Масло для вакуумных насосов ULVAC

Виноградов М.Л. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» mv@vactron.org

Журнал Gasworld; "Баллоны, газы под давлением": сентябрь - октябрь 2018

Вакуумное масло используется в качестве смазочного и уплотнительного вещества в форвакуумных, например, пластинчато-роторных, насосах и в качестве рабочей жидкости в масляных диффузионных и бустерных насосах.

Типичными маслами для применений в форвакуумных насосах являются минеральные масла на основе углеводородов. Специальные применения, такие как откачка активных газов, кислорода, паров кислот в полупроводниковой промышленности, холодильном и пищевом производствах требуют использования более дорогих синтетических масел. В диффузионных и бустерных насосах применяются устойчивые к высокой рабочей температуре синтетические масла.

Общение со специалистами, эксплуатирующими вакуумные насосы, выявило ряд проблем с применением отечественных вакуумных масел. По документам, предоставленным поставщиками масла серии ВМ, изготавливается оно за пределами России. Согласно опросу участников курса повышения квалификации «Основы течеискания и вакуумной техники» в СПбГЭТУ «ЛЭТИ», на предприятиях были случаи получения некачественных масел ВМ.

Культура использования и своевременной замены вакуумных масел бывает низкой даже в крупных организациях. От инженера, эксплуатирующего диффузионный насос можно услышать фразу «Что касается сравнения с машинным маслом – не вижу, почему нельзя заливать. В книге по вакуумной технике пишут, что, дескать, появились тут специальные вакуумные масла, а я лью машинное соответствующей вязкости, и всё норм.». В своем автомобиле мы регулярно меняем масло дважды в год, а в вакуумном насосе, как правило, – только при появлении необратимых сбоев в работе. Данный материал направлен на ликвидацию безграмотности в использовании вакуумных масел и на помощь в определении периодичности смены масла для конкретного рабочего процесса.

Ключевые характеристики масел для форвакуумных насосов

Масла для вакуумных насосов отличаются от других технологических масел следующим набором характеристик:

• Низкое давление насыщенного пара при рабочей температуре, определяющее предельное остаточное давление насоса.
• Малая склонность к окислению и разложению, влияющая на устойчивость к воздействию кислорода и смесей с хлоридами и фторидами. Именно этим свойством отличается синтетическое масло, которое используется при откачке агрессивных сред, от минерального масла.
• Вязкость, стабильная в широком диапазоне температур.
• Масло не образует пены, нетоксично и инертно, что обеспечивает отсутствие деградации масла и износа откачной камеры насоса на протяжении срока эксплуатации.
• Достаточная термостойкость с учетом возможного перегрева насоса.
• Малая склонность к растворению газов и паров, также влияющая на предельное остаточное давление насоса.

Использование в насосах моторных, индустриальных, гидравлических масел, а также контрафактных вакуумных масел, исходя из опыта сервисных работ, может привести к выпадению осадка в насосе, разложению масла от температуры или химической реакции с откачиваемой средой. Это влечет потерю смазывающих свойств рабочей жидкости, заклинивание и перегрев насоса.

Параметры выбора вакуумного масла

При выборе вакуумного масла, например, при поиске аналога недоступного масла, следует обращать внимание на два важных параметра:

o Соответствие вязкости. Допускается лишь небольшая корректировка вязкости в сторону увеличения для насосов с большим количеством часов наработки. Это улучшает равномерность покрытия рабочих поверхностей с учетом износа деталей насоса.

o Соответствие типа масла: минеральное или синтетическое. В вакуумных насосах не допускается смешивать минеральное и синтетическое масло или заменять одно на другое, т.к. это может привести к выпадению осадка в насосе и другим химическим реакциям, проявляющимся в процессе эксплуатации.

При выборе аналога масла необходимо придерживаться рекомендаций производителя насоса. При первой заливке масла другого изготовителя следует предварительно проверить отсутствие осадка при смешивании с маслом, используемым ранее.

Масла для форвакуумных насосов Ulvac

Японская компания «Ulvac Inc.» рекомендует масла под марками Ulvoil и Moresco Neovac. Данные масла производятся и разливаются в тару на заводах Matsumura на территории Японии. «Ulvac Inc.» гарантирует доступность и наличие масел Moresco Neovac и Ulvoil у официального дилера «Ulvac Россия» (ООО «Вактрон»). В свою очередь, сохранение гарантийных обязательств на насосы Ulvac возможно только при использовании потребителем оригинального вакуумного масла.

Минеральное масло для насосов с быстротой откачки менее 500 л/мин

Масла Ulvoil SMR-100, Moresco Neovac MR-100 и Ulvoil R-4 рекомендуются для малогабаритных форвакуумных роторных насосов с быстротой откачки менее 500 литров в минуту.

Данные масла подходят к насосам Ulvac и других производителей. Они используются для общих применений и большинства отраслей. Масла изготовлены с низкой вязкостью для плавного запуска при низких температурах. Масло следует менять с частотой, соответствующей области эксплуатации насоса и порядку замены, согласно руководству по эксплуатации.

