上个月我去光伏行业一个客户现场处理故障,一台用了两年的鲍斯干式螺杆真空泵,抽速一直达不到拉晶工序要求,真空度上不去,每天都出好几炉废品,厂家售后已经来换了易损件还是没解决,现场主管急得找不到头绪。很多人遇到抽速不够,第一反应就是泵坏了要换,其实十几年修下来我发现,抽速不够的原因五花八门,不一定是泵本身的质量问题。先从原理说清楚:抽速就是真空泵在单位时间内能抽走的气体体积,标称抽速是泵入口在特定进口压力下测得的数值,实际使用中如果抽速不够,本质就是实际抽走气体的能力达不到你的工艺要求,我们只要按步骤一步步排查,大部分问题都能找到根源。
我敢说,80%以上抽速不够的故障,问题出在真空系统,不是出在真空泵本身。真空系统是靠密封获得低于大气压的环境,如果有漏点,外界大气不断漏进系统,真空泵需要不停抽走漏进来的空气,自然就没有多余的能力抽走系统里原有的气体,表现出来就是抽速不够,真空度升不上去。
很多刚入行的工程师一上来就拆泵,折腾大半天最后发现是法兰密封圈老化漏了,白费功夫。正确的漏率排查方法很简单:先把真空泵和真空腔之间的阀门关上,给系统保压,观察10到30分钟,如果真空度的上升幅度超过了你的工艺允许范围,就说明系统存在漏点。找漏点可以用丙酮或者乙醇喷在焊缝、法兰接头、动密封这些位置,如果喷上去之后真空度突然变好了一点,就说明这个位置就是漏点,处理就行。
我之前遇到半导体车间一台莱宝油旋片泵抽速不够,保压测试发现漏率超标,查了一圈最后发现是观察窗的密封圈年久老化,有一条细裂纹,换了个几十块钱的密封圈,抽速立刻恢复正常,比换泵省了几万块。
排除了系统漏,接下来就要看泵本身的状态了,不同结构的泵,问题点不一样。
对于油式真空泵(比如油旋片泵、油增压泵)来说,最常见的就是泵油污染变质。泵油在泵里面既要起到润滑,还要起到密封间隙的作用,如果泵油被可凝性蒸汽污染,粘度下降,密封能力就会变差,内漏增加,抽速自然就掉了。这种情况换一瓶合格的真空泵油,多半就能解决问题。如果换油之后抽速还是不够,那就要考虑内部零件磨损了,比如油旋片泵的旋片和泵腔磨损,配合间隙从正常的0.01~0.05mm磨到超过0.1mm,抽速能下降15%以上,这种情况就需要更换旋片甚至泵腔了。
对于干式真空泵(比如干式螺杆泵、爪式泵)来说,最常见的问题是转子积灰或者转子间隙磨损。像光伏、半导体行业,被抽气体里经常含有粉尘、颗粒物,时间长了就会附着在转子表面,不仅会增大转子转动阻力,降低实际转速,还会改变转子间隙,导致内漏增加,抽速下降。另外,干式螺杆泵的同步齿轮磨损后,转子之间的啮合间隙变大,也会导致抽速持续下降。我上次处理的那台光伏现场的螺杆泵,最后就是拆开清理了转子上的硅粉尘,调整了同步齿轮间隙,抽速就恢复到了标称值,根本不用换零件。
还有一种情况,就是从一开始泵就没选对,属于假性抽速不够,不是泵坏了,是泵根本满足不了工艺要求。很多用户选型的时候有个误区,只看极限真空度,不看工作点的抽速。比如你的工艺是真空镀膜,工作压力要求维持在1Pa,需要抽速150L/s,结果选了一台极限真空能到0.1Pa,但在1Pa工作点下实际抽速只有80L/s,那抽速肯定不够,这种情况不管怎么修泵都没用,只能换泵或者再加一台泵。
还有一种系统设计的问题,就是入口管路选型不对。很多设计人员只看泵口直径,直接配同直径的管路,忽略了管路长度和阻力的影响。如果管路太细太长,弯头还多,气体流动阻力就会变大,泵入口实际抽速会比标称抽速低30%以上,到了真空腔的抽速自然满足不了要求。另外,入口过滤器堵塞也是很常见的管路问题,很多粉尘多的工况,过滤器半年不换,堵得差不多了,抽速自然上不去。
遇到抽速不够,按这个顺序一步步来,少走弯路:
做真空行业这么久,我发现大部分抽速不够的故障,都出在日常维护不到位,或者系统设计初期就没做好核算。苏州嘉科在给客户做选型方案的时候,都会针对不同工况做抽速核算和管路阻力计算,从源头避免这类问题,有兴趣可以看看www.nvsvs.com。其实抽速不够不一定就是泵的质量问题,按步骤排查,很多小问题就能解决,不用动辄换泵,能省不少成本。
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