罗茨真空泵培训教材

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罗茨真空泵的选型、使用和维护

第一节

概述

一、罗茨真空泵产生的原因：

罗茨真空泵自上世纪四十年代由罗茨鼓风机演变发展而来，它的出现，主要是由于随着工业的发展，在许多真空系统的应用中，为了提高真空系统的抽气效率、缩短抽气时间，或者是在大量放气的真空系统中能保持较恒定的真空条件，通常工艺上要求真空泵在1333～1.3Pa压力范围具有较大的抽速，要满足这样的工艺条件，使用其他形式的机械真空泵是困难的，即使能勉强达到这样的使用要求，也很不经济，因此，罗茨真空泵正是在适应这样的工业应用中得以广泛使用。

二、

罗茨真空泵的特点：

罗茨真空泵是一种容积式真空泵。它是利用一对8字型转子在泵壳中保持一定的间隙，作等速反向旋转而产生吸气和排气作用的，二个转子被支承在泵壳的二侧面端盖的滚动轴承中，依靠一对可调节的同步齿轮使二个转子在高速反向旋转时始终保持着一定的相互位置，从而完成吸排气过程。

目前国内的罗茨真空泵的主要性能参数如下：

抽气速率：30～20000升/秒

极限压力：6×10－2～1×10－1Pa

配用功率：0.75～115千瓦

转速：600～3000转/分

（一）、罗茨真空泵的优点：

1、在较宽的压力范围内具有较大的抽速。

2、起动快。

3、泵腔及转子工作时为干式无油，对被抽气体中的灰尘，水蒸汽不敏感，油蒸汽污染真空系统的情况比油增压泵、油扩散泵和油封机械泵要少得多。

4、由于动平衡较好，所以运转时的振动小、噪声低。

5、驱动功率小，这是因为机械摩擦损失小。

6、不用排气阀。

7、转速高、体积小，可制成任何几何抽速的泵。

8、可凝性蒸汽对泵无影响，因为经过泵时还没压缩到饱和蒸汽压。

9、与其它机械真空泵比较，节能效果显著，且耗油量小。

（二）、罗茨真空泵的缺点：

1、对氢气的抽气效果比油增压泵差，通过间隙返回的流量较大。

2、泵的制造较复杂，特别是转子型线，加工和检查都比较困难，而油增压泵结构简单，无大的运动部件，安装较方便。

3、不能单独使用，须有前级真空泵组成机组形式使用。一般与前级泵的抽速比为1：2～1：10不等，为保护罗茨真空泵，须在机组中安装过载保护装置。（三）、国内罗茨真空泵与国外先进罗茨真空泵的差距：

目前，在性能指标上与国外的差距，主要还是由于加工精度问题，造成泵的零流量压缩比的指标低于国外泵的指标，但近几年，国内由于加工精度的不断提高，这一指标的差距已不明显。当前，主要差距还是反映在泵的使用可靠性和节能要求上，有以下几点：

1、国内泵的漏油还是相当普遍，轴封漏油、油杯漏油等。

2、泵的噪音大于国外同类产品。

3、泵在化工行业使用仍不能完全满足使用要求，泵的两端油箱经常发生油的变质而导致泵在短时间内的故障和失效。

4、国外1200L/S抽速以及以下抽速的泵都不用水冷却，国内的同类泵都使用水冷却，不符合节能的国际潮流。

针对目前国内罗茨真空泵的这些差距，上海智洪真空设备有限公司已成功开发了新一代的100％不会漏油的罗茨真空泵，该泵的主要特点如下：

1、动密封系统采用机械密封，使得泵的密封更可靠，泵达到100％不会漏油，使用寿命更长。

2、泵在最大许可压差下工作无须水冷却，泵可耐受较高温度的工况，不再为接冷却水管而麻烦，符合节水的要求。

3、1200升/秒抽速以下泵无外部油杯润滑，省去了定期向油杯加油的工作，也避免了油杯漏油的情况。

4、装配和拆卸十分容易，装配时无须人工调节转子的轴向间隙和转子与泵体的间隙，使得维修和保养更加方便。

5、泵的运转平稳，低噪声。

6、与国内同类产品比较，结构紧凑，体积小，重量轻。

上海智洪真空设备有限公司开发的新一代罗茨真空泵，可以达到100％不会漏油，也不用水冷，这是对罗茨真空泵的一个创新之举。

三、罗茨真空泵的用途：

罗茨真空泵可广泛应用于需要大抽速和中等真空(1X10-1～10-2Pa)的任何真空系统中,例如:

1、

冶金工业中的大规模钢液真空脱气过程中，大量气体在25～1X10－-1区间放出，需大抽速的真空机组。

2、

大型空间模拟试验设备中的动态真空的获得，例如：模拟高空飞机及火箭的飞行的高空条件，需要把燃烧排出的气体抽除。

3、

电力电容器及变压器的真空浸渍处理。

4、

化纤工业的涤纶切片的白色度控制。

5、

灯泡灯管的自动生产线系统中的抽气系统。

6、

真空镀膜设备中作为高真空泵的前级泵可以使整个抽气时间大大缩短，提高生产效率。

7、

化学工业中，如果配上液环真空泵作为罗茨真空泵的前级泵，就可以抽除含有大量水蒸汽和腐蚀性的气体，适用于各类真空蒸馏、真空浓缩、真空干燥等工艺上。

第二节罗茨真空泵的选型

我们知道，罗茨真空泵的最大特点是在较低入口压力时（即较高真空度时）具有较高的抽气速率，但它不能单独使用，必须在其排气口串联一台前级真空泵进行预抽，待被抽系统中的压力被前级真空泵抽到罗茨真空泵允许的起动入口压力时，罗茨真空泵才能开始工作。并且在一般情况下，罗茨真空泵不允许在高压差时工作，否则将会使罗茨真空泵产生过载和过热而损坏，因此使用罗茨真空泵时必须合理地选用前级真空泵，并且须安装必要的保护设备。

根据罗茨真空泵的特点，我们在选用罗茨真空泵时一般需要了解三方面的问题：

一、工艺条件问题：

1.你是怎样的一个工艺应用？

根据工艺条件你可以初步判断用那一类泵作为罗茨真空泵的前级泵，罗茨真空泵的前级真空泵一般为油封机械泵或液环真空泵作为前级泵。如果工艺过程中，被抽气体中不含有大量水蒸汽及大量可凝性或腐蚀性的气体时，一般前级泵应首选油封机械泵，这样的配置是经济性最好的。但是，工业应用中的许多场合，并不是如此理想的应用场合，许多场合需要抽除含有大量水蒸汽及含有大量可凝性或腐蚀性的气体时，选用液环真空泵或干式真空泵作为前级泵是理想的，能使机组的性能比较稳定。由于干式泵的价格较高，所以，目前，在这类场合，普遍使用的前级真空泵仍是液环式真空泵。因此，罗茨液环泵真空机组的应用十分广泛。当然，在某些特定的使用工况，液环真空泵是无法替代干式真空泵的。另外，你必须根据工艺条件，在罗茨真空泵的入口或者是出口，考虑加装过滤器、热交换器等附加装置，以适应工艺的需要。

二、工艺参数问题：

1．被抽气体的物理和化学性能。

2. 空载时系统的极限真空度要求，工艺上要求的工作压力是多少?

3. 工作温度是多少？

4. 被抽的容积有多大？工艺的负载有多少？

5. 到达工作压力期望的抽气时间是多少？

根据工艺参数问题，你可以确定主泵的类型和大小，以及选配合适的前级泵。（一）、选择主泵的方法

在设计一套使用方便、工作可靠的真空系统时，选取主泵是不能只追求某一项指标，必须根据不同的使用条件、工艺要求多方面进行综合考虑。真空系统选取主泵的主要依据是：

1．根据空载时真空室所需达到的极限真空度。

根据真空室所需要建立的极限真空确定主泵的类型，选取主泵的极限真空要比真空室的极限真空高，通常为高半到一个数量级。

2．根据真空室进行工艺生产或实验时所需的工作压力选配主泵。

这项要求比较重要，因此要求能够掌握主泵的最佳抽速的压力范围，各类真空泵工作压力可参考生产厂家的泵或机组性能曲线。真空室的工作压力一定要保证在主泵的最佳抽速压力范围内。所需要的主泵抽速由工艺生产中的放出的气量、系统漏气量及所需的工作压力来决定。

A．计算主泵的有效抽速

根据真空室要求的工作压力Pg，真空室的总气体量Q，计算泵的有效抽速:

S=Q/ Pg

式中Q为真空室的气体量（pa.l/s）。Q通常由三部分组成，即

Q=Q1+Q2+Q3

式中：Q1-真空室工作过程中产生的气体量，

Q2-真空室及真空组件的放气量，

Q3-真空室的总漏气量。

B.

