真空ポンプの選択に関する考慮事項

真空は通常、測定された圧力が大気圧を下回る場合に使用される用語です。 大気圧は、コロラド州デンバーで測定された平均 843 ミリバール (mbar) の気圧から、テキサス州ヒューストンの平均 1,013 mbar の海面まで、さまざまです。

産業、化学、医療の分野では、真空には通常、密閉されたチャンバー、配管、真空ポンプが必要です。 真空ポンプの仕事は、チャンバーから分子を除去することです。

真空システムにおけるシステム漏れも課題です。 真空ポンプは正常に動作している可能性がありますが、真空ポンプが空気を排出できるよりも早く空気がシステムに漏れている場合は、真空ポンプが原因である可能性があります。 真空システム内のシステムリークを見つけるのは難しい場合があります。 一例として、システムの配管の組み立て中にガスケットや O リングが取り残された可能性があります。

真空範囲に応じて、漏れはより困難になります。 真空レベルが深くなるほど、漏れによるプロセスへの影響が大きくなります。

真空ポンプにはさまざまな種類があります。 多くの場合、アプリケーションに適したものを選択することが、インストールを長期的に成功させるために重要です。 各タイプには長所と短所があります。

熱源に関係なく、発電所では動作の 2 つの異なる部分で大型の真空ポンプが使用されます。 ただし、真空ポンプとは呼びません。 発電所では、コールドスタートからプラントを起動する前に、ホギングポンプを使用してタービン発電機と蒸気復水器から空気を除去します。 発電所では、蒸気凝縮器を最高効率（真空下）で動作し続けるために、凝縮器排気装置または保持ポンプも使用します。

ほとんどの商用発電所は 1950 年から 1970 年の間に建設され、真空を作り出すために安価な蒸気ジェットを使用するものもありました。 現在、多くの企業が最高の効率で運用するためにアップグレードを必要としています。 スチーム ジェットは、高速のスチーム ジェットを使用して特定の条件で真空を作成します。 ピーキングプラントの場合のように、発電プラントの起動と停止が頻繁に行われる場合、さまざまな配管の溶接や継手などに漏れが発生し、蒸気ジェットで達成できる真空の品質が低下する可能性があります。 ピーク発電プラントは通常、電力需要のピーク時にのみ稼働します。 実際の運用上の問題は、タービンと復水器のポンプの停止時間が長くなり、そのため発電所が稼働するまでにさらに時間がかかることです。 ピーキングプラントの場合、その時間差は発電した電力の売電に直接関係します。

蒸気復水器の通常の動作中、高圧蒸気 (ガス) は水に凝縮され、その後復水器の水温が低下すると復水器内に空隙が生じ、表面接触が低下して効率が低下します。 復水器排気装置 (真空ポンプ) の目的は、これらのボイドを除去し、蒸気復水器の完全な効率を再確立することです。

通常、真空ポンプのサイズは、公開されている Heat Exchanger Institute の蒸気テーブルのデータに基づいて決定されます。 システムの総体積が不明であるため、元のスチーム ジェットのサイズを決定するためのデータは通常、もう入手できません。 総体積がわかっている場合、ポンプダウンの計算は簡単です。

大型液封真空ポンプは、スチーム ジェットと比較してもう 1 つの選択肢です。 これらの復水器排気装置または保持ポンプの主な目的は、復水器の動作圧力を下げ、蒸気復水器を最高効率で動作し続けることです。 凝縮器から真空ポンプに入る液体スラグは、通常、大きな問題なく吸収されます。 大型水封式真空ポンプは信頼性が高く、通常 (ベアリングとガスケット) のオーバーホールまでに 5 ～ 7 年間持続します。 3 ～ 5 回のオーバーホールの後、真空ポンプの耐用年数をさらに延ばすために主要部品の交換が必要になる場合があります。

真空ポンプとプロセスがうまく適合していれば、交換が必要になったときに直接交換可能なユニットが最適に機能します。

真空蒸留は、蒸気圧が似ている 2 つの液体を分離する場合、または安全上の問題を引き起こす可能性のある液体を加熱する場合に使用されます。 たとえば、燃料添加剤として使用するエタノールの製造は、発酵プロセスからのエタノール収量を向上および改善するために減圧蒸留に依存しています。