, в котором они сочетаются может быть найден путем построения максимального сжатия против давления на выходе (4), как показано на рис 2. Эта цифра показывает, что зацеплении когти являются более эффективными при более высоких давлениях, и корни, при более низких давлениях. ИПЦ насосы предназначены для работы по всему спектру 0.1-760 мм рт. Есть несколько приложений в диапазоне 0,01-0,1 мм рт. Рисунок 2 показывает, что три этапа коготь является более эффективным по всему спектру 0.2-760 мм рт. The Roots / коготь машины является более эффективным по всему спектру 0,14) 0,2 тор, но разница невелика. И три этапа коготь принципиально более простой и надежный-машины. Таким образом, в развивающихся насосы для ИПЦ, корни / коготь конструкция была оставлена в пользу двух-и трехступенчатой когти.
Рис. 3 иллюстрирует два аспекта коготь машин, которые особенно интригующим - насос вертикальной, и в разработке показали, второй набор когтей восстанавливается. Вертикальная установка выгодно при обработке конденсирующихся паров, или когда стремление жидких или твердых частиц пули из процесса возможно. Жидкие стоки до конца от всасывания в разряд и из нижней части насоса. Задние ориентации роторов втором этапе, с тем, что выход первого присоединяется сцене с входом второго частиц позволяет попасть прямо через насос и сводит к минимуму площади, предназначенной для накопления остатков коррозионных (5).
Винтовые компрессоры
Винтовые компрессоры используются как вакуумные насосы, начиная с середины 1950-х годов, но эти машины не были предназначены как вакуумные насосы и, как правило, ограничивается 100-760 разорванный винтовой компрессор разработан как сухой вакуумный насос был введен в начале 1990-х (рис. 3b - штриховой круг на рисунке указывает на входе насоса). Процесс паров поступающей в насос оказались в ловушке между двумя constantpitch Архимедовы винты и передал от всасывания в разряд. Операция изохорическим. Сжатие происходит в последние пол-оборота на винт. Буш, Кинни Вакуум, Нэш инженерия, Стокса, Rietschle Насосы и Стерлинг SIHI в настоящее время рынок таких вакуумных насосов в США они являются не просто обычные винтовые компрессоры приспособлены для вакуумной службы. Ultimate давления для этих машин составляет менее 0,1 тор, а некоторые из них способны сжатия свыше 1,000,000:1 и операции через разорванный 0.001-760
Чтобы работать эффективно, как вакуумный насос, винтовые компрессоры должны иметь плотные зазоры или бежать на высоких скоростях, как правило, 6,000-18,000 об / мин (6). При разработке вакуумных насосов для ИПЦ, производители смотрели на проблемы, связанные с управлением высокой скорости, и избранных, на начальном этапе, дизайн для 3600 об / мин. Чтобы сохранить объемный КПД на низких скоростях, было необходимо разработать для жесткой разрешений. Зазоры между роторами и между роторами и корпусом очень жесткие, часто менее 0,004 дюйма Некоторые терпимости необходимо, чтобы роторы в "постель дюйма" Некоторые производители решения этой покрытием роторов и корпусов с политетрафторэтилена (PTFE). Это жертвенное покрытие повредить как роторов кровать и рабочие зазоры для насоса установлены (2).
Насос показано на рисунке 4 работает на 8000 об / мин. Роторы из нержавеющей стали и покрытием PTFE не используется. Вертикальные винтов транспортного процесса паров из верхней входе в нижней разряда. Проблем, связанных с высокой скоростью вращения - загрязнения рабочего объема в подшипник смазки, вакуумные герметичные уплотнения вала и высокий уровень шумов, связанных со сроками передач - нашли свое отражение в дизайне. Картридж монтажа подшипников, которые используются для поддержки валов, установлены внутри роторов. В результате консольные дизайн адреса загрязнения рабочего объема в подшипник смазки и вакуумные герметичные уплотнения валов. Подшипники о выполнении стороны насоса и механического уплотнения вала были ликвидированы. Gear смазки также были устранены. Два электронных синхронизированы двигателей привод ротора. Сроки шестерни бесконтактным.
