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摘要：化工行业使用的真空泵中，较为常见的是液环泵，螺杆泵和爪式泵。早期液环泵使用得比较多，但由于使用液环泵的系统需要丰富的水资源，同时必须进行水处理工作，所以90年代末开始，干泵在化工行业被推广，它不需要丰富的水资源，也不需要进行水处理工作，其优越性在实际使用中凸显。本文以edwards公司EDP160 50HZ爪式真空泵为例，概述了爪式真空泵测试流程。通过测试数据来分析爪式干泵的性能。
关键词： 爪式真空泵；测试流程；性能分析；
中图分类号：TB752文献标识码： A
一. 概述
1. 爪式真空泵结构概要
顾名思义，爪式真空泵就是通过爪式转子的旋转来制造真空。运用于化工行业的EDP160爪式干泵，通过三级逆向爪式机构的设计(图1)，保证气体流道暂短，前级排气口与后级进气口距离短，这种设计最大限度地减小了级间的气体温度降低，同时，每级的压缩比均匀，压力变化平缓，温度上升平缓；对于有固体颗粒存在的工艺，逆向机构的暂短流道加上立式设计，以及大尺寸的进气和排气口，都有利于固体颗粒被吹扫出泵腔体。
图1三级逆向爪式机构的设计图
1-入口法兰；2-上轴承；3-集成冷却系统；4-冷却水回路的换热器；5-三级爪式机构；6-最短过流通道的反爪机构；7-省能耗的放气阀；8-出口法兰；9-齿轮箱；10-离合器组件
2.爪式真空泵的测试内容和执行标准
爪式真空泵在出厂前，必须通过性能测试、振动测试、噪音测试，另外如果客户有特别要求，也可进行备压测试，但是备压测试必须由资深的测试人员亲自执行，否则，可能会对泵造成损害。通常不建议做备压测试。
Edwards公司的EDP160 50HZ泵的性能测试遵循IES3.42标准，振动测试遵循IES3.24标准，噪音测试遵循IES3.12标准。
3. 爪式干泵系统组成
3.1爪式干泵(EDP160)PI&D图示例(附件1)
3.2爪式干泵(EDP160)GA图示例(附件2)
4. 爪式真空泵的性能测试
(1) 性能测试需要的仪器
克莱尔电器测试站
测试车，包括
流量计，在15摄氏度和1013mbar空气条件下校准，计量升/ 分钟，范围：
400-3800
50-500
10-100
3-30
Barocell 压力计，三种压力规格：
0-1 mbar
0-100 mbar
0-1000 mbar
测试罩
温度表，用于测量环境温度
红外温度计，用于测量泵体温度
钳形安培计，用于测量驱动泵旋转的电机电流
(2) 性能测试的准备工作
检查并确保干泵已正确装油；
确保干泵冷却系统内已加入冷却剂；
连接冷却供水，确保干泵启动前冷却水到位；
可调试温度控制阀应大致设在3，供测试55~60摄氏度的情况；
提供电机正确的额定供电，确保电线尺寸准确以负载电流；
用转接头连接测试罩和干泵入口；
正确连接压力计和流量阀到测试罩；
正确轴封，进/排 气吹扫，气镇和齿轮箱吹扫；
(3) EDP160爪式干泵的性能测试流程
首先将真空泵入口用金属软管与测试小车连接(如图2所示为测试小车)，真空泵出口与车间排气管道连接。测试前，先要将测试小车运行起来。将与分子泵相连的阀门打开，把连接真空规的管短抽至分子泵极限真空后(通常抽1小时)，将真空度表归零。与EDP泵相连处的阀门必须处于关闭状态。如果该处阀门未处于关闭状态，会对真空度表较零的准确性产生不利影响。
图2
将EDP160泵的冷却水线通冷却水，气线通压缩N2，N2压力控制在0.3mbar(图3)。吹扫气体压力过大会将真空泵吹坏。
图3
启动EDP160泵，关闭与分子泵相连的阀门，打开连接测试小车和真空泵入口处测試罩的阀门。1小时后，真空度表上所显示的数据即为EDP160 50HZ爪式泵的极限真空0.5mbar。
到达极限真空后，我们通过控制测试小车上的流量计(图4)，将空气放入真空系统，同时维持系统内的真空度在某一数值上，此时流量计的读数即为真空泵在该真空度情况下的抽气能力。用钳式安培计测量通过克莱尔测试站测量电流，红外温度计测试泵体温度。
