Phân tích ngắn gọn về ứng dụng của tổ hợp bơm chân không Roots

Đối với hầu hết các điều kiện làm việc, tổ hợp bơm chân không roots với bơm vòng chất lỏng làm bơm sơ cấp cho thấy những ưu điểm nổi bật so với các loại bơm chân không khác.

Chúng có thể loại bỏ lượng lớn hơi nước ngưng tụ. Chúng phù hợp với các tình huống mà bơm cơ khí bịt dầu có công suất hạn chế đối với hơi, môi trường xử lý làm suy giảm dầu bơm, hoặc việc nhiễm dầu bên trong hệ thống chân không bị cấm.

Các tổ hợp Suc được áp dụng rộng rãi cho xử lý chân không trong ngành hóa chất và dược phẩm, sấy chân không trong sản xuất thực phẩm, hệ thống chân không thử nghiệm mô phỏng độ cao. Hai cấu hình chính là loại một cấp và loại ba cấp nối tiếp. Hiệu suất thực tế bị ảnh hưởng bởi môi trường, nhiệt độ nước, chất lượng lắp ráp và các điều kiện hiện trường khác.

Nguyên lý hoạt động và giới hạn hiệu suất của tổ hợp roots-bơm vòng chất lỏng một cấp

Bơm sơ cấp vòng chất lỏng tạo ra chân không sơ bộ cần thiết cho hoạt động của bơm chân không roots.

Áp suất đầu vào thấp hơn (chân không cao hơn) do bơm vòng chất lỏng tạo ra giúp giảm áp suất xả của bơm chân không Roots. Điều này đảm bảo hoạt động ổn định của bơm chân không Roots và cải thiện hiệu suất bơm tổng thể của thiết bị.

Một bơm vòng chất lỏng một cấp điển hình đạt được chân không tối đa khoảng 30 mbar.

Bơm chân không Roots chỉ chịu được một dải chênh lệch áp suất hẹp. Bơm Roots kích thước lớn đặt ra yêu cầu cao hơn về mức chân không sơ bộ.

Bị hạn chế bởi hiệu suất phần cứng, bơm vòng chất lỏng một cấp thực tế chỉ phù hợp với bơm Roots cỡ nhỏ và vừa.

Khi bơm Roots kích thước lớn, lưu lượng lớn được ghép cưỡng bức với bơm vòng chất lỏng một cấp, chân không sơ bộ không thể đạt đến ngưỡng hoạt động tối thiểu.

Chênh lệch áp suất quá mức gây ra tăng đột biến tải động cơ và dừng bảo vệ thường xuyên.

• Lợi thế

• Phần cứng tổng thể đơn giản với ít thân bơm, đường ống và van hơn

• Ít điểm rò rỉ tiềm ẩn và yêu cầu thấp về tay nghề lắp ráp tại hiện trường

• Hạn chế các hạng mục kiểm tra định kỳ dẫn đến khối lượng bảo trì thấp

• Dễ dàng chẩn đoán sự cố cho kỹ thuật viên tại hiện trường để nhanh chóng xác định các bất thường cơ bản

• Hạn chế

• Độ chân không tối đa rõ ràng được thiết lập bởi hiệu suất của bơm sơ cấp

• Chỉ tương thích với bơm roots cỡ nhỏ và trung bình

• Dễ bị quá tải do chênh lệch áp suất và tự động ngắt bảo vệ trong các quy trình lưu lượng cao

• Không thể đáp ứng các chỉ tiêu sản xuất cho các quy trình yêu cầu độ chân không cao hơn

Cấu trúc và đặc tính vốn có của tổ hợp ba cấp nối tiếp Roots‑Liquid‑Ring

Một bơm roots độc lập cung cấp độ chân không tối đa tương đối thấp.

Khi kết hợp với bơm vòng chất lỏng một cấp, phạm vi hoạt động của nó bị hạn chế. Độ chân không tối đa của toàn bộ tổ hợp thường không đáp ứng được một số yêu cầu quy trình.

