Celem pomp jest generowanie ciśnienia w celu przemieszczenia cieczy lub gazu do określonego miejsca. Istnieje jednak pewien wyjątek w postaci pomp próżniowych. Ich funkcją jest usuwanie gazów z zamkniętej przestrzeni, dążąc do stworzenia podciśnienia lub warunków zbliżonych do próżni. Ten proces jest niezbędny w różnorodnych procesach technologicznych.
Pompy próżniowe – informacje ogólne
Zasada działania pomp próżniowych oparta jest na różnych zjawiskach fizycznych: może być to praca wirników, które kierują powietrze lub gaz w kierunku wylotu. Łopatki wirnika, umieszczone asymetrycznie, podczas obrotów mogą sprężać powietrze. Gdy osiągnie się określone ciśnienie, zawór się otwiera, a sprężone powietrze wypływa na zewnątrz.
W przypadku pomp próżniowych z tłokiem membranowym poprzez nieustającą zmianę objętości przestrzeni dochodzi do zasysania a następnie sprężania i wyrzutu powietrza. Przy pompach próżniowych śrubowych ciecz lub gaz przemieszczana jest wzdłuż obracającej się śruby co powoduje wytworzenie się podciśnienia na wylocie. W niektórych pompach próżniowych wykorzystuje się olej jako ciecz do sprężania powietrza, co umożliwia jego usunięcie z układu razem ze zgromadzoną wilgocią.
Zastosowanie w przemyśle
Zastosowanie pomp próżniowych w przemyśle jest wszechstronne. Służą w chemii, petrochemii, farmacji, umożliwiając destylację próżniową, filtrację, suszenie itp. W energetyce usuwają gazy, transportują popioły i odpowietrzają. W obróbce skrawaniem wspierają techniki wykańczające i cieplne, np. piece próżniowe. Przydatne są również w procesach mycia, odolejania i czyszczenia przemysłowego.
W przemyśle spożywczym ewakuują gaz nieskraplający się, oczyszczają produkty, suszą liofilizacyjnie żywność, odgazowują wodę pitną do napojów czy podciśnieniowo transportują. Są nieodzowne w procesach mieszania, krojenia, segregacji i pakowania żywności.
Ponadto, te urządzenia odgrywają kluczową rolę w automatyzacji przemysłowej. W robotach przemysłowych napędzają chwytaki podciśnieniowe, unosząc zarówno małe przedmioty, jak drobna elektronika, i ciężkie elementy, jak tafle szkła czy pojazdy.
Zawsze coś może pójść nie tak
Jak widać, pompy próżniowe są obecnie powszechnie stosowane w przemyśle. Ich awaria lub problemy techniczne wiążą się z zatrzymaniem danego procesu co dla przedsiębiorstwa finalnie oznacza poważne straty finansowe.
Najczęściej spotykane przyczyny awarii to:
-
- Zabrudzenie filtrów – pompa traci wydajność
- Uszkodzenie zaworu regulacyjnego – pompa nie może osiągnąć wymaganej próżni
- Zatarcie łożysk – całkowite unieruchomienie
- Zużycie oleju, zabrudzenie filtrów – utrata wydajności
- Zużyty filtr wydechowy – „dymienie” pompy
Niemniej jednak, ponieważ głównym parametrem na jakim nam zależy to konkretne podciśnienie wytwarzane przez pompę próżniową, musimy zadbać by nic nie zaburzało zakresu tej pracy. Ważne jest zatem abyśmy zadbali o:
– kontrolę wytwarzania podciśnienia w instalacji,
– kontrolę ciśnienia w całym zakresie pracy pompy,
– sytuację gdy występuje zmienna wartość ciśnienia na ssaniu pompy,
– zabezpieczenie przed suchobiegiem (próżniowe pompy olejowe)
Małe ale potężne rozwiązanie
Jeśli chodzi o pomiar ciśnienia to nic nie sprawdzi się lepiej niż przetworniki ciśnienia. Te małe, kompaktowe urządzenia przystosowane są do pracy w trudnych warunkach gdzie występują nasilone zjawiska kawitacji, uderzeń hydraulicznych, skoki ciśnienia czy możliwość pojawienia się właśnie przeciwdziałanie suchobiegowi.
