Mengapa pam piston anda tidak mencapai prestasi pam yang diterbitkan 1 Februari 2021

Jika anda menggunakan pam piston putar di kemudahan anda, anda mungkin menyedari bahawa ia hanya mengepam secepat spesifikasi yang diterbitkan apabila pam tersebut baru dan minyaknya bersih. Ini adalah kes sama ada ia digunakan untuk relau metalurgi, sistem pemendapan wap, ruang simulasi angkasa, atau aplikasi pengeringan. Selepas beberapa kali penggunaan, prestasinya mula merosot. Lama kelamaan, ini hanya akan menjadi lebih teruk. Tetapi mengapa ini berlaku dan apa yang boleh anda lakukan untuk memperbaikinya?

Pernahkah anda terfikir mengapa prestasi pam lebih teruk pada hari yang lembap? Semua ini disebabkan oleh air yang mengembun dalam pam. Apabila sangat terganggu, minyak akan emulsi dengan air, jadi kadang-kadang, terdapat begitu banyak air sehingga minyak menjadi keruh. Pada hari yang lembap, anda mungkin tidak dapat mencapai di bawah 100 mikron walaupun dengan penggunaan blower.

Air yang dimaksudkan dipam keluar dari ruang vakum dan paip semasa menarik vakum dalam ruang tersebut, mengembun dalam pam apabila tekanan wap air dinaikkan kepada tekanan atmosfera berhampiran ekzos pam vakum. 

Satu mililiter air cecair akan menguap untuk membentuk kira-kira 1,24 liter wap pada suhu dan tekanan standard (STP). Di bawah undang-undang gas ideal, apabila tekanan menurun, isipadu yang diduduki oleh wap meningkat. Jika tekanan jatuh dari satu juta mikron (tekanan atmosfera) kepada satu mikron, maka 1,2 liter wap air akan bertukar menjadi 1,24 juta liter wap air. (Sebagai rujukan, 1 mL air lebih kurang sama dengan isipadu hujung jari anda di bawah kuku.) Tanya diri anda berapa mL air tercondensasi yang ada di dalam pam piston anda pada bila-bila masa, terletak di dasar takungan minyak atau sedang bergoncang di dalam pam semasa beroperasi.

Setiap kali pam anda melalui kitaran pemampatan, terdapat vakum yang terbentuk di belakang piston. Apabila tekanan menjadi lebih rendah daripada tekanan kilat, sebahagian cecair akan bertukar menjadi wap dalam pam anda. Vapor ini boleh mengambil sehingga separuh daripada kelajuan pam anda, dan inilah yang akhirnya menghalang anda daripada mencapai prestasi pam yang diterbitkan. 

Walaupun minyak ditukar, prestasi pam dari kotak tidak akan pernah dapat dicapai semula, kerana mustahil untuk mengeluarkan semua air. Selalunya, jika tekanan yang anda inginkan rendah - contohnya, di bawah 20 mikron - anda tidak akan pernah mencapainya tanpa blower Roots di atasnya. Anda juga mungkin tidak akan mencapai tekanan tersebut dengan blower Roots. Kita sering melihat kes di mana kombinasi pam/penghembus akan beroperasi pada 50 mikron atau lebih tinggi, terutamanya apabila cuaca lembap. Inilah sebabnya anda tidak akan pernah dapat mengembalikan prestasi pam piston seperti ketika ia baru, walaupun anda menukar minyak.

Anda tidak dapat mengeluarkan semua air kecuali anda menjalankan pam dengan panas dan gas ballast untuk mengeluarkan kelembapan. Ballast gas berfungsi dalam masa, tetapi masa adalah tepat apa yang tidak dimiliki oleh barisan pengeluaran. Masa yang anda tunggu untuk pam anda bersedia adalah masa yang hilang, juga dikenali sebagai waktu henti - kesilapan yang paling mahal. 
 
Berkaitan: Injap ballast gas menawarkan beberapa manfaat berpotensi bagi pengguna pam vakum tetapi sering diabaikan. Ketahui lebih lanjut tentang bagaimana aksesori pam vakum yang mudah dan berkesan ini dapat menambah kecekapan dan mengurangkan risiko pencemaran.

Ini adalah isu besar. Uap air mengambil ruang yang sangat besar pada tekanan rendah, sama seperti gas-gas lain. Bahagian yang rumit tentang air adalah ia mudah mengembun pada permukaan, terutamanya permukaan logam, yang lebih sejuk daripada 100⁰C (212⁰F) apabila terdedah kepada atmosfera. Ia diserap oleh bahan higroskopik seperti habuk dan klorida logam. Kemudian ia dikeluarkan dari sistem oleh pam vakum, di mana ia mungkin mengembun secara dalaman. 

Jika anda mempunyai sebuah pam vakum kering yang beroperasi cukup panas di dalam untuk mengekalkan air dalam keadaan wap, seperti kebanyakan daripadanya, maka pemeluwapan air tidak pernah menjadi masalah. Dengan kebanyakan pam kering, anda akan mendapatkan prestasi pam yang sama pada hari ke-1,000 seperti yang anda lakukan pada hari pertama. 

Terdapat satu lagi kesan serius wap air terhadap prestasi vakum. Air adalah molekul polar, yang bermaksud ia mempunyai polariti elektrik pada saiz molekul. Ini menjadikannya lebih mungkin untuk melekat pada permukaan walaupun tidak mengembun, dan ia lebih tahan terhadap proses desorpsi dari permukaan berbanding gas seperti nitrogen, oksigen, atau argon. Semakin dalam anda masuk ke dalam vakum, molekul air menjadi lebih cenderung untuk terdesorpsi. Ini dilihat sebagai pengeluaran gas. Jadi mengapa ia menjadi isu yang serius? 