Một tổ hợp ba cấp được tạo thành từ hai bơm roots mắc nối tiếp cộng với một bơm sơ cấp vòng chất lỏng có thể nâng cao đáng kể độ chân không tối đa của toàn bộ hệ thống.

Khí được tăng áp từng bước bởi hai bơm roots. Khí đầu ra của bơm thứ nhất chảy vào bơm thứ hai để nén tiếp.

Nhờ sự chồng tầng hai cấp, hệ thống phá vỡ giới hạn chân không của bố trí một cấp và mở rộng phạm vi chân không làm việc.

• Lợi thế

• Đạt được chân không tối đa cao hơn cho toàn bộ hệ thống

• Mở rộng phạm vi chân không áp dụng để đáp ứng các yêu cầu quy trình khắt khe

• Hạn chế

• Tăng độ phức tạp phần cứng với nhiều thân bơm, đường ống và điểm đo cảm biến hơn

• Nhiều điểm rò rỉ tiềm ẩn hơn, đặt ra tiêu chuẩn nghiêm ngặt cho hàn và lắp ghép mặt bích

• Nhiều hạng mục kiểm tra hơn dẫn đến khối lượng bảo trì hàng ngày nặng hơn

• Quy trình vận hành thử kéo dài hơn, yêu cầu kiểm tra từng bước các thông số chênh áp đa cấp

Rò rỉ đường ống nhỏ có ảnh hưởng không đáng kể trong điều kiện chân không thô. Trong điều kiện chân không trung bình mà các tổ máy ba cấp hướng tới, rò rỉ nhỏ sẽ làm suy giảm đáng kể hiệu suất chân không thực tế.

Tác động của môi trường quy trình lên hiệu suất tổng thể của thiết bị

Các thiết bị chân không vòng lỏng có gốc giống nhau hoạt động khác nhau khi xử lý khí có thành phần khác nhau.

Lượng lớn hơi nước sinh ra từ các quy trình là một trong những kịch bản làm việc phổ biến nhất. Lượng hơi nước tăng lên làm tăng tải ngưng tụ lên bơm sơ cấp vòng lỏng.

• Hơi nước

• Lượng hơi đầu ra cao hơn làm tăng tải bơm sơ cấp và làm suy yếu khả năng tạo chân không sơ bộ

• Chân không sơ bộ bị suy giảm truyền xuống các bơm roots và làm giảm tốc độ bơm tổng thể

• Tiếp xúc lâu dài với hơi nặng làm tăng tốc độ suy thoái chất lỏng làm việc và yêu cầu thay thế chất lỏng định kỳ

• Chất bay hơi ăn mòn nhẹ

• Dần dần ăn mòn cánh quạt, buồng bơm và bề mặt làm kín

• Vận hành lâu dài gây mài mòn linh kiện và suy giảm hiệu suất dần dần

• Xử lý chống ăn mòn cho các bộ phận tiếp xúc với chất lỏng là bắt buộc đối với môi trường ăn mòn nặng

• Các hạt bụi rắn

• Bụi xâm nhập vào buồng bơm mài mòn rôto và buồng bơm, làm tăng khe hở bên trong

• Khe hở mở rộng gây ra dòng khí ngược và làm suy yếu hiệu suất bơm

• Cần lắp đặt thiết bị lọc ở đầu vào để giảm mài mòn linh kiện

Các biến số do môi trường và điều kiện phụ trợ mang lại

Nhiều người dùng chỉ tham khảo các thông số trong bảng dữ liệu mà bỏ qua cách môi trường bên ngoài thay đổi hiệu suất thiết bị trong thực tế.