确定主泵的抽速

根据主泵的有效抽速S，以及泵与真空室之间的连接管道的流导U确定主泵的抽速Sp

由流导公式：1/S=1/ SP +1/U

则：Sp＝S*U/（U-S）

由上面公式可见，为了增大有效抽速S必须增大流导U，为此要求连接管道要短而粗。一般管道直径不得小于主泵的入口直径。

（二）、前级泵的选择方法

罗茨真空泵不能单独使用，必须配上前级泵组成机组，使用前级真空泵是为了降低罗茨真空泵的排出压力，由于罗茨真空泵的压缩比是有限的，所以选择前级真空泵的抽速是重要的，如右图表明，罗茨真空泵的最大压缩比是随排出压力而变化的，在高排出压力下，最大压缩比最多大3：1，而最高压缩比是在排出压力为1到10mbar之间（1 mbar＝0.75Torr）可达50:1，甚至更高些。

因此，选择前级泵的抽速，要根据罗茨真空泵的长期工作压力范围考虑。

例如有一系统用罗茨真空泵机组抽气，要求在1 mbar入口压力时有600升/秒的抽速，并长期工作，问应选择多大抽速的前级泵。

先假定用30升/秒的前级泵时，压缩比K＝600：30＝20从上图查得K＝20时最大排出压力为30 mbar。

由此得出，当选用30升/秒前级泵时，在入口压力低于1.5 mbar以下工作是可行的，但高于1.5 mbar入口压力工作时就选用大一些前级泵了。该例中，工作真空度1 mbar低于1.5 mbar，所以30升/秒的前级泵可以满足上述真空系统的抽气要求。

另外应当考虑的是，对预抽时间的要求问题，如果正常工作时间远比预抽时间长，可选较小的前级泵；假如真空室较大，而且要求很快预抽，就要用较大的前级泵，有时为了更好发挥设备的效率，机组装有较大的预抽泵，在正常工作后停掉它，而用较小的前级泵维持，这样做是为了节约功率。

对罗茨真空泵机组的极限压力的要求，也是选择前级泵的必须考虑的，对极限真空度要求较高（达1X10－3Pa～1X10－2Pa压力）一般选用双级旋片式油封机械泵或双级滑阀机械泵作为前级泵。极限真空度要求在（1X10－2Pa～1X10－1Pa）之间可选用单级油封机械泵作为前级泵，极限真空度要求在133～1333Pa之间可选用往复式真空泵或液环式真空泵作为前级泵。

当选用往复式或液环式粗真空泵作为罗茨真空泵的前级泵时，前级泵的抽速一般为罗茨真空泵的1/2－1/4，不能太大，否则将使压缩比过大，造成罗茨真空泵的排气温度高而不能正常工作。

选用前级泵时还必须考虑被抽气体中是否有腐蚀性介质，是否含有可凝性气体，是大量的还是微量的。如果含有腐蚀性气体，就不能选用油封机械泵，油封机械泵还不适宜抽除含有大量可凝性蒸汽的气体，否则将会使密封液很快乳化，抽除含有微量可凝性蒸汽的气体时，也必须采用带有气镇装置的油封机械泵作为前级泵。

为了获得在低入口压力（1~100pa）时的高的抽气速率，可用一台罗茨真空泵作为另一台罗茨真空泵的前级泵组成的三级或四级机组，此时罗茨真空泵之间的抽速比一般在2~5之间。

通常，选配前级泵的原则如下：

1、

要求前级泵造成主泵工作所需的预真空条件。

2、

主泵允许的最大排气压力下，前级泵必须将主泵所排出的最大气体量及时排走，前级泵的抽速须按照该泵在实际入口压力时的实际抽速。

3、

兼作预抽泵的前级泵要满足预抽时间和预抽真空度的要求。

（三）、泵的抽气时间计算

在粗、低真空范围内，由于设备或系统内表面的放气量与设备的气体负荷相比可以忽略不计，因此，在计算抽气时间时，一般不考虑系统放气量，简单的抽气系

统原理图如下图。

上述系统由真空室、管道和真空泵三部分组成，泵的有效抽速S，名义抽速Sp;真空室的工作压力P，极限压力Po;管道流导U 。

泵的抽速接近常量时的抽气时间计算：

1、

系统漏气量Q0很小可以忽略时，真空设备的压力从Pi降到P所需时间t,如果流导很大（U>> SP）时，则S≈SP ：

t=2.3V/S*lg(Pi /P)=V/S*ln(Pi /P)

(s秒)

如果流导U不可忽略时：1/S=1/ SP +1/U

t=2.3V/S*lg(Pi /P)= 2.3V*(1/ SP +1/U) S*lg(Pi /P)

(s秒)