В насосы Ulvac GLD и G масло заливается в следующих объемах: G-101D: 800 мл., GLD-051: 500-800 мл., GLD-137AA: 1000 мл., GLD-137CC: 1000 мл., GLD-202AA: 1100 мл., GLD-202BB: 1100 мл.

Минеральное масло для насосов с быстротой откачки от 500 до 10000 л/мин

Масла Ulvoil MR-200, Moresco Neovac MR-200 и Ulvoil R-7 имеют среднюю вязкость и предназначаются для форвакуумных насосов с быстротой откачки от 500 до 10000 литров в минуту, например для Ulvac GLD-280B в объеме 700-1100 мл. Также данные масла рекомендуются для применения в узле подшипников насоса типа Рутс Ulvac MBS-052 в объеме 60 мл. и в других двухроторных бустерных насосах.

Минеральное масло для насосов с быстротой откачки более 10000 л/мин

Neovac MR-250 является стандартным вакуумным маслом для крупных вакуумных насосов для универсальных целей. Масло имеет высокую вязкость и предназначается для форвакуумных насосов с быстротой откачки более 10000 литров в минуту. Его получают путем фракционной перегонки высокоочищенного минерального базового масла в молекулярном дистилляторе Moresco в Японии.

Минеральное масло с повышенной устойчивостью к окислению для работы при повышенных температурах и нагрузках

Масла Moresco Neovac MR-200A и MR-250A отличаются устойчивостью к окислению и разложению, высокой термостойкостью.

Данные марки масел обладают сопротивляемостью высокотемпературной деградации. Они нужны при необходимости в гарантии срока службы смазочного материала при тяжелых условиях работы, таких как высокая нагрузка системы и повышенные рабочие температуры (от 100 до 130 °С). Их рекомендовано использовать, когда насос установлен в корпусе прибора, и его охлаждение ограничено.

Синтетическое масло для насосов с быстротой откачки менее 500 л/мин с антиокислительными добавками и устойчивостью к активным газам

Moresco Neovac SA-L и Ulvoil R-2 – это синтетические масла для малогабаритных пластинчато-роторных насосов с быстротой откачки менее 500 литров в минуту. Они отличаются от минеральных масел большей стабильностью химического состава при эксплуатации, наличием антиокислительных добавок и устойчивостью к активным газам.

Синтетическое масло имеет более длительный срок службы по сравнению с минеральным маслом и не образует смолистый осадок на деталях насоса, так называемые лаковые отложения, по причине высокой термической стабильности.

Масло этих марок рекомендовано для наиболее современных насосов Ulvac GHD и GLD в следующих объемах: GHD-031: 370 мл., GHD-100: 1000 мл., GLD-040: 550-800 мл.

Синтетическое масло с повышенной химической стойкостью для насосов от 500 до 10000 л/мин

Масло Ulvoil SO-M и Moresco Neovac SO-M – это рабочая жидкость с антикоррозионными свойствами. Оно предназначено для пластинчато-роторных насосов малой и средней быстроты откачки, в том числе для холодильной промышленности.

Масло SO-M рекомендовано Ulvac к применению в насосах GCD в следующих объемах: GCD-051: 500-800 мл., GCD-136: 1000 мл., GCD-201: 1100 мл.

Для насосов с быстротой откачки от 500 до 10000 л/мин существует модификация масла Moresco Neovac SA-M, отличающаяся от SO-M большей устойчивостью к кислороду.

Синтетическое масло для насосов с быстротой откачки более 10000 л/мин с антиокислительными добавками и устойчивостью к активным газам

Масло Neovac SA-H – это синтетическое масло для крупных форвакуумных насосов с быстротой откачки от 10000 литров в минуту. Масло имеет высокую вязкость. Neovac SA-H обеспечивает низкое давление насыщенного пара и имеет длительный срок службы благодаря своей термической и окислительной стабильности.

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 и на высоких температурах и нагрузках.

Масла для струйных насосов

Масла для струйных насосов должны быть подобраны особенно тщательно. В данной сфере почти исключительно 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.

Масла для бустерных эжекторных насосов

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.

Для откачки больших потоков газов эжекторными бустерными насосами рекомендуются масла Ulvoil B-6 и Moresco Neovac DB-12. Особенности таких масел: высокая химическая стойкость, отсутствие реакции с катализаторами (железом и медью) при высокой температуре и долгий срок службы благодаря своей термической и окислительной стабильности. Масла используются для работы насосов Ulvac PBL.

Масла для диффузионных насосов общего применения

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.

В диффузионном насосе струя пара рабочей жидкости захватывает молекулы откачиваемых газов благодаря перемешиванию и взаимной диффузии. Парогазовая смесь при выходе из эжектора попадает на стенки корпуса насоса с водяной рубашкой охлаждения, где пары масла конденсируются и стекают обратно вниз в масляный бак, а откачиваемые газы поступают на выхлоп вспомогательного бустерного насоса, который соединен с форвакуумными откачными агрегатами. Сконденсированное масло распределяется по фракционной решетке на дне масляного бака в зависимости от давления паров. Этим достигается высокая эффективность цикличного нагрева рабочей жидкости для постоянного потока парообразной струи по ступеням насоса.

