浅谈工业真空炉的选型使用及维护

摘要：工业真空炉由于其体积小，热效率高，系统简单、可靠、运行稳定，安全性高、工件表面光亮、变形小等特点，使其在机械生产工程项目中得到越来越多的运用，其工艺性能直接影响到零件的加工质量。本文根据我们在使用过程中，了解掌握到的一些情况，进行归纳总结。这些理论和经验，可以为今后，在真空炉类设备的选型、使用及维护方面，提供一个有益的思路和便捷的方法。

关键词：工业真空炉；维护；原理

中图分类号：TG232.6文献标识码：A

1 工业真空炉的工作原理

工业真空炉早在70年代就已出现，第一台成品机是在日本面世的。国内在80年代后期就有一些厂家研制真空热水锅炉，但由于技术方面的问题，一直未得到推广。工业真空炉的结构是由燃烧室（火炉）、水管、负压蒸汽室、热交换器、热媒介水等组成的。机体内部为真空状态，与外部空气隔绝，形成密闭状态。热媒水覆盖着火炉和水管并密闭在机体内部，因负压蒸汽室内的压力保持在大气压之下，当密闭在内的热媒水在燃烧加热后，立即就沸腾起来，产生与热媒水相同温度的蒸汽。机内产生的蒸汽在上升过程中，接触到配置在负压蒸汽室内的热交换器表面，由于热交换器内的水温低于蒸汽温度，蒸汽会在热交换器表面上冷凝并放出大量汽化热，加热热交换器中的水，冷凝水在策略作用下重又回到热媒水中。因此，热媒水不断在封闭的机体内进行着“沸腾=蒸发=冷凝=热媒水”的循环。无须补充冷凝水，也无空烧的危险。热交换器中的水被加热后输送给用户用于空调和卫生热水。

2 真空炉的性能体现

真空炉的性能主要体现在下面几个参数上：脱气、抽空速度和极限真空。脱气脱气是材料在真空中慢慢蒸发的现象，是真空性能上需要考虑的主要问题。在真空系统中，任何固体材料表面，都可能存在液体和气体堆积而形成的分子层。这些分子层随着压力降低而逐渐蒸发，因为真空发出的能量大于这些表面的能量。惰性气体、氮和挥发性溶剂脱气速度相对快些，水蒸气和油会附着在表面，会在几个小时后才蒸发。灰尘颗粒、多孔材料和其他外来物会增加系统的表面积，因而可引起更多的脱气出现。温度和辐射会给一些吸收的分子提供足够的能量，使其脱离表面。升高炉子温度会逐渐释放出本来在低温下会保持在表面的分子。因此，随着炉子加热，脱气现象会增多。炉子温度降低或保持恒温可减少这种情况。保持清洁是减少脱气的关键。用溶剂清洗真空部件可去掉水和油。另外，用惰性气体或干氮气吹洗，排除内部空气，可避免系统表面暴露在空气中时形成水蒸气膜。炉腔打开后，对其内部进行加温也能达到这个效果。要尽量减少炉腔打开的次数，尤其是在潮湿的天气时，不使用时要要保持真空。这些措施能减少脱气现象的出现并提高真空炉的性能。抽空速度抽空速度是炉腔处于大气压时，真空阀打开，真空舱达到规定压力的时间，是在任何压力下（包括抽吸重质量气体）测量系统性能的方法。为了取得可复现性，炉腔应清洁、排空并脱气，而且每个真空泵已经运行足够的时间，达到了完全抽吸速度。极限真空极限真空是实际完成脱气而取得的真空状态，这时泄漏引起的气体流动和真空抽吸系统以规定压力排气的能力平衡。为保持正确性，真空测量仪器必须足够灵敏并经过准确校准。将炉子升高到其最大温度，加快系统的脱气。将炉子在真空下加热并冷却到室温后，一般就可以测出真实的极限真空和泄漏速度。真空泵的极限真空称为“极限低压”，是取得真空抽吸系统隔离性能的好方法。