2、

如果系统漏气量Q0很大不可以忽略时（这种情况实际不允许的），真空室所能达到的极限压力P0= Q0/S,真空设备的压力从Pi降到P所需时间t,

如果流导很大（U>> SP）时，则S≈SP ：

t=2.3V/S*lg(Pi- P0 /P- P0)=V/S*ln(Pi- P0 /P- P0)

(s秒)

如果流导U不可忽略时1/S=1/ SP +1/U

t=2.3V/(1/ SP +1/U )*lg(Pi- P0 /P- P0)

(s秒)

式中: t-抽气时间（S）;

V-真空设备的容积（L）;

S-泵的有效抽速（L/S）;

SP -泵的名义抽速（L/S）;

P-设备经t时间的抽气后的压力（Pa）;

Pi -设备开始抽气时的压力（Pa）;

P0-真空室的极限压力（Pa）;

U-管道的流导（Pa）;

Q0-空载时，长期抽气后真空室的气体负荷（漏气、材料放气）

三、设备使用条件问题：

1.

电力、电压、频率。

2.

冷却水的量和温度。

3．设备安装场地和安装方式。

根据设备的使用条件，你必须了解泵在实际使用时的电压、频率；水压和水温；

设备在现场使用是否要防爆；设备是否符合现场的安装尺寸和条件。这些问题你在选用罗茨真空泵时也是必须要考虑的。

第三节

罗茨真空泵的安装和使用

安全说明

罗茨泵的壳体及连接管道和附件表面的温度较高，当人体接触时可能会造成伤害。

泵不得在拆开进气口盖或排气口盖的情况下运行。如果要对泵的运动部件进行检查或维护，务必首先完全切断和锁定控制电源设备，

在操作、起吊、安装、使用及维修设备时必须严格按照正确的处理程序进行。

一、安装场所：

1．罗茨真空泵应安装在明亮少尘的建筑物内。

2．罗茨真空泵的安装环境温度为5～40C°。

3．罗茨真空泵周围须留充分的余地，便于日常检查、维护保养、拆卸装配。二、基础工程：

1．罗茨泵可与前级泵等安装在同一机架上组成机组后再安装在混凝土基础上，大型泵必须单独安装，浇灌混凝土基础。

2．根据罗茨真空泵的重量和地基的耐压力确定混凝土基础的受压面积和深度。3．为了在混凝土中埋进基础螺栓，混凝土基础浇灌时必须根据地基孔位置留出充分的空穴。

4．基础表面做水平。

三、安装：

1．按底脚孔位置做好木框，将基础螺栓固定在木框上，放入预留孔中，再在预留孔中浇进混凝土，放置数日，待混凝土硬化后取掉木框。

2.将罗茨真空泵放到基础上，用水平仪校水平，不平部分用金属垫片垫硬，旋紧基础螺栓，用水泥将底面缝隙补满。

四、管道安装：

注意事项在管道安装过程中如有焊渣及其它异物进入泵内会对罗茨泵和前级泵造成严重的损害或毁坏，一旦出现类似情况务必对管道和泵进行严格清理。1．出气管道内无任何焊渣、杂质等异物，有足够的通道能力。

2．罗茨真空泵出口至前级泵进气口的连接管道中须安装一段弹性软管，以减少前级泵的振动对罗茨真空泵的影响。罗茨真空泵与前级泵的连接必须按右图要求，错误的连接会造成管内被泵油或水堵住，影响罗茨真空泵的排气，轻的使泵性能下降，前级管路要有足够的通道能力，否则也会造成前者影响性能，重者使罗茨真空泵过热故障，因为过细、过长的前级管路使通道能力降低，使罗茨真空泵排出压力升高，压缩比增大而前级泵却发挥不出原有的抽气作用。

3．为了缩短预抽时间,在一般的系统中，前级泵的进气口除与罗茨真空泵出口连接外，还可安装旁通预抽管道及阀门。

4．为了防止前级泵停止时的返油或返水（前级泵采用水环真空泵时），在前级泵的进口管道上应安装放气阀或逆止阀。

5.管道连接法兰处用O型橡胶密封圈密封，并涂上真空脂，整个真空系统须密封不漏。

五、电气设备安装：

1)

罗茨真空泵只能在规定的入口压力范围内工作，当前级泵停止工作前，罗茨真空泵必须停止工作，因此，电器设备必须具有互锁及必要的自动保护。

2)

电动机的接线必须使泵的转向符合箭头所指方向。

3)

小泵可直接起动，大泵须装设降压起动器。

六、使用说明

1，

起动前的准备工作：

1)

打开冷却水进水阀（如配有冷却器），检查冷却水是否畅通。

2)