(4) 爪式干泵抽速计算
根据以下公式计算每一次压力值的泵速(立方米/小时)
泵速=1013×(Tamb+273)×Vm×0.06/(P*288)
上式中:
P-进口压力(毫巴)
Tamb-环境温度(开氏温度)
Vm-进口流量(升/分钟)
0.06-修正系数
(5) 性能测试结果
试验中，我们取1mbar、2mbar、5mbar、10mbar、20mbar、50mbar、100mbar、200mbar、500mbar几个点，测得:
1mbar情况下，Vm=0.5L/min, Tamb=29.4℃，P=0.5mbar
所以 泵速=1013×(Tamb+273)×Vm×0.06/(P*288)
=1013×(29.4+273) ×0.5×0.06/(0.5×288)
=31.9m3/h
同理，P=2mbar,Vm=3L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=95.7 m3/h
P=5mbar，Vm=12L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=153.2 m3/h
P=10mbar，Vm=25.5L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=162.7 m3/h
P=20mbar, Vm=51L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=162.7 m3/h
P=50mbar,Vm=122L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=155.7 m3/h
P=100mbar, Vm=241L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=153.8 m3/h
P=200mbar,Vm=495L/min, Tamb=29.4℃，则：泵速=158.0 m3/h
P=500mbar, Vm=1096.67L/min, Tamb=29.4℃，则：泵速=140.0 m3/h
将以上结果填入表1：性能测试数据记录表
表1：性能测试数据记录表
(6) 结果分析
由性能测试曲线可以看出，这台泵的抽速曲线普遍在标准曲线下方。其原因可能是泵体密封性不好，也可能是泵的某个部件出现问题。后经拆泵检查，泵的活塞环损坏(搬运途中受到冲击)，导致泵的抽速不达标。
5. 爪式干泵震动测试
(1) 振动检测设备
VM120振动仪(Monitran),MTN/2100手持探测器(Monitran)，MTN/MM2磁挂(Monitran)，MTN/PS2 100mm天线(Monitran)。
(2) 仪器设置
读数速度
进程RMS
范围200mm/s
上限频率1000HZ
较低的频率是内部设置为10HZ的速度。手持探测器可使用磁挂或探针，后者为有色金属泵专用。如在有色金属泵使用磁挂，需钻一个小洞并附加一片磁力材料后使用。
(3) 测试方式
① 当设备在足部位置3A或者3B(见表4)处获得稳定读书，且不超过最大限定值的10%，则继续。如高于10%，则纠正外部振动，降低到最大限定值的10%;
② 根据质检表(表2)指示的位置测量振动读数。振动测量应是频率范围10-1000HZ内的所有振动。
(4) 评估
① 表2是振动范围分级表
表2：振动分级
② 表3是对鼓风机，液环泵，干泵，助推器和EM系列回旋式滑片泵的振动限定，由此进行质量分级。
表3：质量分级
振动分级与质量分级相比较。通常A、B、C级在可接受范围内，D级不能接受。
(5) EDP160干泵振动测试结果
见下页表4：振动测试数据记录表
表4：振动测试数据记录表
(6) 振动数据分析：
这台EDP160 爪式干泵的各测试点中，最大振动是1.2mm/s，大于1.2mm/s，小于2.8mm/s，所以此泵的振动范围分级是2.8，对应的质量级别是B，属于可接受的范围。该EDP160爪式干泵振动测试合格。