Изохорная работы роторов означает, что температура при разряде конце компрессоры вакуумные винт может превышать 300 град C. Высокие температуры предотвращения конденсации паров процесса, это защищает насос от коррозии. Высокие температуры, однако, к сокращению срока службы уплотнений и подшипников и может привести к термической деструкции, полимеризации или самовоспламенения паров процесса. Закачка газа были использованы для решения этой проблемы, но при рекуперации растворителя не требуется, вводимого газа могут подъехать капитальные и эксплуатационные затраты для восстановления системы.
Были проведены исследования в Японии (7) и американских производителей о сокращении рабочих температур, а также решений насосы более энергетически эффективным и компактным. Результаты вызова для изменения высоты, или профиля, винт аксиально вдоль его длины. Изменения в профиле, например, на полпути через насос, сдвиги часть работы от разряда, создание более эффективных энергосберегающих машина, которая генерирует меньше тепла. Изменение профиля винта сообщениям капель температурах до 130-200 йе (8). Кроме того, уменьшенным углом свинца на входе в насос дает большую емкость, поэтому он может добиться того же пропускную способность при примерно одну треть меньше лошадиных сил, и меньшей занимаемой площади (7, 8). Практически каждый производитель винтовых компрессоров сухого насосов агрессивные программы перестроить линии накачки на основе этих выводов.
Зачем указывать сухой насос?
Потенциал для устранения процесс загрязнения главной движущей силой для определения сухих вакуумных насосов для тонкой химикатов и текущий надлежащей производственной практики (цГМФ) растений. Предполагается, что в будущем, экологические ограничения и стимулы для растворителя и восстановления продукта будет все больше диктуют спецификации этих насосов для основных приложений ИПЦ. Процесс интеграции также является фактором, так как сухие насосы настолько универсален.
Процесс загрязнения
Нефть в запечатанном насосов в фармацевтической, фармацевтических интермедиатов и некоторые заводы пищевой промышленности, подпадающих под все более пристальное внимание с регулирующими органами. Потенциал для загрязнения процесс, масляный насос, всегда был проблемой, но реальная проблема в настоящее время это чистота, потенциал для загрязнения процесса и загрязнения, связанные с использованием, обработкой и удалением масляный насос. Сухие насосы обеспечивают идеальное решение для этой проблемы. Ликвидация нефтяного устраняет эту проблему.
Процесс загрязнения является также вопрос, когда паровые или водонепроницаемый жидкого кольца насосы используются в цГМФ растений. Когда один пакет стоит $ 500 000, потенциал для загрязнения, например, в результате backstreaming пара из неустойчивой струи пара, является неприемлемым при установке сухого насоса может устранить и риск. Если пара системы на цГМФ завод не санитарные системы, утвержденных для прямой или случайный контакт в цГМФ приложений, backstreaming пара в процессе будут загрязнять продукт. Существуют также нормативные и правовые вопросы. Процесс расстроен, вызванного backstreaming пара, прерывания цикла обработки. Расстроен, особенно, если это аберрация, не предусмотренных в наркотическими средствами подачи, может требовать, чтобы завод лома партии. Завод-изготовитель должен доказать, что расстроен не оказала влияния на качество продукции и не привести к заражению. Сухие насосы устранить эту возможность заражения.
Экологические ограничения
Поскольку экологические правила уделять больше ограничений на сброс загрязненных рабочих жидкостей, сухих насосов рассматриваются на момент ликвидации источника загрязнения от паровых струй жидкого кольца насосов и масло уплотнением насосы. Паровые и водонепроницаемый жидкого кольца насосов вклад в загрязнение водных ресурсов. Нефть в запечатанном насосы вклад в загрязнение воздуха, загрязненного масла представляет еще одну проблему утилизации отходов. Сухие насосы не усугубить проблему, сухие насосы являются частью решения.