Масла Ulvoil D-11 и Moresco Neovac SX используются для работы насосов Ulvac PFL, F и ULK.

Масла с повышенной температурной стойкостью для диффузионных насосов

Ulvoil D-31 и Moresco Neovac SY – это синтетическое силиконовое масло, устойчивое к окислению при высоких температурах и к небольшим загрязнениям откачиваемой среды. Рабочая температура для данных марок составляет 180-235 °С. Они используются для работы насосов Ulvac U и ULK.

Регламент замены масла в вакуумном насосе

Вакуумное масло деградирует в процессе эксплуатации насоса, поэтому требуется проводить контроль состояния масла. Это можно делать визуально, ориентируясь на цвет рабочей жидкости. В лабораторных условиях дополнительно проводятся периодические измерения вязкости рабочей жидкости.

Для удобства визуального контроля пользуются сравнительной цветовой таблицей, определяющей рекомендации по обслуживанию насоса в зависимости от оттенка рабочей жидкости.

При длительной эксплуатации насоса в условиях с высоким содержанием влаги и загрязнений смазка насоса ухудшается, и возникают предпосылки для повышенного износа вращающихся частей. Это может привести к выходу насоса из строя по причине механического повреждения.

Регулярность замены масла зависит от условий эксплуатации и особенностей технологического процесса. Помимо рекомендаций, указанных в инструкции по эксплуатации насоса, следует определить интервал замены масла практическим методом. Для этого по прошествии десяти дней с момента запуска насоса в эксплуатацию нужно проверить уровень масла, зафиксировав его расход. Затем слить масло и определить степень деградации за отчетное время, используя цветовую таблицу. Такая проверка состояния масла, наличия технологических загрязнений и посторонних включений позволит сделать прогноз периодичности замены масла в конкретных условиях эксплуатации.

Заключение

Масла для вакуумных насосов Ulvoil и Moresco Neovac, производимые в Японии, подходят для применения в насосах Ulvac и других брендов. Линейки масел Ulvoil и Moresco идентичны, при этом стоимость в России масла Moresco ниже.

• Для общепромышленного и лабораторного применения в насосах с быстротой откачки менее 500 л/мин следует использовать минеральные масла Ulvoil SMR-100, Moresco Neovac MR-100 и Ulvoil R-4.
• В насосах с быстротой откачки от 500 до 10000 л/мин – Ulvoil MR-200, Moresco Neovac MR-200 и Ulvoil R-7. Они также подходят для применения в узле подшипников двухроторных насосов Рутса.
• Neovac MR-250 является стандартным вакуумным маслом для крупных вакуумных насосов с быстротой откачки более 10000 л/мин.
• При необходимости в экономичном масле с повышенной устойчивостью к окислению для работы при повышенных температурах (от 100 до 130 °С) и нагрузках рекомендуется использовать минеральное Moresco Neovac MR-200A или MR-250A.
• Синтетические масла c антиокислительными добавками и устойчивостью к активным газам для малогабаритных современных насосов GHD и GLD – это Neovac SA-L и Ulvoil R-2.
• Синтетические масла с антикоррозионными свойствами без содержания фтора для насосов от 500 до 10000 л/мин – марки Ulvoil SO-M, Ulvoil Super R-7000, Super R-7500 и Moresco Neovac SO-M.
• При откачке активных газов, паров кислот при травлении или химическом осаждении с помощью насосов с быстротой более 10000 л/мин следует применять масло Ulvoil Super R-8000 или Neovac SA-H.
• Стандартными маслами для диффузионных насосов Ulvac являются Ulvoil D-11 и Moresco Neovac SX.
• Для достижения сверхвысокого вакуума при большой быстроте откачки применяются масла для диффузионных насосов с повышенной температурной стойкостью Ulvoil D-31 и Moresco Neovac SY.
• Для бустерных эжекторных насосов Ulvac рекомендуется масло Ulvoil B-6 и Moresco Neovac DB-12.

Замена масла должна производиться согласно инструкции по эксплуатации насоса с учетом особенностей сферы применения. 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 – это необходимость в более частой смене рабочей жидкости вакуумного насоса.

Литература

1. Jousten K. (ed.). Handbook of vacuum technology. – John Wiley & Sons, 2016.
2. Основы вакуумной техники, технологии: учеб. пособие/ А.Н. Ярмонов. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн.ун-та, 2010. – 174 с
3. Vinogradov M. L. et al. Gas Permeation through Vacuum Materials: Mass‐spectrometry Measurement System //Vakuum in Forschung und Praxis. – 2015. – Т. 27. – №. 3. – С. 26-29.
4. Аммосова Л.М., Цейтлин А.Б., Ширяев А.Т. Рабочие жидкости для вакуумных насосов. М.: ЦИНТИнефтехиммаш, 1989. - 28 с.: ил.