Tại sao bơm pít-tông của bạn không đạt được hiệu suất bơm đã công bố Ngày 1 tháng 2 năm 2021

Nếu bạn sử dụng bơm pít-tông xoay trong cơ sở của mình, bạn có thể nhận ra rằng nó chỉ bơm nhanh như thông số kỹ thuật đã công bố khi bơm mới và dầu sạch. Đây là trường hợp cho dù nó được sử dụng cho lò luyện kim, hệ thống lắng đọng hơi, buồng mô phỏng không gian hoặc ứng dụng sấy khô. Sau một vài lần sử dụng, hiệu suất bắt đầu giảm. Theo thời gian, điều này chỉ trở nên tồi tệ hơn. Nhưng tại sao điều này xảy ra và bạn có thể làm gì để khắc phục nó?

Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao hiệu suất bơm thậm chí còn tệ hơn vào những ngày ẩm ướt chưa? Tất cả đều do nước ngưng tụ trong bơm. Khi khuấy mạnh, dầu sẽ nhũ hóa với nước, vì vậy đôi khi có rất nhiều nước mà dầu chuyển thành sữa. Vào những ngày ẩm ướt, bạn có thể không thể đạt được dưới 100 micron ngay cả với máy thổi.

Nước được bơm ra khỏi buồng chân không và đường ống khi hút chân không vào buồng, ngưng tụ trong bơm khi áp suất hơi nước tăng lên áp suất khí quyển gần cửa xả của bơm chân không. 

 Một mililit nước lỏng sẽ bay hơi thành khoảng 1,24 lít hơi nước ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn (STP). Được điều chỉnh bởi luật khí lý tưởng, khi áp suất giảm, thể tích hơi nước chiếm dụng sẽ tăng lên. Nếu áp suất giảm từ một triệu micron (áp suất khí quyển) xuống còn một micron, thì 1,2 lít hơi nước sẽ biến thành 1,24 triệu lít hơi nước. (Để tham khảo, 1 mL nước là khoảng thể tích của đầu ngón tay dưới móng tay.) Hãy tự hỏi mình có bao nhiêu mL nước ngưng tụ bên trong bơm pít-tông tại bất kỳ thời điểm nào, nằm ở đáy bể chứa dầu hoặc bị đổ xung quanh bên trong bơm trong khi vận hành.

Mỗi lần bơm của bạn trải qua chu kỳ nén, chân không sẽ tích tụ phía sau pít-tông. Khi áp suất thấp hơn áp suất nhấp nháy, một số chất lỏng sẽ chuyển thành hơi trong bơm. Hơi nước này có thể tiêu thụ đến một nửa tốc độ bơm của bạn, và cuối cùng là điều ngăn bạn đạt được hiệu suất bơm đã công bố. 

Ngay cả khi thay dầu, hiệu suất của bơm không bao giờ có thể đạt được một lần nữa, vì không thể loại bỏ hết nước. Thông thường, nếu áp suất mong muốn của bạn thấp - ví dụ, dưới 20 micron - bạn sẽ không bao giờ đạt được điều này nếu không có máy thổi Roots phía trên. Bạn thậm chí không có khả năng đạt được áp suất với máy thổi Roots. Chúng ta thường thấy trường hợp kết hợp bơm/máy thổi sẽ ở mức 50 micron trở lên, đặc biệt là khi thời tiết ẩm ướt. Đây là lý do tại sao bạn sẽ không bao giờ lấy lại hiệu suất của bơm pít-tông khi mới, ngay cả khi bạn thay dầu.

Bạn không thể thoát hết nước trừ khi bạn vận hành bơm nóng với dung môi khí để loại bỏ hơi ẩm. Khí dung môi hoạt động đúng thời gian, nhưng thời gian chính xác là điều mà dây chuyền sản xuất không có. Thời gian bạn chờ bơm sẵn sàng là thời gian bị lãng phí, còn gọi là thời gian ngừng hoạt động - sai lầm tốn kém nhất. 
 