Закон о чистом воздухе Поправки 1990 года повлекло за собой серьезные ограничения на сброс сточных вод, содержащих воздух загрязняющих веществ в промышленных стоков и сточных вод очистных сооружений. Сухие насосы могут устранить выбросы сточных вод в источнике, и это было одной из движущих сил развития сухого насоса. Но, во многих растениях, вакуумной системы сточных вод составляет малую часть от общей проблемы сточных вод. Устройства управления, такие, как колонны, может быть использован для обработки сточных вод, сбрасываемых со всего завода. Если большое устройство управления установлен, конденсата из паровых струй и провел герметика с водой, запечатанных liquidring насосы могут быть выгружены на устройство управления. В этом случае, сокращение выбросов один, редко оправдывает установки сухого насосов.
Растворитель / продукта восстановления
В большинстве случаев с участием сухих насосов, растворитель / восстановления продукта очень легко. Сухой разрядов насоса aftercondenser. Загрязнение не имеет значения, и конденсат из aftercondenser могут быть переработаны непосредственно к процессу.
Успех сухих насосов растворителя продукт восстановления следует прецедента, созданного solventsealed насосов жидкого кольца. Жидкие кольца насосов это естественный выбор для вакуумной дистилляции, вакуумной сушки и испарителя услуг, поскольку насос ручки noncondensables насыщенных паров процесса. "Конденсации эффект", присущие в работе насоса, означает, что пары, сбрасываемых в насос жидкости кольцо может конденсироваться в нем. Если насос, предназначенный для одной процесс, который использует растворитель с достаточно высокой температурой кипения, например, ксилол, растворитель может быть использован в качестве уплотняющей жидкости. Процесс конденсации паров в насосе, и конденсат перерабатывается в процессе (9).
Растворителей запечатанном жидкого кольца насосов широко используются в ИПЦ заменить водонепроницаемый жидкого кольца насосов, масляных насосов запечатанный, и одно-и двухступенчатый плитка. Есть, конечно, ограничения этого подхода. Вакуум, который может быть достигнуто путем жидкого кольца насоса ограничивается давлением паров уплотняющей жидкости. Нижний предел для рассмотрения заявлений составляет примерно 25 порван. (Операция при более низких давлениях в интервале 5-10 разорванный возможно, но тщательное инженерно необходимо для обеспечения того, чтобы надежность не нарушена.) Жидкие инвентаризации также является проблемой. Переход на новую растворителя загрязняет уплотняющей жидкости, а также потенциал для загрязнения могут диктовать изменения из уплотняющей жидкости в конце каждой производственной кампании. Сухие насосы ликвидировать обе эти проблемы.
Сухие насосы предлагают аналогичные работы и экономики по тому же диапазоне, как растворитель уплотнением насосы liquidring, но с дополнительной выгоды от сокращения конечных давлений. Из-за этого, сухие насосы жизнеспособных альтернатив для трех-, четырех-и пяти этапов плитка. Есть другие жидкости проблемы инвентаризации, замены растворителя запечатанном насос с сухим насоса исключает жидких инвентаризации. Сухие насосы часто лучший выбор для общего применения, поскольку изменения в процесс, продукт или растворителей, которые могут повлиять на производительность растворителей запечатанном насосы, как правило, немного, если таковые имеются, влияние на производительность сухих насосов.
Процесс интеграции
Процесс интеграции является итеративный подход к снижению сложности технологической схеме, и в конечном итоге снизить капитальные и эксплуатационные затраты на заводе. Основным преимуществом сухих насосов в этом контексте является универсальность. Сухие насосы часто экономически эффективной альтернативой паровые и жидкого кольца насосов в пакетные операции, поскольку они настолько разнообразны. В тот же насос, который используется для тянуть вакуума на реактор может быть использован для вакуумной тянуть на последующих этапах операции.