Apabila tekanan jatuh di bawah 100 mikron, masih terdapat banyak wap air pada permukaan sistem vakum anda. Kembali kepada hubungan tekanan-volume, tekanan yang 10 kali lebih rendah memerlukan kelajuan pam yang 10 kali lebih tinggi untuk dicapai.

Secara amnya, pengukur yang beroperasi dalam vakum kasar hingga sederhana mempunyai ketepatan yang lebih tinggi berbanding dengan yang beroperasi dalam vakum sederhana hingga ultra-tinggi. Pengukur langsung juga lebih tepat daripada pengukur tidak langsung. Pengukur langsung biasanya mempunyai ketepatan antara 0,2 hingga 2%, dengan ketepatan mereka menurun apabila tekanan berkurang. Pengukur tidak langsung biasanya berbeza antara 10% dan 30% bergantung kepada jenis produk, tetapi mempunyai ketepatan yang konsisten di seluruh julatnya.

Oleh itu, bergantung kepada apa yang anda berniat untuk menggunakan pengukur itu, anda perlu memilih keseimbangan yang tepat antara ketepatan yang diingini dan tekanan operasi. 
 
Berkenaan: Jelajahi rangkaian pengukur vakum ketepatan dan pengawal Leybold di halaman produk kami. 

Mereka bermula dengan penurunan tekanan yang tajam dan kemudian mendatar di mana kadar pengeluaran gas hampir sama dengan kelajuan pam (Dalam kes garis biru, pengeluaran gas adalah dalaman kepada pam).

Perbezaan antara lengkung hijau dan amber adalah apa yang boleh anda jangkakan jika anda menggunakan pemampat untuk meningkatkan prestasi sistem pam. Anda berdua memendekkan masa dan mencapai vakum yang lebih dalam. Perbezaan antara lengkung amber dan biru adalah jurang yang serupa, yang menunjukkan bahawa pemampat boleh mengurangkan kehilangan prestasi dalam pam piston. Apa yang juga bermaksud adalah bahawa anda sebahagian besarnya kehilangan manfaat dari blower disebabkan oleh pemeluwapan air dalam pam anda, dan itu boleh menjadi penalti yang sangat mahal. Melihat pada carta masa di atas, anda dapat melihat bahawa kombinasi pam/penghembus yang diwakili oleh garis hijau muda mencapai 10 mikron dalam kira-kira 5 minit, manakala lengkung amber yang mewakili pam/penghembus dengan minyak tercemar air mengambil masa 35 minit untuk mencapai 10 mikron. Jika anda mempunyai kitaran pengeluaran yang mengambil masa 2 jam, maka 30 minit daripada jam itu terbuang menunggu untuk mencapai vakum bagi memulakan proses. Sepanjang tahun pengeluaran selama 8000 jam, anda membazirkan 120,000 minit masa pengeluaran, yang merupakan kerugian produktiviti sebanyak 25%. Menyesuaikan keperluan vakum anda kepada 20 mikron adalah langkah yang baik jika ia sesuai dengan proses anda, maka perbezaannya adalah 9 minit berbanding 3 minit. Namun, dalam setahun yang mempunyai lebih daripada 8000 jam, anda membazirkan 72,000 minit, atau 1200 jam.

Jadi, apa yang boleh anda lakukan untuk meminimumkan masalah yang berkaitan dengan wap air dalam sistem vakum anda? Baiklah, anda boleh menghapuskan pam piston berputar atau mana-mana pam roughing yang mengandungi minyak. Pam vakum kering seperti Leybold DRYVAC beroperasi dengan sangat panas di dalam (hingga 180⁰C, atau 356⁰F), jadi ia tidak akan mengembunkan air di dalam pam. 

Ini menghapuskan masalah air dalam pam vakum anda. Anda boleh mengeluarkan air dari permukaan ruang vakum anda dengan memanaskannya. Oleh itu, set pam sentiasa berfungsi seolah-olah ia adalah baru dan dengan itu dapat mengurangkan masa pam anda seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi di atas. 

Pilihan kedua adalah mempertimbangkan pam wap minyak seperti Leybold OB 6000. Pam wap minyak akan mempunyai kelajuan pam yang berkali-kali ganda berbanding sistem blower mekanikal pada tekanan di bawah 15 mikron. Sebenarnya, OB 6000 mempunyai kelajuan pam lebih daripada empat kali ganda berbanding pam lengkung biru yang ditetapkan pada tekanan di bawah 15 mikron. Perlu lebih banyak? Cuba OB 12000 atau OB 18000. 

Pilihan terbaik anda adalah menghubungi pengurus akaun Leybold tempatan anda untuk membolehkan mereka menilai sistem anda dan memberi nasihat tentang cara anda boleh mencapai prestasi yang lebih baik. 

Seberapa penting waktu henti pam? Seluruh proses anda terhenti sehingga keperluan tekanan dipenuhi. Waktu henti pam adalah wang yang hilang, yang bermaksud masa yang hilang dan kurang produk yang dihasilkan. Ia secara langsung menambah kepada jumlah masa kitaran anda, bermakna anda mendapat kitaran yang lebih sedikit setiap minggu dan setiap tahun. Itu boleh menjadi tamparan besar kepada pengeluaran anda.  

Jika anda sudah terbiasa dengan waktu henti pam yang panjang, anda mungkin akan melihat peningkatan besar dalam pengeluaran anda dengan membuat perubahan yang tepat. Pulangan pelaburan (ROI) yang biasa apabila menaik taraf kepada peralatan vakum yang lebih berprestasi adalah kurang daripada enam bulan.