Liên quan: Van xả khí cung cấp một số lợi ích tiềm năng cho người dùng bơm chân không nhưng thường bị bỏ qua. Tìm hiểu thêm về cách các phụ kiện bơm chân không đơn giản, hiệu quả này có thể tăng hiệu quả và giảm nguy cơ nhiễm bẩn.

Đây là vấn đề lớn. Hơi nước chiếm một lượng khổng lồ ở áp suất thấp, giống như các loại khí khác. Phần khó khăn của nước là nó dễ dàng ngưng tụ trên các bề mặt, đặc biệt là các bề mặt kim loại, lạnh hơn 1000C (2120F) khi mở ra ngoài không khí. Nó được hấp thụ bởi các vật liệu hút ẩm như bụi và clorua kim loại. Sau đó, nó được bơm chân không kéo ra khỏi hệ thống, nơi nó có thể ngưng tụ bên trong. 

Nếu bạn có một bơm chân không khô chạy đủ ấm bên trong để giữ nước ở trạng thái hơi, như hầu hết các loại bơm này, thì nước ngưng tụ không bao giờ là vấn đề. Với hầu hết các máy bơm khô, bạn sẽ có được hiệu suất bơm tương tự vào ngày 1.000 như bạn đã làm vào ngày đầu tiên. 

Có một tác động nghiêm trọng hơn của hơi nước đến hiệu suất chân không. Nước là một phân tử cực, nghĩa là nó có cực điện có kích thước phân tử. Điều này làm cho nó có nhiều khả năng bám dính vào bề mặt ngay cả khi không ngưng tụ, và nó chống lại việc giải hấp từ bề mặt nhiều hơn các khí như nitơ, oxy hoặc argon. Khi bạn đi sâu hơn trong chân không, phân tử nước sẽ có nhiều khả năng giải hấp hơn. Điều này được coi là thoát khí. Tại sao vấn đề này lại nghiêm trọng? 

Khi áp suất giảm xuống dưới 100 micron, vẫn còn rất nhiều hơi nước trên bề mặt hệ thống chân không của bạn. Quay trở lại mối quan hệ áp suất-thể tích, áp suất thấp hơn 10 lần đòi hỏi tốc độ bơm cao hơn 10 lần để đạt được.

Nói chung, máy đo hoạt động trong chân không thô đến trung bình có độ chính xác cao hơn so với máy đo hoạt động trong chân không trung bình đến siêu cao. Máy đo trực tiếp cũng chính xác hơn máy đo gián tiếp. Đồng hồ đo trực tiếp thường có độ chính xác từ 0,2 đến 2%, với độ chính xác của chúng giảm khi áp suất giảm. Máy đo gián tiếp thường thay đổi từ 10% đến 30% tùy thuộc vào loại sản phẩm, nhưng có độ chính xác nhất quán trong phạm vi của chúng.

Do đó, tùy thuộc vào mục đích bạn dự định sử dụng máy đo, bạn cần chọn sự cân bằng phù hợp giữa độ chính xác mong muốn và áp suất vận hành. 
 
Liên quan: Khám phá dòng máy đo chân không và bộ điều khiển chính xác của Leybold trên trang sản phẩm của chúng tôi. 

Chúng bắt đầu với sự sụt giảm áp suất dốc và sau đó phẳng ra nơi tốc độ thoát khí gần bằng tốc độ bơm (Trong trường hợp đường màu xanh dương, thoát khí nằm bên trong bơm).

