Stanowisko pompowe Rootsa z pompą bezolejową seria CombiLine WHPfeiffer Vacuum GmbH
Stanowisko pompowe Rootsa jest kompletnym układem próżniowym, w którym pompa Rootsa współpracuje z odpowiednio dobraną pompą próżni wstępnej. Układ może obejmować również armaturę, rurociągi, pomiar ciśnienia, zabezpieczenia i automatykę sterującą.
Parametry stanowiska wynikają z charakterystyki całego toru pompowania, a nie tylko z nominalnych szybkości obu pomp. Przy doborze należy uwzględnić zakres ciśnień, objętość komory, wymagany czas odpompowania, obciążenie gazowe, przewodność instalacji i dopuszczalną różnicę ciśnień pompy Rootsa.
Budowa stanowiska pompowego Rootsa
Typowe stanowisko jest układem dwustopniowym: pompa Rootsa zwiększa szybkość pompowania w odpowiednim zakresie ciśnień, a pompa próżni wstępnej zapewnia wymagane ciśnienie po jej stronie tłocznej.
| Element | Funkcja |
|---|---|
| Pompa Rootsa | zwiększa szybkość pompowania w zakresie niskiej i średniej próżni |
| Pompa próżni wstępnej | zapewnia odpowiednie ciśnienie po stronie tłocznej pompy Rootsa |
| Rurociągi i armatura | łączą elementy układu i decydują o jego przewodności |
| Pomiar ciśnienia | umożliwia kontrolę procesu i punktów załączenia poszczególnych stopni |
| Zawory | umożliwiają odcinanie, napowietrzanie i sterowanie przepływem |
| Sterowanie | realizuje sekwencję pracy, regulację prędkości i zabezpieczenia |
| Rama / konstrukcja | integruje układ mechanicznie i umożliwia jego instalację jako kompletnego zespołu |
Dobór pompy Rootsa
Pompa Rootsa nie powinna być dobierana wyłącznie na podstawie największej dostępnej szybkości pompowania. Istotne są charakterystyka S(p), dopuszczalna różnica ciśnień Δp, wymagany zakres pracy i charakter procesu.
W zależności od aplikacji stanowisko może wykorzystywać m.in. pompy HiLobe, OktaLine lub inne przemysłowe pompy Rootsa.
| Kryterium | Znaczenie |
|---|---|
| Szybkość pompowania S(p) | określa wydajność pompy w rzeczywistym punkcie pracy |
| Dopuszczalna Δp | ogranicza różnicę ciśnień między wlotem i wylotem pompy |
| Zakres prędkości obrotowej | w pompach regulowanych umożliwia dopasowanie wydajności do procesu |
| Rodzaj medium | wpływa na wymagane wykonanie, uszczelnienia i gaz zaporowy |
| Orientacja i przyłącza | wpływają na integrację pompy z instalacją |
| Sposób chłodzenia | musi odpowiadać obciążeniu cieplnemu pompy |
Zobacz pompy Rootsa · HiLobe · OktaLine
Dobór pompy próżni wstępnej
Pompa próżni wstępnej decyduje o ciśnieniu po stronie tłocznej pompy Rootsa i ma bezpośredni wpływ na punkt pracy całego stanowiska. Możliwe są zarówno układy olejowe, jak i suche.
| Pompa próżni wstępnej | Cechy układu |
|---|---|
| jednostopniowa pompa łopatkowa olejowa | duża wydajność, prosta konstrukcja, korzystna relacja wydajności do kosztu |
| dwustopniowa pompa łopatkowa olejowa | niższe ciśnienie końcowe układu |
| sucha pompa śrubowa | brak oleju w torze gazowym, dobre rozwiązanie dla procesów czystych i technologicznych |
| inna pompa procesowa | dobór indywidualny do medium, obciążenia gazowego i wymaganego ciśnienia |
Układ olejowy czy suchy
| Cecha | Roots + pompa olejowa | Roots + pompa sucha |
|---|---|---|
| Tor gazowy | kontakt medium z układem olejowym pompy próżni wstępnej | bez oleju w komorze pompowania |
| Koszt inwestycyjny | zwykle niższy | zwykle wyższy |
| Obsługa medium procesowego | odpowiednia dla wielu standardowych procesów | korzystna dla procesów czystych i wymagających |
| Ochrona przed kondensatem / pyłem | może wymagać separatorów i filtrów | również wymaga doboru do medium |
| Typowe zastosowanie | piece, obróbka cieplna, R&D, standardowe instalacje przemysłowe | coating, chemia, procesy czyste, wymagające media |
Nie ma jednego rozwiązania właściwego dla wszystkich procesów. Wybór technologii pompy próżni wstępnej powinien wynikać z wymaganego ciśnienia, rodzaju medium, intensywności pracy i kosztów eksploatacji.
