1. О ПРИНЦИПАХ ВЫБОРА ВАКУУМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

Создание вакуумных систем для реализации технологических про­цессов в условиях вакуума связано с принципами выбора оптимального состава соответствующей вакуумной откачной системы, включающей не только основные средства откачки, но также и вспомогательное обору­дование, вакуумную арматуру, систему трубопроводов, средства измере­ний и т. п.

Основным элементом в таких системах являются средства откач­ки. Подбор средств откачки определяется многими факторами: с одной стороны, характеристиками технологического процесса и влиянием само­го технологического процесса на вакуумное оборудование ,а с другой -влиянием используемых средств откачки на технологический процесс и качество получаемого продукта. Исходя из этого, необходимо провести по возможности полный анализ технологического процесса, требований к целевому продукту, эксплуатационных характеристик откачного оборудо­вания с целью выделения основных факторов, воздействующих на средст­ва откачки, технологический процесс и конечный продукт.

В качестве примеров такого воздействия можно привести следующие а) образование в вакуумной камере при проведении технологического процесса газовой среды, которая может содержать токсичные, горючие, взрывоопасные, канцерогенные, радиоактивные и вызывающие коррозию газы, влияющие.не только на конструкционные, уплотнительные и сма­зочные материалы, рабочие тела откачного оборудования, но и на бе­зопасность проведения работ и здоровье обслуживающего персонала (к таким процессам относятся плазменное травление, плазменное распыле­ние, ионное осаждение и т.п.); б) образование в ходе технологичес­кого процесса микроскопических твердых частиц, приводящих к поломке механических вакуумных насосов; в) радиоактивное облучение, влияющее на работоспособность оборудования; г)выделение больших количеств во­дяного пара, затрудняющих (или даже приводящих к срыву) работу неко­торых вакуумных насосов; д) высокая (или низкая) температура прове­дения технологического процесса, влияющая на характеристики насоса и

свойства материалов; е) циклическое изменение давления в вакуумной камере, что может привести к прорыву работы и выходу из строя вакуум­ного насоса; ж) возникновение в насосе магнитного поля, которое мо­жет привести к нарушениям в технологическом процессе и снижение ка­чества продукта; з) проникновение частиц вакуумных рабочих жидкостей и других частиц из вакуумных насосов в вакуумную камеру и осаждение этих молекул как на технологическом оборудовании, так и на продукте; и) так называемая "память" вакуумного насоса по газам, то есть нали­чие в насосе газов, не участвующих в данном технологическом процес­се, а оставшихся там от предыдущих циклов работы, что может привести к нежелательным последствиям, если эти газы прореагирует с газами данного процесса.

Сказанное выше показывает первоочередность учета при выборе от­качного оборудования факторов, Бездействующих на технологический процесс. Далее, исключив типы вакуумных насосов, не пригодных для данного технологического процесса, можно переходить к проектировании вакуумной системы, исходя из эксплуатационных характеристик откачно­го оборудования  Эта вторая задача является не менее сложной и не менее ответственной.

Основными критериями вакуумной системы, определяющими получение качественного продукта с разумной себестоимость, как отмечалось ав­торами /13,14/, могут служить: а) способность вакуумной системы до­стигать требуемого давления за определенное время и поддерживать это рабочее давление; 0) надежность вакуумной системы в работе и возможность безостановочной работы в течение требуемого времени;

в)         возможность автоматического управления всей вакуумной установкой;

г)         гибкость, те   возможность использования вакуумной установки

в разных условиях, д) способность вакуумного насоса выдерживать ава­рийный прорыв атмосферного воздуха внутрь вакуумной системы.

Исходя из этих критериев, можно определить требования, предлагаемые к откачной системе проектируемой вакуумной установки   Для до­стижения рабочею давлении в течение заданного времени необходимо подобрать: а) быстроту действия вакуумного насоса; б) быстроту действия насоса предварительного разряжения И форвакуумного насоса; в) время, требуемое для достижения давления (запуска высоковакуум­ного насоса.

При поддержании рабочего давления несводимо иметь в виду

следующие факторы: а) газовыделение элементов вакуумной системы, б) натекание атмосферного воздуха внутрь вакуумной камеры, в) селектив­ность откачки высоковакуумного насоса, г) величину обратного потока из вакуумного насоса•, д) упругость паров веществ, участвующих в тех­нологическом процессе; е) степень сжатия высоковакуумного насоса.

Надежность работы вакуумной установки определяют безотказность и долговечность ее работы, а также ее ремонтопригодность. Это означа­ет возможность: а) защиты технологического процесса и вакуумной сис­темы при отключении энергии и охлаждающей воды; б) свободного досту­па ко всем частям установки; в) быстрого проведения ремонта непосре­дственно на месте.

Говоря о получении продукта, необходимо учесть издержки на его производство, зависящие от выбора определенной системы откачки. Здесь имеет значение: а) количество параллельно работающих вакуумных насосов; б) количество последовательно соединенных насосов; в) затра­ты на монтаж оборудования; г) средний ресурс насосов; д) время цикла технологического процесса; е) время регенерации; ж) затраты на элек­троэнергию, охлаждающую воду, хладагенты; з) затраты на вспомогатель­ное оборудование (защита от шума, вибрации, монтаж охлаждения) и вспомогательные материалы; и) затраты на обслуживание оборудования.

Обычно, говоря о выборе откачного оборудования для проведения технологического процесса, имеют в виду только высоковакуумные и сверхвысоковакуумные насосы, игнорируя насосы низкого и среднего вакуума.

В химической, пищевой, электротехнической промышленности боль­шое место занимают процессы, проводимые при низком и среднем вакуу­ме: сушка, фильтрование, перегонка, пропитка продуктов. Все они связаны о выделением больших количеств парсд, квторые необходимо удалить вакуумным насосом. Наиболее подходящими для этих целей явля­ются водоструйные, жидкостно-кольцевые насоси, использующиеся для со­здания вакуума определенные жидкости (чаще всего воду), а также пароэжекторные насосы, где рабочим телом является пар (чаще всего во­дяной) .