如何经济地使用真空技术

作者:Hans-Jürgen Bitterma 文章来源:PROCESS德文版 发布时间:2012-09-19


真空涡轮分子泵轴承的生产制造

众所周知,真空度越高配套设备的价格也就越高。为了能够控制真空技术的运行费用,除了使用非常合适的真空泵之外还需要使用转速可调的真空泵驱动装置,并定期进行真空审计。

通常情况下,真空领域中的真空度分为四级,即低真空(103~1kPa)、中真空(1~10-3 kPa)、高真空(10-3~10-7 kPa)以及超高真空(10-7~10-12 kPa)。目前,生成这些不同等级的真空不是一件难事,但要保持真空度却存在一定的难度。生产现场的真空设备大多数都配备了复合式的检测装置、冷却介质等,并保证生产操作者能够轻松地对这些仪器设备进行维护、测试和调整。

非常复杂的管道连接是易出现问题的部件,这常常会成为保持所希望真空度的障碍。DESY公司Kerstin Prechel先生说:“最新研发成功的一种法兰连接螺栓成功地排除了这一障碍。”在这一法兰链接螺栓中,固定法兰与法兰连接件在一定的范围内焊接起来,真空侧的活动法兰可以由外侧孔螺纹连接。

多年来,Hermes Experiment公司开发了应用于不同场合的真空法兰连接技术和反射器法兰连接技术,且这些技术已经非常成熟。

根据实际需求选择

在真空泵领域中,跨产品、跨企业的趋势可以用3个词来描述——节能、环保(干运行)和状态监控。但生产厂家如何找到合适的技术呢?

K.Busch工程技术公司的负责人Roland Zundl先生用一个最新的工程项目实例介绍了“以目标为主导”的方法:“在化工技术领域中,不考虑流程工艺的实际应用是无法正确地选择真空泵的。”例如,一个工程项目从分析用户的要求开始,然后确定最适合于用户使用要求的真空泵,最后由项目工程师按照流程工艺系统选择最适合的真空泵。


图1 选择正确的高真空设备的一个重要标准是能够达到所需要的真空度、抽气速度、气体流量和压缩比

淘汰陈旧装置

在各个生产领域中,具有创新精神的企业所考虑的问题几乎是完全相同的,即如何才能利用新技术实现节能,改善生产流程和提高产品质量?Edwards真空泵公司在今年2月开始了“以旧换新,支持使用智能真空泵”的活动。在活动期间,真空泵用户可以用比较少的费用把自己的老式泵更换成新型智能化GXS干式螺杆真空泵。Edwards公司市场经理Marinella Varallo女士认为:“更换新型智能化真空泵的优点非常明显,用户利用GXS干式螺杆真空泵替代老式真空泵,利用创新性的真空技术提高生产效率。”

一般情况下,用户现在使用的任一生产厂家的普通真空泵或者专用真空泵都可以用新型GXS干式螺杆真空泵或者用泵-增压泵的组合替换。另外,用户还可以在调试阶段得到一天由经验丰富的技术服务工程师提供的技术支持,工程师会解决用户提出关于真空泵装置优化的具体技术问题,并对真空泵的安装是否符合规范进行检查,指导操作人员正确操作使用。

涡轮分子真空泵

Oerlikon公司2011年4月推出了名为Mag integra涡轮分子真空泵,这种新型真空泵结构坚固、使用灵活,几乎可以免维修的连续运行80000h。据Kingyoup公司介绍,涡轮分子真空泵大大地提高了这类泵的性能,明显地延长了真空溅射镀膜流水线的使用寿命。

在流量达到2000L/min的真空泵等级中,Mag integra涡轮分子真空泵因其较高的抽气能力和气体流量而著称。据Oerlikon公司介绍,由于它的抽气时间很短,因此它的工作周期较短,在相同的工作时间里用户可以完成更多的真空生产过程。坚固耐用的涡轮分子真空泵能够抵抗生产环境中颗粒物和粉尘的影响,适用于在恶劣的工业生产环境中使用。借助其电气控制装置的灵活设计,这种涡轮分子真空泵可以方便地集成到流程生产设备的现有使用环境中。电磁轴承支撑的转子使得泵在整个使用寿命期间内可以实现免维修。由于泵的工作环境不再需要技术服务,因此能够明显地提高这种真空泵的工作时间和经济性。


图2 “更换新型智能化真空泵的优点非常明显,用户利用GXS干式螺杆真空泵替代老式真空泵,利用创新性的真空技术提高生产效率。”
——Marinella Varallo,Edwards公司市场经理

真空泵变频器

较好的真空技术不仅能够提高真空泵的生产能力,而且可以提高能源和其他资源的利用效率,减少能源和其他资源的消耗。Yaskawa公司认为,为了满足欧盟其他技术规范的要求,需要采用控制技术、调节技术以及状态监控技术对真空泵的各个功能进行控制、调节和状态监控。例如,利用现场总线系统实现对真空泵工作情况的监控。

Yaskawa公司研发生产的V1000系列变频器可以应用于真空泵中,这种变频器可以通过软件和硬件功能使真空泵更好地与生产实际要求保持性能匹配。例如,变频器可以承担驱动系统无法承担的任务,利用变频器内部的接线端子可以准确地报告真空泵当前的工作数据,以便选择最佳的真空泵功率范围。这样,无需再使用其他电气控制装置就能够使真空泵更加高效。

状态监控

Pfeiffer Vacuum公司研发生产了一套能够对真空泵和检测管工作状态进行监控的CMS监控系统。这一监控系统可以应用于拥有多台真空泵的生产企业或者真空泵的安装位置不宜工作人员直接接近的企业。在特殊的生产情况下,可以利用光纤完成监控系统的数据传递,这样可以避免高电压、高电位的影响和干扰。真空泵和检测管的连续性检测监控能够避免真空设备的意外停机,起到了节约资金费用的作用。

根据用户的需求,确定CMS监控系统所需监控和显示的相关数据。在一台作为服务器使用的工业计算机的帮助下,系统把真空泵和检测管的各个检测数据汇总到一起,通过专门的IP地址供专业人员使用。

真空审计

真空泵使用者如何降低真空生产的资金和费用?Busch公司的工作人员表示,可以通过选择正确的真空泵,对真空生产过程进行优化,通过供应最佳的真空和定制的技术服务来实现。为此,Busch公司为用户提供具有针对性的真空审计服务。这一审计的过程由真空技术专家完成,他们对现有的真空供应设备、管道、控制和环境条件进行全面的检查,详细记录检查结果,并在技术分析的基础上告知用户哪些地方具有改进的潜力。经过这样的真空审计之后,很多使用真空技术的生产过程,例如包装过程,都可以得到优化,同时节约了能源,减少了维护保养工作量。集中配置是一个非常经济的真空技术变型配置。真空设备工作的经济性与很多因素相关,真空审计能够对这些因素进行综合分析。

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