Liderem wśród producentów tego typu urządzeń jest firma Danfoss, a przetwornik ciśnienia MBS 3000 jest jednym z wielu godnych uwagi produktów, które skutecznie zapobiegają awariom pomp próżniowych oraz monitorują instalację. Jego działanie oparte jest na przesyłaniu sygnału do sterownika, gdzie monitorowany jest poziom próżni..
Często pojawiają się niejasności interpretacyjne w odniesieniu do doboru przetworników ciśnienia dla zakresów „podciśnień”, czyli dla ciśnień względnych (manometrycznych) niższych od ciśnienia atmosferycznego, tj. dla zakresów od -1 do 0 bar (Pe). Typowe jest poszukiwanie trudno dostępnych przetworników skalowanych od „-1” bar gdy tymczasem Danfoss może zaoferować szeroki wybór przetworników tzw. absolutnych. Oto prosta reguła wyjaśniająca wzajemną zależność między zakresem podciśnienia (ciśnienie względne) a ciśnieniem bezwzględnym (absolutnym):
ZAKRES PODCIŚNIEŃ (-1) ÷ 0 bar ↔ ZAKRES CIŚNIENIA ABSOLUTNEGO 0 ÷ 1 bar
Przykład:
W komorze próżniowej chcemy kontrolować wartość ciśnienia, które podczas procesu technologicznego osiąga wartość -0,975 bar. Po zakończonym procesie wymagane jest potwierdzenie wyrównania ciśnienia między komorą a otoczeniem. Do pomiaru ciśnienia należy użyć przetwornik -1 do 0 bar lub alternatywnie 0 do 1 b w wersji absolutnej.
Podstawowe cechy:
-
- Może być stosowany w trudnych warunkach pracy instalacji przemysłowych.
- Obudowa i elementy mające kontakt z czynnikiem wykonane ze stali nierdzewnej (AISI 316L)
- Pomiar ciśnienia względnego (manometrycznego) i bezwzględnego od -1 do 25 bar
- Sygnały wyjściowe: 4–20 mA 0–10 V,
- Duża różnorodność przyłączy ciśnieniowych i elektrycznych
- Kompensacja wpływu temperatury, laserowo kalibrowane
- Zgodność z ATEX Ex II Ex 3G Ex-nA IIAT3
Co warto zapamiętać
Pompy próżniowe są szeroko eksploatowane w różnych procesach przemysłowych co czyni je podatnymi na awarie i usterki. Aby temu przeciwdziałać należy w czasie ciągłym kontrolować ciśnienie, starając się reagować na bieżąco na zmieniającą się sytuację w układzie. Ponieważ procesy przemysłowe w dzisiejszych czasach są dość skomplikowane, nie jesteśmy wstanie sprawować fizycznej kontroli nad każdym urządzeniem stojąc nad nim i obserwując jego pracę. Chcąc zapewnić brak przestojów związanych z awarią ale wciąż mieć kontrolę nad całym procesem musimy posiłkować się elementami automatyki, która umożliwiają nam nadzór w miejscach gdzie nas nie ma. W przypadku pomp próżniowych takim „pomocnikiem” są właśnie przetworniki ciśnienia. Potrafią pracować w wymagających warunkach wciąż podając perfekcyjne odczyty a dzięki wykorzystaniu sygnału elektrycznego szybko komunikują się z zależnymi elementami układu „podając” im niezbędne informacje do skorygowania występujących odchyleń. Bez nich nasz układ może nie działać dokładnie tak jakbyśmy chcieli więc warto zainwestować w te małe kompaktowe urządzenia.