3 使用工业真空炉时的注意事项

真空热水锅炉的热媒水，在负压状况下最高温度为93℃左右，锅炉的出水温度最高在80℃左右，因此在需要出水温度较高的情况时，应选用出水温度高的其它型式的锅炉。真空热水锅炉的热交换器管径较小，一般在10mm左右，虽然管内不会结垢，为防止系统杂质阻塞管子，应在锅炉回水管入口前安装除污染源器或过滤器。真空热水锅炉设计时，要根据系统的压力情况，确定机组的承压参数，保证机组的工作压力满足系统的压力要求。在系统设计时应在真空热水锅炉的接口处设置泄压阀，泄压阀设定压力必须小于机组最高允许压力，泄压阀和机组的连接部分不得装配阀门。基于真空热水锅炉的这种设计构造，真空热水锅炉同常压热水锅炉相比，有其独特的优点，本文对两种系统方案作了特点比较。

4 真空设备的维护和维修

4.1 维护部分

4.1.1 机械真空泵的维护和保养。泵及其四周环境应经常保持清洁。泵在运转过程中应保持油箱内油量不得低于油标中心。不同种类和牌号的真空泵油不可混合使用。泵在使用中温升不能超过70℃。新泵在使用100 h左右应换1～2次油，待换下的油内不再发现含黑色金属粉末后，可加长换油期限。根据说明书规定和使用实际情况来确定换油期限。新泵和修理后的泵应现作运转试验4～6 h，检查泵是否符合使用要求。泵使用较长时间以后（2～3年不等），极限真空度下降，应进行一次检修。同时也应对系统、管道、阀门和电动机等加以清洗、检修。泵在使用中，因系统损坏等特殊事故，或进气口突然暴露大气时，应尽快停泵，并切断与系统连接的真空管道（关低真空阀或夹真空夹），防止喷油，污染工作场地。泵上所有机件，非绝对必要，切勿自行拆卸。泵不用时，应用橡皮塞（帽）把进气口塞好，以免赃物和硬质东西落入泵内。经常注意真空技术发展动向，尽量及早地引入新技术、新材料（如新泵油等），以改进原有系统的性能。

4.1.2 整套设备的日常维护。操作人员要熟悉各种仪表、泵，设备的各部分。阅读并理解各种说明书。冷却水水压应保持0.1～0.2 Mpa之间，出水温度≤45℃。压缩空气压力在0.4～0.5 Mpa之间。每炉开机前，要检查保护气的气瓶容量，以免气体充不足，更换气瓶。开机后如有异常情况，应立即排除或停机查找原因。经常检查各部分的回水量，工作时应保证各部分有充足的冷却水。设备停止使用时，应将炉内气体抽空，长时间不用，要充入保护性气体，并把设备水冷套内的循环水放掉。机械泵、罗茨泵应定期换油加油，罗茨泵的油杯中要保持一直有油。换油时一定要把废油放干净。扩散泵换油时，内部如有氧化，要把扩散泵内部的氧化层处理干净，然后再换上新油。充入的保护性气体，纯度不应小于99.99%。本设备不允许使用易燃易爆和具有腐蚀性气体作为保护气氛。设备表面及仪表表面要保持清洁，擦拭炉体内壁不允许有带有水份及沾有非真空类用油的抹布擦拭。气动系统的气动三连件上的油水分离器要经常放水，油雾器内应注入真空扩散泵油。设备的整机电压要保证在350～420 V范围内。三相要平衡。规管、电接点压力表、热偶等处要经常涂上扩散泵油，使之与座之间形成一层油膜，防止漏气。以上各部分及法兰连接处不允许长期使用真空封泥密封。各部分的螺栓定期检查，如发现松动，及时拧紧。设备工作时，注意观察各仪表的显示情况，及各泵的声音，以便及时发现异常，找出问题。设备的使用环境，在相对湿度85%以下，温度在10～40℃。在拆修设备时，各部分不许用重锤敲击，密封面、密封槽不许划伤。设备在工作时，操作人员不得长时间离岗。

参考文献

[1]关奎之.真空技术及应用[J].真空，1997（5）：42-45

[2]陈先咏.廖传书[J].外热式真空炉,1990(6).

[3]沈毛宇.工业真空炉的选型使用及维护[J].真空技术及应用,2005.

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