Sự khác biệt giữa đường cong màu xanh lá cây và màu hổ phách là những gì bạn có thể mong đợi nếu bạn sử dụng máy thổi để tăng hiệu suất hệ thống bơm. Cả hai đều rút ngắn thời gian và đạt được chân không sâu hơn. Sự khác biệt giữa đường cong màu hổ phách và xanh dương là một khoảng cách tương tự, cho thấy rằng máy thổi khí có thể giảm thiểu sự mất hiệu suất trong bơm pít-tông. Điều này cũng có nghĩa là bạn đang mất đi phần lớn lợi ích của máy thổi do nước ngưng tụ trong bơm, và điều đó có thể là một hình phạt rất tốn kém. Nhìn vào biểu đồ thời gian ở trên, bạn thấy rằng kết hợp bơm/bơm thổi được thể hiện bởi đường màu xanh lá cây nhạt đạt 10 micron trong khoảng 5 phút, trong khi đường cong màu hổ phách thể hiện bơm/bơm thổi có dầu bị nhiễm bẩn nước mất 35 phút để đạt 10 micron. Nếu bạn có chu trình sản xuất kéo dài 2 giờ, thì 30 phút trong giờ đó sẽ bị lãng phí trong việc chờ chân không để bắt đầu quy trình. Trong suốt một năm sản xuất 8000 giờ, bạn lãng phí 120.000 phút thời gian sản xuất, tức là mất 25% năng suất. Điều chỉnh yêu cầu chân không của bạn thành 20 micron là một bước tuyệt vời nếu nó tương thích với quy trình của bạn, thì sự khác biệt là 9 phút so với 3 phút. Tuy nhiên, trong hơn 8000 giờ một năm, bạn đang lãng phí 72.000 phút, hoặc 1200 giờ.

Vậy, bạn có thể làm gì để giảm thiểu các vấn đề liên quan đến hơi nước trong hệ thống chân không của mình? Vâng, bạn có thể loại bỏ bơm pít-tông xoay hoặc bất kỳ bơm thô nào có chứa dầu. Bơm chân không khô như Leybold DRYVAC chạy rất ấm bên trong (lên đến 1800C, hoặc 3560F), vì vậy chúng sẽ không ngưng tụ nước bên trong bơm. 

Điều này giúp loại bỏ vấn đề có nước trong bơm chân không. Bạn có thể đẩy nước ra khỏi bề mặt buồng chân không bằng cách làm nóng. Do đó, bộ hút luôn bơm như mới và do đó có thể giảm thời gian bơm như minh họa trên. 

Lựa chọn thứ hai là xem xét bơm hơi dầu như Leybold OB 6000. Bơm hơi dầu sẽ có tốc độ bơm gấp nhiều lần tốc độ bơm của hệ thống máy thổi cơ học ở áp suất dưới 15 micron. Trên thực tế, OB 6000 có tốc độ bơm gấp bốn lần tốc độ bơm đường cong xanh được thiết lập ở áp suất dưới 15 micron. Muốn tìm hiểu thêm? Hãy thử OB 12000 hoặc OB 18000. 

Cá cược tốt nhất của bạn là liên hệ với quản lý tài khoản Leybold tại địa phương để họ đánh giá hệ thống của bạn và tư vấn cho bạn về cách bạn có thể đạt được hiệu suất tốt hơn. 

Thời gian ngừng hoạt động của bơm quan trọng như thế nào? Toàn bộ quy trình của bạn sẽ tạm dừng cho đến khi đáp ứng yêu cầu áp suất. Thời gian ngừng hoạt động của bơm sẽ gây lãng phí tiền bạc, có nghĩa là mất thời gian và sản phẩm được sản xuất ít hơn. Nó bổ sung trực tiếp vào tổng thời gian chu kỳ của bạn, có nghĩa là bạn nhận được ít chu kỳ hơn mỗi tuần và mỗi năm. Đó có thể là một tác động lớn đến quá trình sản xuất của bạn.  

Nếu bạn đã quen với thời gian ngừng hoạt động lâu dài của bơm, bạn có thể thấy sự gia tăng đáng kể trong sản xuất bằng cách thực hiện các thay đổi phù hợp. ROI điển hình khi nâng cấp lên thiết bị chân không hoạt động tốt hơn là dưới sáu tháng.