6.EDP160爪式干泵噪音测试
(1) 噪音测试仪器
噪声计 1台
(2) 噪音测试方法
① 噪声计应在使用前和读数后都检查校准情況；
② 平稳可以减轻设备噪音，环境噪音可能影响正常测试，如环境噪音在预期噪音值的10分贝以内，则需要尽量尝试降低噪音；
③ 所有噪音读书应采用“慢的”计数反应
④ 在设备周围一米处，选择四个平等的位置，测量读数；
⑤ 噪音测量的位置应位于设备的指定表面，指定表面应包括离设备轮廓一米的光滑表面，并忽略细小的声音变化；
⑥ 读数通常在水平面1.5米高度处取值，并离开任何反射面至少3米，麦克风应对准设备且之间无任何障碍；
⑦ 标准测量应包括在每一个测试点采取加权声压级；
(3) 噪音测试结果
测试记录见下页表5：噪音测试数据记录表
表5：噪音测试数据记录表
(4) 噪音测试数据分析
该EDP160爪式干泵的最大噪音73.4分贝<80分贝，所以此泵噪音测试合格。
三. 结论
1. 爪式真空泵的极限真空
从以上测试结果可以看出，对于我们这次测试的EDP160 50HZ爪式干泵，其极限真空可以达到0.5mbar。其实，爪式干泵中，在电机60HZ的情况下，其极限真空可以达到0.2mbar，其高真空性能，完全可以满足化工行业的生产。液环泵的极限真空通常只能在30mbar以上。
2. 爪式真空泵抽速
此次测试的EDP160 50HZ泵的最大抽速是160m3/h，EDP系列的爪式干泵的最大抽速可以达到800m3/h。不过此次试验中的EDP160泵的活塞环损坏，导致泵的抽速受到影响。
3. 爪式真空泵的振动
本次测试中的EDP160爪式干泵的最大振动在1.2mm/s，由此可见，干泵的振动是很小的，普通的橡胶减震垫就能满足其减震要求。
4. 爪式真空泵的噪音
爪式干泵的噪音来源有两处，一个是泵出口处的气流，另一个是驱动泵运转的电机。在泵出口处，我们会安装消音器，那么其最大的噪音来源就是电机。由于干泵的电机功率通常都在20kw以下，其噪音是很有限的。此次真空测试中的EDP160泵，其最大噪音73.4分贝，平均噪音72.5 分贝，完全控制在80分贝以下。符合工业环境的噪音标准。
参考文献：
1. 高罗列夫.真空技术基础. 国防工业出版社，1959
2. 关醒凡.现代泵技术手册.宇航出版社，1998
3. 达到安.真空设计手册. 国防工业出版社，1991
关键词： 爪式真空泵；测试流程；性能分析；
中图分类号：TB752文献标识码： A
一. 概述
1. 爪式真空泵结构概要
顾名思义，爪式真空泵就是通过爪式转子的旋转来制造真空。运用于化工行业的EDP160爪式干泵，通过三级逆向爪式机构的设计(图1)，保证气体流道暂短，前级排气口与后级进气口距离短，这种设计最大限度地减小了级间的气体温度降低，同时，每级的压缩比均匀，压力变化平缓，温度上升平缓；对于有固体颗粒存在的工艺，逆向机构的暂短流道加上立式设计，以及大尺寸的进气和排气口，都有利于固体颗粒被吹扫出泵腔体。
图1三级逆向爪式机构的设计图
1-入口法兰；2-上轴承；3-集成冷却系统；4-冷却水回路的换热器；5-三级爪式机构；6-最短过流通道的反爪机构；7-省能耗的放气阀；8-出口法兰；9-齿轮箱；10-离合器组件
2.爪式真空泵的测试内容和执行标准
爪式真空泵在出厂前，必须通过性能测试、振动测试、噪音测试，另外如果客户有特别要求，也可进行备压测试，但是备压测试必须由资深的测试人员亲自执行，否则，可能会对泵造成损害。通常不建议做备压测试。
Edwards公司的EDP160 50HZ泵的性能测试遵循IES3.42标准，振动测试遵循IES3.24标准，噪音测试遵循IES3.12标准。
3. 爪式干泵系统组成
3.1爪式干泵(EDP160)PI&D图示例(附件1)
3.2爪式干泵(EDP160)GA图示例(附件2)
4. 爪式真空泵的性能测试
(1) 性能测试需要的仪器
克莱尔电器测试站
测试车，包括
流量计，在15摄氏度和1013mbar空气条件下校准，计量升/ 分钟，范围：
400-3800
50-500
10-100
