近有位客戶給我司送修了兩臺(tái)旋片式真空泵，該款旋片真空泵多次出現(xiàn)故障，客戶多次維修均不能解決*解決問題，終在我司的維修過程中，終于發(fā)現(xiàn)了故障的關(guān)鍵所在，順利的解決了故障，達(dá)到了生產(chǎn)要求。
客戶的煤油汽相干燥設(shè)備配套使用的2X旋片式真空泵故障率較高,一般使用2個(gè)月就要進(jìn)行一次,嚴(yán)重的使用僅半個(gè)月真空度就嚴(yán)重下降:極限真空由原來的10Pa左右降至500Pa以上,不能滿足生產(chǎn)工藝要求。
經(jīng)多次反復(fù)的檢查發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)該旋片式真空泵故障是：
(1)易損件壽命短——兩塊旋片之間的9條彈簧、4個(gè)排氣閥、2個(gè)骨架油封一般使用2個(gè)月就要更換一次。而正常情況下,上述易損件可使用半年左右,造成維修頻繁,成本高昂。
(2)泵溫超高——經(jīng)常超過80℃,超出正常溫度(60℃以下)20℃以上。由于泵溫升高會(huì)使泵油粘度大幅下降,并使泵油的飽和蒸汽壓升高,使泵的極限壓力升高和抽氣效率下降,并使橡膠件容易老化,出現(xiàn)漏油。
(3)真空泵油消耗大——平均運(yùn)行三天就要更換一次,而正常情況下運(yùn)行10天左右才需要更換,運(yùn)行成本高昂。
一、工作狀況及改進(jìn)過程分析
真空度低開始懷疑是設(shè)備老化的緣故,于是更換了1臺(tái)新泵,但只使用了2個(gè)月,真空度也嚴(yán)重下降至500Pa以上,達(dá)不到生產(chǎn)工藝要求,顯然用新的真空泵不能解決問題。
(1)首先我們考慮是腐蝕性汽體或液體嚴(yán)重影響真空泵的運(yùn)行。
煤油汽相關(guān)干燥設(shè)備是用特種煤油做加熱介質(zhì),液態(tài)煤油經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)后變成煤油汽體,利用相變換熱原理來干燥絕緣產(chǎn)品。由于系統(tǒng)中要保持一定的壓力,通過真空泵抽出里面的混合汽體來實(shí)現(xiàn),因此真空泵吸入的混合汽體必然含有水蒸汽和煤油蒸汽。而煤油的腐蝕性非常強(qiáng),因此在真空泵前面分別安裝了熱交換器和主冷凝器,將高溫水蒸汽和煤油蒸汽冷凝下來成為液體,阻止煤油蒸汽抽入真空泵中腐蝕泵體。
檢查真空泵里面的泵油,發(fā)現(xiàn)有一股濃烈的煤油氣味,確認(rèn)泵油里面混合有大量煤油,因此防止煤油進(jìn)入真空泵內(nèi)是*的任務(wù)。我們檢查了冷凝液收集罐中液體的溫度,發(fā)現(xiàn)高達(dá)62℃,而正常為30～50℃。終于找到癥結(jié)所在——煤油蒸汽冷凝不良,導(dǎo)致過多被抽入真空泵內(nèi)。帶著這個(gè)問題,我們又檢查了冷卻水的溫度,冷卻水經(jīng)過冷凍機(jī)后的溫度為12℃左右,屬正常范圍;檢查冷卻水壓力及流量,均正常。但是主冷凝器的出水溫度很高,達(dá)75℃,而進(jìn)水的溫度僅12℃,那么大的溫差表明了什么？表明主冷凝器未必有問題,可能是熱源溫度太高或量太大所致,檢查熱源溫度為120℃左右,屬正常范圍,后將疑點(diǎn)定格在熱源量大這個(gè)因素上,即混合汽體的量很大。
檢查真空罐中的煤油汽體壓力,發(fā)現(xiàn)高達(dá)15kPa,正常為8kPa～12kPa,煤油汽體壓力高表明汽體量多,因此抽出的煤油汽體也多。此時(shí)我們聯(lián)想到去年曾更換過蒸發(fā)器,可能是蒸發(fā)器蒸發(fā)功率太高所致。于是嘗試降低蒸發(fā)器的功率,將煤油蒸汽的壓力保持在8kPa～12kPa,冷凝液收集罐的溫度隨即降至正常范圍,有效阻止了煤油汽體進(jìn)入真空泵內(nèi),防止腐蝕泵體。