Сухие насосы, как ожидается, все более подчиняют себе процесс применения в тонкой химических веществ, pharmaceuticalintermediates и фармацевтических предприятиях. Как правило, они многофункциональных объектов построены вокруг реактора заливов. Реактора залив, состоит из нескольких реакторов перемешивали-танк, который может быть настроен, чтобы различные продукты. Если продукт термочувствительных, реактор и вниз по колонке дистилляции или испарителя, вероятно, бежать в вакууме. Если продукт является твердой, ниже кристаллизации, фильтрации и сушки операций, как правило, под вакуумом.
5 приведены кривые производительности, которые основаны на фактических оборудования. Паровые которые традиционно используются в finechemicals, фармацевтической промежуточных и фармацевтических заводов в диапазоне 1-50 рвутся; жидкого кольца насосов, 25-500 мм рт. Производительность кривых на рис 5 показать, почему сухие насосы часто экономически эффективной альтернативой паровые и жидкого кольца насосов в пакетных операций. Сухой насос может обеспечить вакуум во всем диапазоне 1-760 мм рт. В тот же насос, который используется для поддержания 5 торр на реактор может быть использован для поддержания 50 торр на сушилку и 500 разорвется на поворотные фильтр вакуум.
Давление всасывания и мощность
Наиболее важные параметры, влияющие на выбор вакуумного насоса давление всасывания и возможностями, необходимыми для процесса. Давление всасывания и возможностей для паровых струй, liquidring насосы, насосы сухой и интегрированных систем, описаны в таблице. Представленная здесь информация может быть использована для устранения насосов и насосных систем, которые не могут выполнить требования процесса. Конечная давления приведены в таблице, являются синонимами "слепой" Давление всасывания для насосов и насосных систем, то есть давление всасывания при нулевой нагрузке. Нижний предел для обработки заявлений является приближенным предела, установленного техническими соображениями и экономики.
Сухие насосы охватывают диапазон от 0.05-760 тор с производительностью в диапазоне от 50-1,400 acfm. Паровые струи могут быть разработаны для пропускной свыше 1 млн acfm в единое целое. Жидкие кольца насосов доступны с емкостью до 22000 acfm. Сухие насосы ограничиваются 1400 acfm, но они имеют относительно плоских кривых эксплуатации. Это дает им преимущества, по сравнению с паровой форсунки, более быстрой откачки и лучше реагировать на перегрузки. Сухие органов насоса, однако, удаляясь от строительства больших насосов, те, с производительностью свыше 500 acfm. Существует просто нет спроса на них. Они стоят дорого, и это имеет больше смысла ускорители пара вакуума меньше насосы для повышения потенциала насосы меньшей, чем строить больших машин.
Затраты Закупки
Рисунок 6 могут быть использованы для оценки расходов на закупку насосов для сухой и сравнить их с теми, жидкого кольца насосов. Расходы на насосы корней и когтями компрессоров на основе 3-этап машин. Затраты Закупки для винтовых компрессоров, основанных как на машины, которые механически и в электронном виде простых и на смарт-насосы, которые носят комплексный характер. Из-за различий в уровне сложности, от одного насоса к другому, винтовые компрессоры являются наименее и, как ни парадоксально, самый дорогой из сухих насосов. Верхний предел для жидкого кольца насосов на основе нержавеющей стали блочные модели с общей герметик системы рециркуляции. Эти системы обеспечивают растворителя продукт восстановления выгоды похож на сухой насоса. Компаний, которые рынок сухих насосов понять, что они конкурируют с такими системами. Нижний предел расходов на винтовой компрессор, таким образом, примерно равна верхнему пределу для топ-оф-линии skidmounted жидкого кольца моделей.
Различия в капитальные затраты редко определяющим фактором при оценке альтернативных вариантов. Операционные расходы, уже упомянутых факторов окружающей среды, а также растворитель / восстановления продукта почти всегда будет важнее. Кроме того, стоимость приобретения является лишь одним компонентом капитальных затрат. Покупная стоимость для струю пара может быть ниже, чем для сухой насоса, а общая стоимость установки может быть выше, если факторинга в стоимость добавления мощности котла, бег паропроводов и установка сепараторов пара, ручей ловушек и труб для конденсаторов.