3-30
Barocell 压力计，三种压力规格：
0-1 mbar
0-100 mbar
0-1000 mbar
测试罩
温度表，用于测量环境温度
红外温度计，用于测量泵体温度
钳形安培计，用于测量驱动泵旋转的电机电流
(2) 性能测试的准备工作
检查并确保干泵已正确装油；
确保干泵冷却系统内已加入冷却剂；
连接冷却供水，确保干泵启动前冷却水到位；
可调试温度控制阀应大致设在3，供测试55~60摄氏度的情况；
提供电机正确的额定供电，确保电线尺寸准确以负载电流；
用转接头连接测试罩和干泵入口；
正确连接压力计和流量阀到测试罩；
正确轴封，进/排 气吹扫，气镇和齿轮箱吹扫；
(3) EDP160爪式干泵的性能测试流程
首先将真空泵入口用金属软管与测试小车连接(如图2所示为测试小车)，真空泵出口与车间排气管道连接。测试前，先要将测试小车运行起来。将与分子泵相连的阀门打开，把连接真空规的管短抽至分子泵极限真空后(通常抽1小时)，将真空度表归零。与EDP泵相连处的阀门必须处于关闭状态。如果该处阀门未处于关闭状态，会对真空度表较零的准确性产生不利影响。
图2
将EDP160泵的冷却水线通冷却水，气线通压缩N2，N2压力控制在0.3mbar(图3)。吹扫气体压力过大会将真空泵吹坏。
图3
启动EDP160泵，关闭与分子泵相连的阀门，打开连接测试小车和真空泵入口处测試罩的阀门。1小时后，真空度表上所显示的数据即为EDP160 50HZ爪式泵的极限真空0.5mbar。
到达极限真空后，我们通过控制测试小车上的流量计(图4)，将空气放入真空系统，同时维持系统内的真空度在某一数值上，此时流量计的读数即为真空泵在该真空度情况下的抽气能力。用钳式安培计测量通过克莱尔测试站测量电流，红外温度计测试泵体温度。
(4) 爪式干泵抽速计算
根据以下公式计算每一次压力值的泵速(立方米/小时)
泵速=1013×(Tamb+273)×Vm×0.06/(P*288)
上式中:
P-进口压力(毫巴)
Tamb-环境温度(开氏温度)
Vm-进口流量(升/分钟)
0.06-修正系数
(5) 性能测试结果
试验中，我们取1mbar、2mbar、5mbar、10mbar、20mbar、50mbar、100mbar、200mbar、500mbar几个点，测得:
1mbar情况下，Vm=0.5L/min, Tamb=29.4℃，P=0.5mbar
所以 泵速=1013×(Tamb+273)×Vm×0.06/(P*288)
=1013×(29.4+273) ×0.5×0.06/(0.5×288)
=31.9m3/h
同理，P=2mbar,Vm=3L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=95.7 m3/h
P=5mbar，Vm=12L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=153.2 m3/h
P=10mbar，Vm=25.5L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=162.7 m3/h
P=20mbar, Vm=51L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=162.7 m3/h
P=50mbar,Vm=122L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=155.7 m3/h
P=100mbar, Vm=241L/min,Tamb=29.4℃，则：泵速=153.8 m3/h
P=200mbar,Vm=495L/min, Tamb=29.4℃，则：泵速=158.0 m3/h
P=500mbar, Vm=1096.67L/min, Tamb=29.4℃，则：泵速=140.0 m3/h
将以上结果填入表1：性能测试数据记录表
表1：性能测试数据记录表
(6) 结果分析