• Điều kiện nước làm mát tuần hoàn

• Nhiệt độ nước đầu vào cao hơn trực tiếp làm giảm độ chân không có thể đạt được của bơm vòng lỏng

• Nước có tỷ lệ cáu cặn cao làm tắc nghẽn kênh dẫn dòng và tiếp tục giảm sản lượng thiết bị

• Lưu lượng nước làm mát không đủ làm mất ổn định quá trình tạo vòng lỏng và gây dao động chân không sơ bộ

• Yếu tố độ cao

• Áp suất khí quyển thấp hơn ở độ cao lớn vốn dĩ làm suy yếu khả năng hút chân không sơ bộ của bơm vòng lỏng

• Sao chép cấu hình ở vùng thấp có thể dẫn đến chân không sơ bộ không đủ

• Điều kiện lắp đặt đường ống

• Quá nhiều khuỷu ống hoặc đường kính ống quá nhỏ làm tăng trở lực dòng khí

• Ngay cả máy bơm nguyên vẹn cũng sẽ cung cấp công suất bơm hiệu quả giảm xuống các buồng xử lý

Hiệu suất thực tế trong nhiều kịch bản ứng dụng công nghiệp

Kịch bản xử lý chân không hóa chất

Các dây chuyền tổng hợp hóa học, tách vật liệu và thu hồi dung môi liên tục tạo ra hơi nước và các chất bay hơi ăn mòn nhẹ.

• Các đơn vị xử lý trực tiếp hỗn hợp khí quy trình này mà không cần phần cứng tiền xử lý đắt tiền trong điều kiện tiêu chuẩn.

• Hỗ trợ vận hành liên tục không nghỉ phù hợp với chu kỳ sản xuất quy mô lớn của nhà máy

• Cần có biện pháp chống ăn mòn cho các bộ phận bơm tiếp xúc với chất lỏng khi xử lý môi chất có tính ăn mòn cao

• Sau khi dừng máy trong sản xuất gián đoạn theo mẻ, cần xả khí buồng bơm để tránh ngưng tụ môi chất còn sót lại

Quy trình sản xuất dược phẩm

Các bước cô đặc và tinh chế trung gian trong sản xuất dược phẩm đòi hỏi yêu cầu nghiêm ngặt về độ sạch của vật liệu.

• Tạp chất dầu có thể làm hỏng toàn bộ lô sản xuất và gây tổn thất kinh tế đáng kể

• Đường hút khí không dầu giúp giảm nguy cơ nhiễm dầu và đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất dược phẩm

• Theo dõi chu kỳ thay thế chất lỏng vòng đệm cho các quy trình tạo ra hơi dung môi

• Bề mặt thiết bị và các mối nối ống phải dễ vệ sinh để đáp ứng quy định quản lý phòng sạch

Sấy chân không trong chế biến thực phẩm

Khử nước thực phẩm và đông khô yêu cầu môi trường chân không trung bình ổn định và không có tiếp xúc dầu với nguyên liệu thô.

• Bơm tổ hợp Roots–vòng chất lỏng vận hành trơn tru với dao động áp suất nhỏ

• Không có sương dầu lọt vào buồng và đáp ứng các yêu cầu kiểm soát vệ sinh thực phẩm

• Thay chất lỏng làm việc bị nhiễm bẩn kịp thời khi xử lý hơi chứa cặn đường hoặc protein

Kịch bản thử nghiệm mô phỏng độ cao lớn

Buồng thử nghiệm mô phỏng hàng không vũ trụ phụ thuộc vào tốc độ bơm cao để hút không khí và tái tạo điều kiện áp suất thấp ở độ cao lớn.

• Bơm chân không Roots cung cấp tốc độ bơm thể tích cao để giảm áp nhanh trong buồng

• Kết hợp với bơm sơ cấp vòng chất lỏng, cụm bơm xử lý hơi thoát ra trong quá trình thử nghiệm và ổn định điều kiện thử nghiệm mô phỏng

• Kiểm tra toàn bộ vòng chân không để phát hiện rủi ro rò rỉ giữa các chu kỳ thử nghiệm