Энергопотребление
Адиабатических тепловой эффективности, E, вакуумного насоса может быть определена как адиабатические лошадиных сил для сжатия технологических газов от начального давления, Pt, чтобы давление на выходе, P2, разделенное на фактической мощности тормоза (л.с.) требуется (10 ):
Л.с., фактически необходимого можно найти тестирования и путем преобразования использования мотив пара для паровых струй в эквивалентной электрической потребляемой мощности.
Эффективность рассчитывается по этой технологии были использованы для создания кривых, показанных на рисунке 7. Motivesteam требования к паровые основаны на 100-фунтов на квадратный дюйм пара и были преобразованы в эквивалентные электрические требования (1000 БТЕ = 0,293 кВт / ч). Расчетная эффективность для многоступенчатых струй были основаны на конденсационных струй с поверхности конденсаторов и 70 градусов F охлаждающей воды. Механические насосы считаются с электрическим приводом. Эффективности для одноступенчатых жидкого кольца насосов были основаны на 70 градусов F уплотнительной воды. Кривая 2 этапа жидкого кольца насосов предполагает lowvapor давления уплотняющей жидкости (например, давление паров
Кривые аппроксимации, поскольку Есть существенные различия в эффективности насосов разных производителей. Требование мотив пар для паровой струи является функцией давления пара. Л.с. для механического насоса зависит от оборотов в минуту, и больше насосы, как правило, более эффективен, чем более мелкие одного и того же типа. Тем не менее, эффективность показано на рисунке 7, как правило, представитель эффективности, с которой насосы оценка будет обрабатывать неконденсирующихся нагрузок. Рисунка видно, что сухие насосы являются более эффективными, чем паровые практически во всем диапазоне 1-760 мм рт. Сухие насосы являются более эффективными, чем жидкого кольца насосов по всему спектру 1-50 торр, и это различие имеет большое значение для диапазона 1-20 мм рт.
Высшее тепловой эффективности не является синонимом с меньшими затратами энергии. Электрические эквивалент фунт пар как правило, стоит в 3-6 раз больше, чем пара из паровой цикл конденсации потерь и более дорогостоящего оборудования, необходимых для выработки электроэнергии. Проекты, направленные на замену паровые насосы с сухим, чтобы уменьшить расходы на электроэнергию должны, следовательно, быть тщательно изучены. Затраты на энергию для сухих насосов, особенно на рабочее давление в диапазоне 1-20 разорванный может быть выше.
Smart насосы
Запуск разрешений для сухих насосов, как правило, 0,010 дюйма или меньше. Сухие насосы должны быть защищены для сведения к минимуму механических повреждений. Оборудование производители используют смарт-насос или насосная система интеллектуальных концепции для решения этого вопроса. Микропроцессоры мониторинга и управления насосом и поддержка блокировок и самодиагностики, необходимых для защиты насоса. Обычной конфигурации от поставщика автономный программируемый логический контроллер (PLC), которая взаимодействует с распределенной системы управления (DCS) или PLC размещается внутри операционной системы DCS.
Измерительные приборы, необходимые для установки смарт-насос включается, но не ограничиваясь, требованиям, приведенным на рисунке 8. Массив сложных электронных датчиков, необходимых для наблюдения насоса и поддержки функций управления более высокого уровня. Частотно-дисков, более-измерительных приборов и избыточности являются правилом. Корпус датчиком температуры, например, взаимодействует с DCS и жестко соединены с полевым термореле оснастки. Когда температура управления имеет решающее значение и существует верхний предел регулирования (UCL), две тепловые выключатели оснастки может быть использован. Одна из них связана с DCS и действует до поездки тревоги. Если восходящем к DCS теряется, второе переключатель обеспечивает избыточность. Если корпус температура превышает UCL, второго термореле оснастки выключается насос.
