Масло для вакуумных насосов

Масла для вакуумных насосов

Виноградов М.Л.¹, Кострин Д.К.²

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» ²

ООО «ВАКТРОН» ¹, официальный представитель Ulvac и Moresco в РФ

mv@vactron.org

Рекомендации по выбору и порядку замены масла для вакуумного насоса приведены в данном обзоре. Рассмотрены масла для пластинчато-роторных, плунжерных насосов, для бустерных насосов типа Рутса и высоковакуумных диффузионных и эжекторных насосов. Помимо масел для чистых лабораторных применений приведены марки масел, адаптированных для откачки паров воды, твердых частиц, кислорода и агрессивных веществ.

Специалисту, работающему с вакуумным оборудованием, необходимо обладать навыками оценки состояния рабочей жидкости в вакуумном насосе для проведения своевременной её замены. Корректный выбор и регулярная замена масла – это необходимое условие долговременной и устойчивой работы насоса и всей вакуумной установки.

Рабочие жидкости вакуумных насосов делятся на две группы:

• масла для механических насосов, например пластинчато-роторных и бустерных насосов типа Руста;
• масла для высоковакуумных струйных насосов, таких как диффузионные или бустерные эжекторные насосы.

По химическому происхождению масла для насосов бывают минеральные и синтетические. Перед выбором оптимального масла для вашей сферы применения следует провести диагностику состояния масла, залитого в вакуумный насос в настоящий момент.

Оценка состояния масла в насосе

Свойства вакуумного масла меняются не только от загрязнений и насыщения водой, но и со временем в течении эксплуатации и даже хранения. Для достижения в технологическом процессе давления, близкого к предельному давлению насоса, всегда следите за маслом и проводите его замену с требуемой периодичностью. Оценка состояния масла в вакуумном насосе может быть выполнена с использованием цветовой таблицы, приведенной на рисунке 1.

Рис 1. – Цветовая таблица для оценки состояния масла в насосе

Таблица 1.

Шкала определения состояния вакуумного масла по цветовой таблице

Периодичность замены масла в насосе

Подобно как это происходит с маслом в двигателе автомобиля, вакуумное масло при эксплуатации деградирует, насыщается частицами пыли и влагой, превращается в эмульсию, темнеет и теряет свои рабочие свойства. Инженерам и техническим специалистам, работающим с вакуумными насосами, важно проверять уровень и цвет масла в насосе. Пропуск регламентной замены масла влечет за собой дорогостоящее техническое обслуживание или необходимость покупки нового насоса.

Периодичность замены масла указывается производителем вакуумного насоса в инструкции по эксплуатации. При этом срок использования масла должен быть скорректирован в соответствии с технологическим процессом, с учетом условий эксплуатации насоса. В насосах для измерительного и аналитического оборудования, в лабораторных установках масло рекомендуется менять каждые шесть месяцев или каждые 3000 моточасов.

Промывка насоса от загрязнений

Достигаемое вакуумным насосом давление напрямую зависит от качества масла в насосе. Если в процессе эксплуатации вы заметили, что давление откачки ухудшается, закройте изолирующий клапан на входе насоса и измерьте давление, которое достигает насос при работе «без нагрузки». Если результат неудовлетворительный, и давление значительно отличается от паспортной характеристики насоса, то выполните замену масла.

При интенсивном использовании насоса, на стенках насоса внутри корпуса и участках маслораспределительного тракта, могут скапливаться остаточные продукты технологического процесса в виде отложений шлака, грязи и влаги. Как правило, данные отложения имеют высокое давление паров и негативно сказываются на работе насоса.

По этой причине процедура замены масла подразумевает необходимость выполнить операцию промывки насоса. Для промывки следует использовать только вакуумное масло – новое или очищенное и профильтрованное использованное масло, свободное от влаги и твердых частиц.

Промывка заключается в многократных операциях слива масла из насоса для вымывания остаточных продуктов из корпуса насоса. По завершении промывки следует залить новое вакуумное масло, соответствующее по характеристикам типу насоса и технологическому процессу.