Sterowanie i zabezpieczenia
Stanowisko Rootsa powinno być sterowane jako jeden układ. Szczególnie istotne jest niedopuszczenie do pracy pompy Rootsa przy nadmiernej różnicy ciśnień.
| Funkcja | Znaczenie |
|---|---|
| Pomiar ciśnienia po stronie ssawnej i tłocznej | określenie aktualnego punktu pracy i Δp |
| Punkt załączenia pompy Rootsa | uruchomienie stopnia przy bezpiecznym ciśnieniu |
| Regulacja prędkości | dopasowanie wydajności pomp regulowanych do procesu |
| Monitoring temperatury | ochrona przed przeciążeniem cieplnym |
| Kontrola silników i falowników | ochrona napędu i diagnostyka |
| Sekwencja zaworów | bezpieczne odpompowanie, odcięcie i napowietrzanie instalacji |
| Alarmy i blokady | reakcja na przekroczenie parametrów granicznych |
Czas odpompowania i rzeczywista szybkość pompowania
Nominalna szybkość pompy nie jest równa szybkości pompowania dostępnej przy komorze. Przewodność przewodów, zaworów, kolan, mieszków i innych elementów instalacji zmniejsza efektywną szybkość pompowania.
1 / Seff = 1 / Spompy + 1 / Cinstalacji
Dlatego zwiększenie nominalnej szybkości pompy Rootsa nie zawsze proporcjonalnie skraca czas odpompowania. Na rzeczywisty przebieg p(t) wpływają również objętość komory, charakterystyki S(p) obu pomp, przewodność instalacji, desorpcja powierzchni, nieszczelności, dopływ gazu procesowego oraz punkt załączenia pompy Rootsa.
Typowe konfiguracje stanowisk Rootsa
| Konfiguracja | Charakterystyka | Przykładowe zastosowanie |
|---|---|---|
| Roots + jednostopniowa pompa łopatkowa | duża wydajność i prosta konstrukcja | piece, suszenie, obróbka cieplna |
| Roots + dwustopniowa pompa łopatkowa | niższe ciśnienie końcowe | laboratoria, systemy wysokiej próżni jako tor próżni wstępnej |
| Roots + sucha pompa śrubowa | bezolejowy tor gazowy | coating, chemia, procesy technologiczne |
| Regulowane pompy | szeroki zakres regulacji i optymalizacja pracy | automatyczne instalacje procesowe |
| Układ wielostopniowy | duża szybkość pompowania i szeroki zakres pracy | duże komory i procesy o znacznym obciążeniu gazowym |
CombiLine – gotowe stanowiska Pfeiffer Vacuum
Rodzina CombiLine jest przykładem przemysłowych stanowisk Rootsa, w których pompa Rootsa, pompa próżni wstępnej i wyposażenie są dobierane jako kompletny system. Dostępne są konfiguracje olejowe i suche, wykorzystujące pompy HiLobe lub OktaLine.
| Rodzina | Przykładowa architektura |
|---|---|
| CombiLine RU | HiLobe + jednostopniowa pompa łopatkowa R5 |
| CombiLine RH | HiLobe + sucha pompa śrubowa COBRA |
| CombiLine WU | OktaLine + jednostopniowa pompa łopatkowa |
| CombiLine WD | OktaLine + dwustopniowa pompa łopatkowa DuoLine |
| CombiLine WH | OktaLine + sucha pompa próżni wstępnej |
Zastosowanie stanowisk pompowych Rootsa
| Obszar | Wymaganie procesu |
|---|---|
| Metalurgia próżniowa | duża szybkość pompowania i krótkie czasy odpompowania |
| Piece próżniowe | cykliczna praca w szerokim zakresie ciśnień |
| Suszenie i odgazowanie | duże obciążenie gazowe i pary |
| Technologie powłokowe | szybkie przygotowanie komory do procesu |
| Badania szczelności | krótki czas przygotowania obiektu do pomiaru |
| R&D | elastyczny zakres pracy i kontrola parametrów |
| Systemy wysokiej próżni | wydajny tor próżni wstępnej dla pomp wysokiej próżni |
Projektowanie stanowisk APVACUUM
Dobór stanowiska zaczyna się od parametrów procesu, a nie od wskazania konkretnego modelu pompy.
| Etap | Analizowane parametry |
|---|---|
| 1. Proces | gaz, temperatura, obciążenie gazowe, wymagane ciśnienie |
| 2. Komora | objętość, powierzchnia, wymagany czas odpompowania |
| 3. Pompa Rootsa | S(p), Δp, zakres prędkości, chłodzenie |
| 4. Pompa próżni wstępnej | charakterystyka S(p), ciśnienie końcowe, technologia |
| 5. Instalacja | średnice, długości, zawory, kolana, mieszki i przewodność |
| 6. Sterowanie | sekwencja pracy, pomiar, falowniki, zabezpieczenia |
| 7. Weryfikacja | przebieg p(t), efektywna szybkość pompowania i punkt pracy |
Wynikiem jest konfiguracja dopasowana do procesu: od prostego dwustopniowego zestawu pomp do kompletnego stanowiska ze sterowaniem i aparaturą pomiarową.
Dobór rozwiązania
APVACUUM projektuje i dobiera stanowiska pompowe Rootsa na podstawie parametrów komory, procesu, wymaganej szybkości pompowania i czasu odpompowania.
Zapytaj o dobór stanowiska pompowego Rootsa