Конфигурация DCS имеет решающее значение для стратегии для защиты насоса. И запуск и завершение работы имеют особенно важное значение:
Запуск - DCS настроен для того, чтобы насос есть время подойти к его рабочая температура до его вступления в Интернете. Насос изолированных блока клапанов и возможность работать с инертным газом или азотом, пока кровь тепла сжатия доводит ее до рабочей температуры. Это защищает насос от коррозии, вызванной конденсации паров процесса и гарантирует, что пары не "замерзнет", как твердого тела.
Shutdown - DCS активирует цикл очистки до отключения. Это гарантирует, что закрытие не ловушка процесс паров в насосе. Конденсации паров, захваченных в насосе может оставить насос полный коррозийной жидкости, которые могли бы привести к его повреждению во время длительной остановки. (DCS, конечно, настроена так, чтобы вмешательство выключить насос сразу в чрезвычайной ситуации.)
В цикл очистки, насос изолирована от процесса и инертного газа или азота кровь чистки его от всех остаточных газов до отключения. Такие чистки также смещает тел. Продувочного газа размывов роторов и корпуса, и удары из мусора. В ресурсоемких приложений, DCS прерывания производственного цикла и изолирует насос, когда двигатель тока превышает UCL. Насос позволили ему бежать, иногда в течение длительных периодов времени, вблизи атмосферного давления для очистки мусора. Когда усилителей капли, DCS приносит насоса обратно в Интернете.
Безопасность
Безопасности, связанных с функционированием сухих насосов получил много внимания в литературе, так как сухие насосы являются новыми. Проблемы не являются уникальными для сухих насосов. Безопасности должен быть решен, например, когда горючие растворители, такие как ацетон или бензин используется в качестве уплотнения жидкостей для жидкого кольца насосов. Действительно, можно утверждать, что Есть более вопросов безопасности, связанных с solventsealed жидкого кольца насосов, чем с сухим насосов. Тем не менее, вопросов безопасности, связанных с сухой насосы следует понимать, для обеспечения безопасной эксплуатации (11).
Безопасность является вопрос накачки горючих паров и газов из-за возможности взрыва начато, например, искры, вызванные контактом между роторами и корпусом. Сухие насоса производителей решения вопросов безопасности в части, разработав насосы, которые будут содержать внутренний взрыв. Распространения пламени по-прежнему рассмотрения. Инертного азота или других инертных газов до запуска заботится о распространении вернуться к процессу при запуске. Когда этот процесс работает на
Самовоспламенения также рассмотрения (12). Сухие насосы запустить горячей, с температурой разряда для винтовых компрессоров иногда достигает 350-400 градусов C. Для того чтобы справиться с этим, последнее поколение сухих насосов работает при более низких температурах и точнейший контроль температуры. Это достигается путем проектирования машин, более энергоэффективные, путем пересмотра роторов, чтобы избежать "горячих точках", и, применяя современные технологии самых современных в системе охлаждения. Сухие насосы предлагаются, которые рассчитаны на T4 приложений, то есть те, в которых внутренняя температура не должна превышать 135 град C. Это, тем не менее, хорошей практикой соблюдайте осторожность при определении сухих насосов для любого приложения с парами с Температура самовоспламенения меньше, чем 200 градусов C.
Краткий глоссарий
Резервное насоса: насос, который создает необходимое давление для выполнения вакуумного насоса неспособным разгрузки непосредственно к атмосферному давлению.
Booster: насос, который работает в рамках многоступенчатой системы для повышения потенциала насос, который непосредственно разрядов атмосферного давления.
Степень сжатия: Давление нагнетания разделить на давление всасывания.
Давление нагнетания: абсолютное статического давления, измеренного при разряде насоса, мм рт. изохорной: постоянного объема.
Давление на всасывании: абсолютное статическое давление, измеряемое на всасывании насоса, мм рт.