Порядок замены масла на примере механического насоса

При откачке токсичных и опасных газов, не только сам насос, но и рабочие жидкости – вакуумные масла, использовавшиеся при эксплуатации насоса – становятся токсичными. При заливке масла, используйте средства индивидуальной защиты, такие как резиновые перчатки.

Последовательность операций для замены масла следующая

1. Перед сливом масла следует дать поработать насосу с открытым «на атмосферу» портом откачки 5 секунд. Это позволит более эффективно слить масло из насоса.
2. Отсоедините трубки или другие элементы на выхлопе насоса, оставив выхлоп насоса свободным. Откройте сливной кран или открутите маслосливную пробку на корпусе насоса. Слейте масло самотеком в заранее приготовленную емкость для масла, соблюдая меры предосторожности.
3. Закройте сливной клапан или закрутите маслосливную пробку на корпусе насоса. Добавьте требуемое количество нового масла в насос через маслоналивное отверстие. Включите насос на несколько минут и следите за состоянием масла. Если масло становится загрязненным, остановите насос и слейте отработанное масло. Затем долейте следующую партию свежего масла, повторяя последовательность операций. Может потребоваться выполнить данные действия несколько раз, пока промывка насоса не завершится окончательно.
4. По окончании промывки залейте свежее масло, подключите насос к трубопроводам входа и выхлопа. Включите насос, прогрейте его до требуемой температуры и проверьте значение достигаемого давления.
5. Если насос не обеспечивает требуемое давление после смены масла, или промывка насоса не дает результата, и масло становится загрязненным очень быстро, необходимо выполнить капитальный ремонт насоса в специализированном сервис-центре.

Критерии выбора масла для механического насоса

Идеальное масло для вакуумного насоса должно обладать следующими характеристиками:

• низкое давление насыщенного пара;
• вязкость, стабильная в рабочем диапазоне температур;
• устойчивость химического состава, в том числе при высоких температурах;
• инертность и нетоксичность;
• малая способность растворять газы:
• минимальная стоимость.

Рабочие жидкости синтетического происхождения превосходят по техническим характеристикам минеральные масла. Синтетическое масло имеет более точно воспроизводимые характеристики и устойчивый химический состав. Для высоковакуумных струйных насосов в настоящее время рекомендуется использовать только синтетические масла.

Минеральные масла, в свою очередь, обладают более низкой стоимостью. В таблице 2 приведены рекомендации по выбору масла для вакуумного насоса для определенных сфер технологического применения. 

Таблица 2.

Определение масла для вакуумного насоса в различных сферах применения

Заключение

Для форвакуумного насоса, если он эксплуатируется в нормальных условиях и работает с неагрессивными газами, может применяться минеральное масло.

• Для малогабаритных форвакуумных насосов с быстротой откачки менее 500 л/мин рекомендуются масла Moresco Neovac MR-100, Ulvoil SMR-100 и R-4. Их кинематическая вязкость составляет 50 мм²/с, а давление насыщенного пара – не более 10^-2 Па.
• Для форвакуумных насосов с быстротой откачки от 500 до 10000 л/мин – масла Moresco Neovac MR-200, Ulvoil MR-200 и R-7. Вязкость масел типа MR-200 составляет 70 мм²/с, давление пара – ниже 10^-3 Па.
• Для крупных насосов с быстротой откачки более 10000 л/мин предназначается масло Moresco Neovac MR-250, вязкость – 105 мм²/с, давление пара – не более 10^-3 Па.
• При откачке паров воды – Moresco Neovac MR-200A и Moresco Neovac MR-250A, соответственно.
• При вакуумировании объемов с абразивными частицами – MorescoNeovacST-200.

Синтетическое вакуумное масло необходимо в работе при высоких нагрузках и температурах, а также при воздействии агрессивных сред, кислорода и смесей с хлоридами и фторидами.

