Применение вращательных масляных насосов для таких процессов, как вакуумная сушка, дистилляция и многие другие, сильно затруднено в связи с необходимостью откачки конденсируемых паров. Конденсат, образующийся при сжатии откачиваемого пара, осаждается в камере насоса, попадает в масло и резко ухудшает его свойства. Попадая вместе с маслом в рабочую камеру, конденсат, обладающий высокой упругостью пара, испаряется и резко увеличивает величину остаточного давления, достигаемого насосом. Наиболее часто приходится откачивать водяные пары; вода же, попадая в масло, образует эмульсию, растворяет и активирует кислоты, содержащиеся в масле.
Взаимодействуя с железом, вода образует гидрат окиси железа, который с кислотами образует нерастворимые железные мыла - сильные катализаторы процесса окисления масла. Все это приводит к увеличению остаточного давления, осмолению масла и выходу насоса из строя. Следует отметить, что накопление конденсата в некоторых случаях происходит настолько быстро, что замена масла становится необходимой через каждые 6-8 ч работы. При этом для восстановления первоначальных характеристик насоса нередко приходится несколько раз подряд промыть рабочую камеру маслом.
Для предотвращения ухудшения характеристик вращательных масляных насосов при откачке конденсируемых паров имеются два способа:
1) удаление конденсата из насоса;
2) предотвращение конденсации паров в насосе.
Удаление конденсата из насоса может производиться вместе с маслом или же конденсат отделяется от масла непосредственно в насосе.
В первом случае из объема над выхлопным клапаном непрерывно удаляют некоторое количество загрязненного конденсатом масла, а взамен со стороны всасывания добавляют свежее масло в таком же количестве. Недостатком того метода является то, что воздух, содержащийся в непрерывно подаваемом свежем масле, увеличивает остаточное давление насоса.
Во втором случае конденсат испаряется при нагреве масла, находящегося над выхлопным клапаном. Причем отделение конденсата значительно ускоряется при продувке нагретого масла воздухом. Рабочая температура масла составляет 80° С.
Наиболее выгодным и удобным способом предотвращения конденсации паров является напуск определенного количества неконденсируемого (балластного) газа в камеру насоса в добавление к находящейся там смеси после отделения ее от откачиваемого объема. Минимально необходимое при этом количество балластного газа определяется из условия, чтобы к моменту выхлопа парциальное давление конденсируемых паров не достигло давления их насыщения при температуре насоса.
В качестве балластного газа используется обычно атмосферный воздух. Его собственная влажность обычно невелика и практически не сказывается на характеристиках газобалластных насосов. Весьма важно, чтобы при напуске балластного газа не происходило значительного увеличения остаточного давления, достигаемого насосом. Поэтому напуск балластного газа в камеру насоса осуществляется через отверстие в крышке камеры. Величина отверстия в крышке камеры должна быть достаточно большой, чтобы иметь возможность напуска, необходимого для полного предотвращения конденсации количества балластного газа.
При работе газобалластного насоса обычно встречается необходимость дозировки балластного газа, поэтому напуск балластного газа производится через вентиль-дозатор. Газобалластные насосы изготовляются на базе существующих конструкций, поскольку установка газобалластного устройства требует весьма незначительных изменений отдельных деталей (в основном крышек). На базе вращательных масляных насосов ВН-461М, ВН-1 и ВН-2 изготовлены газобалластные насосы марок ВН-461МГ, ВН-1Г и ВН-2Г.
Эксплуатация вращательных масляных вакуум-насосов
Наибольшее применение в химической промышленности находят пластинчато-роторные насосы ВН-494, пластинчато-статорные насосы ВН-461М и РВН-20 и золотниковые насосы ВН-1, ВН-2, ВН-4 и ВН-6. Достоинством вращательных масляных насосов является их легкое обслуживание, возможность быстрого приведения в действие и сравнительно большая скорость откачки. Большое влияние на работу насосов (прочность и конечный вакуум) оказывает выбор материалов, употребляемых для изготовления разных частей насосов. В основном применяются специальные сорта сталей с большой прочностью, малой пористостью и устойчивостью против коррозии.
Статор и ротор должны быть изготовлены из очень твердого металла, а пластины для уменьшения износа поверхности цилиндра должны быть более мягкими. Место касания ротора и статора пригнано с точностью до сотых долей миллиметра. И если масло густое, а насос холодный, то первые обороты требуют значительных усилий. Чтобы не перегружать электродвигатель, необходимо несколько раз повернуть ротор насоса вручную, а затем, когда масло станет менее вязким, включить мотор.