Торт: один миллиметр ртутного столба абсолютным. 1 микрон 0,001 торр; 1 дюйм = Hg абсолютной 25,4 торр; 1 мбар = 0,750 торр; 133,3 ... Паскаль = 1 мм рт.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лессард, PA, "Сухие вакуумные насосы для полупроводниковой процессов: Руководство по первичной выбора насоса," J. Vac. Наука Technol. , 18 (4), с. 1777-1781 (июль / август 2000).
2. Харрис, Н. С., "Современная практика Вакуум," второй. ред. Найджел Харрис Издатель, Кроули, Западный Суссекс, Великобритания. сайт: <a target="_blank" href="http://www.modemvacuumpractice.com/" rel="nofollow"> www.modemvacuumpractice.com/ </ A>, с. 289-310.
3. Троап А.П., NTM Деннис: "Шесть лет на сухие насосное: Обзор Опыт и проблемы". J. WIC. Наука Technol. , 9 (3), с. 2048-2052 (май-июнь 1991).
4. Май, П. Л. и Б. С. Эмсли. "Нефть Бесплатная система вакуумной откачки для плазменных процессов", BOC Эдвардс Публикация № 12-31895-A401, BOC Edwards, Кроули, Западный Сассекс, UX (1987).
5. Уайклиф, H., США Патент № 4504201 (1985) и Великобритании 2.088.957B ГБ патентах.
6. Tadashi, С. и М. Накамура, "Спираль желобчатых Вакуумный насос работает в диапазоне высоких давлений", вакуума. 43 (11), с. 1097-1099 (1992).
7. Akutsu, L и др.. "Градационные Винт ведущий Сухой вакуумный насос," J. Vac. Наука Technol. , 18 (3). с. 1045-1047 (май-июнь 2000).
8. Насосы Крабб, C., "Вакуумные заполнить образовавшуюся пустоту," Хим. Eng., 107 (2), с. 37-41 (февраль 2000).
9. Отсеки, J., "Минимизация отходов из вакуумной откачки Systems," Хим. Eng., 103 (20), с. 124-130 (октябрь 1996).
10.Ryans. JL, и DL-Ропер, "Система процесса вакуумной дизайн
11.Oliver Г., вакуумные взрывы ", Chem. Engr., Номер 619, с. 21-22 (сентябрь 1996).
12.Fuessel, U., "Держите опасностью взрыва Низкая - температуры газа в засушливых Сжатие вакуумные насосы", к.х.н.-Anlagen Verfahren, 29 (5), с. 32-33 (1996).
JIM Райанс И JOE заливов, химической EASTMAN Ко
JIM Райанс является инжиниринговой общаться с Eastman Chemical Ко, в процессе Истман's Design Group (RO. Box 511, Kingsport, Т. Н. 37662-5054, телефон: (423) 229-3486, факс: (423) 224-0453, E- почта: <a <href="mailto:jryans@eastman.com"> jryans@eastman.com />). Он имеет опыт работы 28 лет в области проектирования, разработки и эксплуатации различных химических процессов и оборудования. Райанс соавтором "Процесс вакуумной System Design
JOE ГОВОРИТ является главным инженером-химиком с Eastman Chemical ° (P.0. Box 511, Kingsport, Т. Н. 37662-5054, телефон: (423) 229-5854, факс: (423) 224-7268, E-почта: < HREF = "mailto: jnbays@eastman.com"> <jnbays@eastman.com />). Он работает в химических веществ, от фонда-Уголь, Eastman и имеет опыт работы 13 лет в области проектирования, разработки и эксплуатации различных химических процессов и оборудования. Бейс ранее автором статьи "Минимизация отходов с вакуумной откачки системы" о взыскании материала в процессе вакуумных систем. Он получил BSChE из Virginia Tech и MSChE из Univ. Теннесси. Он является членом Аиш и зарегистрированных профессионального инженера в штате Теннесси.