• Синтетическое масло для механических насосов с быстротой откачки менее 500 л/мин с антиокислительными добавками и устойчивостью к активным газам – Moresco Neovac SA-L и Ulvoil R-2 (вязкость – 30 мм²/с, давление насыщенного пара – ниже 4^.10^-4 Па).
• Moresco Neovac SA-M – это рабочая жидкость с антикоррозионными свойствами. Оно предназначено для насосов средней быстроты откачки, в том числе для полупроводниковой и холодильной промышленности (вязкость – 64 мм²/с, давление пара – ниже 4^.10^-4 Па).
• Масло вакуумное Moresco Neovac SA-H – это синтетическое масло для крупных насосов с быстротой откачки от 10000 л/мин. Данное масло применяется в насосах с масляным уплотнением для откачки активных газов, паров кислот на процессах травления, в процессах химического осаждения из паровой фазы LPCVD, на высоких температурах и нагрузках (вязкость – 95 мм²/с, давление пара ниже 4^.10^-5 Па).

Масла для высоковакуумных струйных насосов должны быть подобраны особенно тщательно. В данной сфере используются силиконовые масла. Основными требованиями к ним являются низкое давление пара, высокая термическая стабильность, высокая устойчивость к атмосферному кислороду при нагревании, высокая молекулярная масса, отсутствие горючести и токсичности.

Масло для бустерных эжекторных насосов – Moresco Neovac DB-12 (вязкость – 24 мм²/с, давление насыщенного пара – не более 6^.10^-4 Па, температура вспышки 212 ^oC, молекулярная масса 335). Бустерные масляные насосы применяются на вакуумных печах и установках, требующих откачки больших потоков и максимальной производительности в диапазоне давлений рабочего вакуума до 0,1 Па. Данные насосы широко применяются в металлургии, а также в химическом производстве и на установках напыления на рулонные материалы.

Масло для диффузионных насосов общего применения – Moresco Neovac SX (вязкость – 22 мм²/с, давление насыщенного пара – не более 7^.10^-6 Па, температура вспышки 235 ^oC, молекулярная масса 394). Диффузионные насосы отличаются от бустерных эжекторных насосов возможностью откачки до более низкого предельного остаточного давления, поэтому требования к давлению паров масла для диффузионных насосов выше.

Масло с повышенной температурной стойкостью для диффузионных насосов – Moresco Neovac SY (вязкость – 26 мм²/с, давление насыщенного пара – не более 1^.10^-6 Па, температура вспышки 240 ^oC, молекулярная масса 422). Это синтетическое масло, устойчивое к окислению при высоких температурах и к загрязнениям откачиваемой среды.

Замена масла должна производиться согласно инструкции по эксплуатации насоса с учетом особенностей сферы применения, но не реже, чем каждые шесть месяцев или каждые 3000 моточасов. В насосах аналитического оборудования в лабораторных условиях масло рекомендуется менять каждые шесть месяцев. Это справедливо для масс-спектрометрических течеискателей, микроскопов, спектрометров, хроматографов и другого высокотехнологичного оборудования, работающего с неагрессивными газами. Промышленное применение и активная откачиваемая среда вызывают необходимость в более частой смене рабочей жидкости вакуумного насоса.

Литература

1. A. N. Yarmonov, Basics of vacuum technique and technology (Publishing House of Perm State Technical University, Perm, 2010).
2. Vinogradov M. L., Kostrin D. K. Characteristics, rules of replacement and operation of vacuum pump oils //AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing, 2019. – Т. 2089. – №. 1. – С. 020021.
3. L. M. Ammosova, A. B. Zeitlin and A. T. Shiryaev, Working fluids for vacuum pumps (Central Science Technical Institute of Oil and Chemical Engineering, Moscow, 1989).
4. M. L. Vinogradov, V. T. Barchenko, A. A. Lisenkov, D. K. Kostrin and N. A. Babinov, Gas Permeation through Vacuum Materials, Vakuum in Forschung und Praxis 3, 26–29 (2015)