由性能测试曲线可以看出，这台泵的抽速曲线普遍在标准曲线下方。其原因可能是泵体密封性不好，也可能是泵的某个部件出现问题。后经拆泵检查，泵的活塞环损坏(搬运途中受到冲击)，导致泵的抽速不达标。
5. 爪式干泵震动测试
(1) 振动检测设备
VM120振动仪(Monitran),MTN/2100手持探测器(Monitran)，MTN/MM2磁挂(Monitran)，MTN/PS2 100mm天线(Monitran)。
(2) 仪器设置
读数速度
进程RMS
范围200mm/s
上限频率1000HZ
较低的频率是内部设置为10HZ的速度。手持探测器可使用磁挂或探针，后者为有色金属泵专用。如在有色金属泵使用磁挂，需钻一个小洞并附加一片磁力材料后使用。
(3) 测试方式
① 当设备在足部位置3A或者3B(见表4)处获得稳定读书，且不超过最大限定值的10%，则继续。如高于10%，则纠正外部振动，降低到最大限定值的10%;
② 根据质检表(表2)指示的位置测量振动读数。振动测量应是频率范围10-1000HZ内的所有振动。
(4) 评估
① 表2是振动范围分级表
表2：振动分级
② 表3是对鼓风机，液环泵，干泵，助推器和EM系列回旋式滑片泵的振动限定，由此进行质量分级。
表3：质量分级
振动分级与质量分级相比较。通常A、B、C级在可接受范围内，D级不能接受。
(5) EDP160干泵振动测试结果
见下页表4：振动测试数据记录表
表4：振动测试数据记录表
(6) 振动数据分析：
这台EDP160 爪式干泵的各测试点中，最大振动是1.2mm/s，大于1.2mm/s，小于2.8mm/s，所以此泵的振动范围分级是2.8，对应的质量级别是B，属于可接受的范围。该EDP160爪式干泵振动测试合格。
6.EDP160爪式干泵噪音测试
(1) 噪音测试仪器
噪声计 1台
(2) 噪音测试方法
① 噪声计应在使用前和读数后都检查校准情況；
② 平稳可以减轻设备噪音，环境噪音可能影响正常测试，如环境噪音在预期噪音值的10分贝以内，则需要尽量尝试降低噪音；
③ 所有噪音读书应采用“慢的”计数反应
④ 在设备周围一米处，选择四个平等的位置，测量读数；
⑤ 噪音测量的位置应位于设备的指定表面，指定表面应包括离设备轮廓一米的光滑表面，并忽略细小的声音变化；
⑥ 读数通常在水平面1.5米高度处取值，并离开任何反射面至少3米，麦克风应对准设备且之间无任何障碍；
⑦ 标准测量应包括在每一个测试点采取加权声压级；
(3) 噪音测试结果
测试记录见下页表5：噪音测试数据记录表
表5：噪音测试数据记录表
(4) 噪音测试数据分析
该EDP160爪式干泵的最大噪音73.4分贝<80分贝，所以此泵噪音测试合格。
三. 结论
1. 爪式真空泵的极限真空
从以上测试结果可以看出，对于我们这次测试的EDP160 50HZ爪式干泵，其极限真空可以达到0.5mbar。其实，爪式干泵中，在电机60HZ的情况下，其极限真空可以达到0.2mbar，其高真空性能，完全可以满足化工行业的生产。液环泵的极限真空通常只能在30mbar以上。
2. 爪式真空泵抽速
此次测试的EDP160 50HZ泵的最大抽速是160m3/h，EDP系列的爪式干泵的最大抽速可以达到800m3/h。不过此次试验中的EDP160泵的活塞环损坏，导致泵的抽速受到影响。
3. 爪式真空泵的振动
本次测试中的EDP160爪式干泵的最大振动在1.2mm/s，由此可见，干泵的振动是很小的，普通的橡胶减震垫就能满足其减震要求。
4. 爪式真空泵的噪音
爪式干泵的噪音来源有两处，一个是泵出口处的气流，另一个是驱动泵运转的电机。在泵出口处，我们会安装消音器，那么其最大的噪音来源就是电机。由于干泵的电机功率通常都在20kw以下，其噪音是很有限的。此次真空测试中的EDP160泵，其最大噪音73.4分贝，平均噪音72.5 分贝，完全控制在80分贝以下。符合工业环境的噪音标准。
参考文献：
1. 高罗列夫.真空技术基础. 国防工业出版社，1959
2. 关醒凡.现代泵技术手册.宇航出版社，1998
3. 达到安.真空设计手册. 国防工业出版社，1991