在泵工作时，齿轮箱及轴承箱内的润滑油的油位，须在油窗直径的3/4高度，润滑油用1号（粘度为46）真空泵油。在泵工作时，轴承箱内（靠电机侧）的油会上下波动，这是甩油盘正常工作的表现。

3)

凡在下列情况中使用时，必须采取相应的防护措施：

a)

吸入气体中有粉尘或颗粒时，必须在吸气口前安装除尘器或过滤器。

b)

如果吸入气体中带有腐蚀性，必须采取中和措施。

c)

如果吸入气体中含由少量水蒸汽，所选用的前级泵又为油封机械泵时，为防止真空泵油的被乳化从而影响前级泵及机组的性能，油封机械泵应带有气镇装置，水蒸汽过多时，必须在机组进气口前或前级泵进气口前安装冷凝器。

2，

起动程序：

1)

起动前级泵。

2)

打开前级泵预抽管道上的阀门和罗茨真空泵进排气阀门。

3)

待系统内的压力达到罗茨真空泵的允许入口压力后，将预抽管道上的阀门关闭，再起动罗茨真空泵。如无上述预抽管道则在前级泵抽到罗茨真空泵的允许入口压

力后，即可起动罗茨真空泵。如采用自动控制装置，起动过程可实现自动方式。3，运转中的注意点：

1)

运转中必须严格按照罗茨真空泵的技术规格使用，在正常情况下，罗茨真空泵的入口压力在1330pa以下，其最高入口压力应不超过它的允许最高入口压力。2)

注意电动机负荷和泵的各部位温升情况，在正常运转情况下，一般泵的最高温升不得超过40C°，最高温度不得超过80 C°，但由于材料和密封的改进，温升和最高温度已突破这一常规。

3)

运转中不应有不规则的异常振动和异常噪声。

4)

如发现在运转中有电机过载，温升过高，声音异常，振动大等情况时，应立即停机检查原因，排除故障。

4，停机程序：

1)

关闭前级油封机械泵气镇阀（如前级油封机械泵气镇阀在运转中开着气镇）。

2)

关闭罗茨真空泵进气阀。

3)

先停罗茨真空泵，再停前级真空泵，严禁搞错停机程序。

4)

在停前级泵的同时，立即向前级泵进气口放大气。

5)

关闭冷却水进水阀。

6)

如需长时间停止使用，或在冬季为防止冻裂，必须将冷却水套内的剩水放尽。第四节罗茨真空泵的维修保养和常见故障原因及其消除方

法

一、维护保养

（一）定期检查：

1．每日检查：

（1），油位检查：油位过多，使温度升高，油位过低，造成润滑不良。（2），温度检查：用温度计检查各部位温度。

（3），电动机负荷检查：用功率表或电流、电压表测量电动机负荷。

2．每月检查：联轴器弹性体或三角胶带的张力。

3．每季检查；齿轮箱内润滑油是否变质。

4．每半年检查：

（1），前盖轴承箱内润滑油是否变质。

（2），密封是否损坏。

5．每一年检查：

（1），轴承是否磨损。

（2），活塞环及活塞环衬套是否磨损。

（3），齿轮微量程度的磨损对转子正常工作是否产生影响，是否需要调整。

二、故障原因及其消除方法

故障原因消除方法

极限压力达不到1，管道、系统漏气

2，泵部分漏气

3，前级泵极限压力下降

4，润滑油太脏或牌号不对

5，油封磨损

1，系统检漏

2，对泵检漏

3，修理或更换前级泵

4，调换润滑油

5，调换油封

抽速不足1，管道通道能力不够

2，前级泵抽速下降

1，增大管道通道能力

2，修理或更换前级泵

电动机过载1，入口压力过高

2，转子端面与端盖单面接触

3，前级泵返油进罗茨真空泵泵腔

1，调整、控制入口压力

2，调整转子端面间隙

3，装置防返油设备

过热1，

选择的前级泵抽速不够，造成压

缩比过大

2，

入口压力过高

3，

冷却不良

4，

齿轮箱润滑油过多

5，

转子与泵壳接触

6，

齿轮、轴承、油封润滑不良

1，重新选用前级泵

2，调整、控制入口压力

3，畅通、加大冷却水

4，调整油量

5，修整

6，保证油量适当，润滑良好

声音异常1，装配不良

2，导向齿轮与转子位置偏移，使

转子相碰

3，入口压力过高

4，过载或润滑不良造成对齿轮的

损伤

5，轴承磨损

1，重装

2，调整位置、保证间隙

3，调整、控制入口压力

4，调换齿轮

5，调换轴承

轴承、齿轮早期磨损严重1，润滑油不良

2，润滑油不足

1，调换润滑油

2，补充润滑油