Пластинчато-роторные (маслозаполненные) вакуумные насосы популярны во многих применениях благодаря работе без воды и компактной конструкции. Но одно из самых уязвимых мест таких насосов — то, что происходит, когда откачиваемый газовый поток содержит водяной пар: этот пар может попасть в контакт с маслом насоса и со временем ухудшить его свойства. Для управления этим в пластинчато-роторных насосах используется функция, называемая «газобалласт». В этой статье мы разберём, что такое газобалласт, как он работает и почему он важен в процессах с водяным паром.
Содержание
- Почему водяной пар создаёт проблемы в пластинчато-роторном насосе?
- Что такое газобалласт и как он работает?
- Почему газобалласт немного снижает уровень вакуума?
- Что означает значение максимальной производительности по водяному пару?
- Когда включать и выключать газобалласт?
- Как газобалласт влияет на срок службы масла?
- Часто задаваемые вопросы
Почему водяной пар создаёт проблемы в пластинчато-роторном насосе?
Пластинчато-роторный насос для сжатия использует масляную плёнку, заполняющую объём между ротором и корпусом. Это масло обеспечивает герметичность, смазывает подвижные детали и отводит часть тепла, выделяющегося при сжатии. Когда во всасываемом газовом потоке присутствует водяной пар, возникает конкретный риск: по мере уменьшения объёма газа при сжатии парциальное давление водяного пара в нём растёт. Если это парциальное давление достигает или превышает давление насыщенных паров воды при данной температуре, пар конденсируется в жидкость.
Когда такая конденсация происходит внутри насоса, до выброса газа, это становится серьёзной проблемой: сконденсировавшаяся вода смешивается с маслом насоса. Вода, попавшая в масло, ослабляет его смазывающие свойства, меняет вязкость, создаёт условия для коррозии внутренних поверхностей и со временем может потребовать более раннюю замену масла. Поэтому пластинчато-роторным насосам, работающим на процессах с содержанием пара, нужен механизм для предотвращения такой конденсации.
Что такое газобалласт и как он работает?
Газобалласт — это система клапана и канала, подающая контролируемое количество сухого атмосферного воздуха в камеру сжатия до завершения процесса сжатия. Этот дополнительный воздух поступает в камеру сжатия на определённом этапе цикла сжатия, ещё до того, как газ достигнет точки максимального сжатия.
Логика здесь простая: сухой воздух, добавленный в систему, увеличивает общий объём газа в камере. Поскольку общий объём растёт, парциальное давление того же количества водяного пара остаётся ниже давления насыщения даже в точке максимального сжатия. В результате водяной пар выводится через выпускной патрубок в газовой фазе, не конденсируясь внутри насоса, — и в масло попадает мало воды или не попадает вовсе.
Почему газобалласт немного снижает уровень вакуума?
Эта защита, которую даёт газобалласт, не обходится бесплатно. Подача дополнительного воздуха в камеру сжатия немного снижает предельный уровень вакуума, которого может достичь насос, поскольку в систему добавляется дополнительная внешняя газовая нагрузка. Эта закономерность ясно видна в таблице пластинчато-роторных вакуумных насосов Gücüm Pompa: при закрытом газобалласте насосы способны достигать 0,5 мбар (у меньших моделей — 1 мбар), а при открытом газобалласте это значение для всех моделей возрастает до 1,5 мбар.
Эта разница — прямое следствие принципа работы газобалласта: при открытом балласте насос выходит на несколько «более мелкий» вакуум, но взамен получает защиту от водяного пара. Поэтому газобалласт задуман как элемент управления, который включают и выключают по необходимости, а не оставляют постоянно открытым.
Что означает значение максимальной производительности по водяному пару?
В таблице пластинчато-роторных вакуумных насосов Gücüm Pompa для каждой модели также указано значение «Максимальное количество водяного пара (кг/ч)». Оно показывает, сколько килограммов водяного пара в час насос способен безопасно вывести при открытом газобалласте без риска конденсации. Согласно каталогу, это значение варьируется от скромных 0,1 кг/ч у небольшой модели GPM 11 до 5,7 кг/ч у более крупной модели GPM 308.
Этот показатель важен при выборе насоса для процесса: если паровая нагрузка процесса превышает максимальную производительность по водяному пару выбранной модели, риск внутренней конденсации может сохраниться даже при открытом газобалласте. Поэтому модель стоит выбирать, ориентируясь не только на производительность в м³/ч, но и на это значение по водяному пару.
Когда включать и выключать газобалласт?
Газобалласт обычно держат открытым в периоды высокой влажности или паровой нагрузки процесса — прежде всего в начале цикла откачки, когда система ещё близка к атмосферному давлению, а содержание влаги максимально. По мере продвижения откачки и снижения влажности в системе газобалласт можно закрыть, чтобы насос достиг более глубокого вакуума.
В некоторых применениях, где процесс непрерывно связан с влажным или насыщенным паром газом, правильным решением может быть постоянно открытый газобалласт — с определённой потерей предельной глубины вакуума ради защиты масла. Правильный подход зависит от профиля влажности процесса и целевого уровня вакуума.
Как газобалласт влияет на срок службы масла?
Правильное и регулярное использование газобалласта напрямую влияет на срок службы масла насоса. Попадание воды в масло — это не разовая проблема: со временем оно может привести к потере смазывающей способности масла, коррозии внутренних поверхностей и преждевременному износу таких деталей, как подшипники и уплотнения. Открытие газобалласта в нужные моменты помогает снизить риск такой деградации.
В качестве меры обслуживания, если в масле насоса уже накопилась некоторая влага, работа насоса без нагрузки в течение некоторого времени при открытом газобалласте может помочь вывести эту влагу за счёт испарения. Это общий принцип обслуживания; конкретную продолжительность и процедуру следует уточнять по руководству по эксплуатации Gücüm Pompa.
Часто задаваемые вопросы
Нужно ли всегда держать газобалласт открытым?
Нет. Поскольку газобалласт немного снижает уровень вакуума, его рекомендуется открывать только при риске водяного пара или влаги. Если газовый поток процесса полностью сухой или требуется максимально глубокий вакуум, газобалласт можно закрыть.
Почему при открытом газобалласте насос достигает менее глубокого вакуума?
Газобалласт подаёт дополнительный сухой воздух в камеру сжатия, чтобы предотвратить конденсацию водяного пара, но поскольку этот дополнительный воздух добавляет системе газовую нагрузку, предельный уровень вакуума, которого может достичь насос, немного повышается (становится менее глубоким). Это естественное следствие принципа работы газобалласта.
Что происходит, если паровая нагрузка превышает производительность насоса?
Если паровая нагрузка процесса превышает указанную в каталоге максимальную производительность по водяному пару выбранной модели, риск конденсации внутри насоса может сохраниться даже при открытом газобалласте. В этом случае стоит рассмотреть выбор модели с более высокой производительностью по пару или предварительную осушку процесса.
Как понять, что в масло попала вода?
Изменение цвета или внешнего вида масла — помутнение, молочный оттенок — частый признак попадания воды. В этом случае проверка масла и его замена при необходимости важны для защиты внутренних деталей насоса.