При нормальных условиях работы вращательные масляные насосы длительное время работают без ухудшения остаточного давления. Однако тяжелые условия работы (откачка паров, коррозионно действующих на детали, содержание твердых частиц в откачиваемом газе и т. п.) могут вывести насос из строя в течение весьма непродолжительного времени. При установке вращательных масляных насосов следует придерживаться следующих правил:
а) при установке вращательного масляного насоса необходимо прочно закрепить его на надежном фундаменте, так как вибрация плохо закрепленного работающего насоса может повести к его перемещениям и по-" ломке вакуумного трубопровода. При этом необходимо обеспечить удобный подход для наблюдения за работой насоса, смены масла и т. п.;
б) пуск насоса в работу осуществляется включением электродвигателя. Предварительно необходимо убедиться в правильности направления вращения шкива электродвигателя, для чего следует снять со шкива насоса приводной ремень и включить мотор. Если направление вращения шкива совпадает с направлением, указанным стрелкой на крышке насоса, то мотор включен правильно;
в) для правильной эксплуатации насоса необходимо поддерживать ту скорость вращения ротора, которая рекомендована для данного насоса заводом-изготовителем. Скорость вращения ротора вращательных масляных насосов в зависимости от конструкции составляет 360- 540 об/мин. При большем числе оборотов достигается увеличение скорости откачки насоса, но при этом происходит перегрев масла, сопровождаемый интенсивным газовыделением и уменьшением вязкости масла, а следовательно, ухудшается предельный вакуум. Наоборот, при работе насоса с меньшим, чем указано в паспорте, числом оборотов можно получить лучший предельный вакуум, но за счет потери скорости откачки насоса;
г) чтобы избежать выброса масла из насоса, включение его следует производить не сразу, а несколькими последовательными включениями электродвигателя на малый промежуток времени, в течение которого ротор насоса смог бы повернуться не более чем на полуоборота;
д) мощность, потребляемая вращательными масляными насосами, зависит от рабочего давления. При р = 760 мм рт. ст. эта мощность невелика, так как не происходит сжатия газа; когда давление уменьшается, мощность увеличивается, достигает максимума при давлении 200-300 мм рт. ст., после чего опять уменьшается. Приближенно можно считать, что на каждые 10 л/сек скорости откачки расходуется мощность - 1,36/квт.
Масла для вращательных масляных вакуум-насосов.
Для хорошей работы вращательного масляного насоса решающее значение имеет качество заливаемого в насос масла. Поэтому к маслам для насосов предъявляют специальные требования. Поскольку масло прежде всего служит для изолирования областей с различным давлением, оно должно обладать при рабочих температурах насосов 50-90° С достаточной вязкостью. Однако вязкость не должна быть чрезвычайно высокой во избежание излишних затрат электроэнергии. Так как полное остаточное давление насоса определяется давлением паров наиболее летучих компонентов, от масла требуется, чтобы оно не содержало легколетучих фракций. Характеристикой этого служит температура вспышки: чем меньше в масле легколетучих, тем выше температура вспышки масла.
Для вращательных масляных насосов применяют масла с температурой вспышки не ниже 200° С. Кроме того, масло не должно содержать воды, водорастворимых кислот и щелочей и его свойства не должны изменяться в процессе эксплуатации. Для вращательных масляных насосов изготовляется специальное вакуумное масло ВМ-4. Масло ВМ-4 (ГОСТ 7903-56) представляет собой машинное масло СУ, из которого в результате вакуумной перегонки отогнаны 12-15% низкокипящих фракций. С течением времени работы насоса масло в нем постепенно меняет свой состав за счет образования более летучих фракций и загрязнения масла сконденсировавшимися парами посторонних жидкостей. Поэтому в зависимости от рабочей нагрузки насоса масло в нем необходимо заменять свежим, чистым и осушенным.
Применение вращательных масляных насосов для таких процессов, как вакуумная сушка, дистилляция и многие другие, сильно затруднено в связи с необходимостью откачки конденсируемых паров. Конденсат, образующийся при сжатии откачиваемого пара, осаждается в камере насоса, попадает в масло и резко ухудшает его свойства. Попадая вместе с маслом в рабочую камеру, конденсат, обладающий высокой упругостью пара, испаряется и резко увеличивает величину остаточного давления, достигаемого насосом. Наиболее часто приходится откачивать водяные пары; вода же, попадая в масло, образует эмульсию, растворяет и активирует кислоты, содержащиеся в масле.