解決了煤油蒸汽熱源量大的問題后,泵溫隨即恢復(fù)了正常,達(dá)60℃以下,漏油現(xiàn)象也隨之消失,泵油消耗量較原來降低4成左右,易損件的壽命延長(zhǎng)至3至4個(gè)月,但較以往的正常水平仍有差距。
(2)其次,我們考慮調(diào)整旋片式真空泵機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的配合精度。
旋片式真空泵的主要配合面有3處:①轉(zhuǎn)子左端部與泵體左端蓋。②轉(zhuǎn)子右端部與泵體右端蓋。③轉(zhuǎn)子圓柱面與泵腔頂端。其中,為關(guān)鍵的配合面是后一處,如果配合間隙過大,油膜的密封性會(huì)大大降低,泵油及混合氣體在泵腔體內(nèi)壓縮后形成巨大壓力,部分直接從間隙擠出,無法順利通過排氣閥排出泵腔外,導(dǎo)致抽氣效率大打折扣;
如果配合間隙過小,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)不暢,甚至磨蝕,抽氣效率更低。我們測(cè)量了下該配合間隙,發(fā)現(xiàn)高達(dá)0.25mm以上,查找相關(guān)維修手冊(cè),合理的配合間隙應(yīng)為0.03mm～0.08mm。由于轉(zhuǎn)子和泵腔已經(jīng)輕微磨蝕,端蓋的兩個(gè)定位銷無法滿足合理的配合間隙,我們?nèi)∠似渲幸粋€(gè)定位銷,通過調(diào)整端蓋的緊固螺栓來達(dá)到較佳的配合間隙,后將它調(diào)整到0.05mm。
轉(zhuǎn)子左右端與端蓋間的間隙共為0.5mm,但由于轉(zhuǎn)子無軸向定位,因此,兩端的間隙不穩(wěn)定,可軸向竄動(dòng)0.5mm。經(jīng)實(shí)踐證明,間隙超過0.35mm時(shí),抽氣效率就開始下降,我們改用具備一定軸向定位能力的軸承,使轉(zhuǎn)子與端蓋的間隙保持恒定為0.25mm。
(3)后,考慮改善零配件材質(zhì)。
經(jīng)過多次解體修理,我們發(fā)現(xiàn)真空泵易受損的零配件是兩塊旋片之間的彈簧和排氣孔上的排氣閥,一般壽命為2個(gè)月左右。兩塊旋片之間共有9條彈簧,若全部或部分?jǐn)嗔?兩塊旋片則無法*張開貼緊泵腔壁,造成密封性大大降低,部分混合氣體和泵油從旋片與腔壁間的間隙中溢出,從面降低抽氣效率和真空度。從說明書中查閱到該彈簧的材質(zhì)為65Mn,屬于很普通的碳素彈簧鋼絲,雖然強(qiáng)度較高,但韌性較差。工作時(shí),彈簧每分種要循環(huán)壓縮高達(dá)150次,如此頻繁的壓縮,很易導(dǎo)致彈簧疲勞斷裂。我們決定選用綜合性能更為優(yōu)良的熱軋彈簧鋼60Si2MnA,具備較高的韌性和耐疲勞強(qiáng)度。
排氣閥上的排氣碟簧和排氣閥片所用材料同樣是65Mn,也改用60Si2MnA材料。
2普諾克真空科技改進(jìn)效果和心得體會(huì)
經(jīng)過上述改進(jìn)后,2臺(tái)旋片式真空泵運(yùn)行狀況良好,運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲、振動(dòng)、溫度、油耗較低,均達(dá)正常水平,一般運(yùn)行6個(gè)月才出現(xiàn)真空度下降的情況,大修周期由原來的2個(gè)月延長(zhǎng)到6個(gè)月以上,大大延長(zhǎng)了真空泵維修周期,降低了真空泵維修成本。
在這次的維修過程中，我們深深的感覺到旋片式真空泵故障頻繁,不僅要在泵身上找原因:調(diào)整好傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的配合間隙和改善零配件材質(zhì),更要在系統(tǒng)上找原因,如果未解決系統(tǒng)熱源量大的問題,就算質(zhì)量再好的旋片式真空泵,也無法適應(yīng)如此惡劣的運(yùn)行環(huán)境。