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Troubleshooting Low Vacuum Levels

Low vacuum levels are one of the more common problems/symptoms experienced in vacuum systems. The word "symptom" is really emphasized here, because the difficulty is rarely caused by the vacuum pump alone. However, the vacuum pump often gets changed out, only to discover the problem still exists. 

First, recognize that vacuum levels are a measurement of resistance to airflow, where the airflow is induced by the vacuum pumps and the resistance is the various dewatering processes and system piping. Changes in resistance to airflow are caused by various process variables, including machine geometry and machine speed.

The following sections discuss some typical causes of low vacuum levels, including:

Offenes Ventil in der Vakuumleitung oder im Kopf; verstopfte Siebe am Vakuumpumpeneinlass; offenliegendes barometrisches Verschlussrohr von einem Vorabscheider; und niedriger Sperrwasserfluss an der Vakuumpumpe.

Zugesetzte Siebe am Vakuumpumpeneinlass

Viele Kunden, insbesondere in Papierfabriken, belassen die für die Inbetriebnahme vorgesehenen Siebe am Vakuumpumpeneinlass. Das ist kein Problem, solange die Siebe aus stabilem Material bestehen. Es ist auch wichtig, das Vakuummessgerät für die Pumpe im Pumpeneinlass direkt unterhalb des Siebs zu platzieren, da sich in der Regel an dieser Stelle ein Anschlussstutzen befindet. Dies ermöglicht Ihnen, jegliche Anstiege des Vakuums an der Pumpe relativ zum Pegel an der Papiermaschine zu erkennen. Die Siebe können dazu neigen, sich mit Abrieb zuzusetzen, was auf die Vakuumpumpe als Drosselventil wirkt. Dies verursacht einen höheren Vakuummesswert an der Pumpe und einen niedrigeren Vakuummesswert im Prozess. 

Eine Papierfabrik stand z. B. kurz davor, einen Saugkasten zu ersetzen, da vermeintlich der Deckel des Saugkastens undicht und die Enddeckel defekt waren. Das „Symptom“ war ein Messwert von lediglich -20 kPa g am Saugkasten. Es befand sich kein Vakuummessgerät an der Vakuumpumpe, doch der gusseiserne Einlassflansch und der Bereich direkt unter dem Flansch schwitzte und war um ca. 22 °C kälter als die Umgebungstemperatur. Ein Messgerät wurde im Pumpeneinlass an der Pumpenseite der Siebe montiert, und es wurden -78 kPa g gemessen. Man stellte fest, dass die Einlasssiebe vergessen wurden, und eines der Siebe nahezu vollständig zugesetzt war. Die niedrige Temperatur wurde durch die kühlende Wirkung der Luft verursacht, die sich durch das zugesetzte Sieb rasch ausdehnte. Das Sieb wurde gereinigt und das Vakuum im Saugkasten war daraufhin wieder zufriedenstellend. 

Offenliegendes barometrisches Wasserschloss

Ein zu niedriges Vakuum kann entstehen, wenn der Vakuumpegel bei Systemen, die entsprechend ausgerüstet sind, die Grenzwerte eines Vakuumvorabscheiders, barometrischen Wasserschlosses oder Dichtbehältersystems übersteigt. Ein zu hohes Vakuum kann das gesamte Wasser aus dem Dichtbehälter ziehen, sodass die Dichtrohre zur Atmosphäre offen sind. Vakuumvorabscheider verfügen entweder über ein barometrisches Wasserschloss (Fallrohr) oder eine Absaugpumpe mit niedriger Haltedruckhöhe. Das Wasserschloss ist die einfachste Konstruktion. Wenn dieses einfache System jedoch nicht ordnungsgemäß ausgelegt, installiert und betrieben wird, kommt es zu dauerhaften Problemen im Vakuumsystem, sodass einige grundlegende technische Faktoren zu beachten sind: 

  • Der Abstand (Höhenunterschied) zwischen der Unterseite des Vakuumabscheiders und dem Flüssigkeitsstand des Dichtbehälters muss groß genug sein, um das Vakuum zu überwinden. Es muss ein Höhenunterschied von 34,4 cm pro 34,4 mbar Vakuum im Abscheider vorhanden sein. Zusätzlich müssen weitere 90 bis 150 cm für die Reibung und als Sicherheitsfaktor hinzugefügt werden.
  • Die Unterseite des Wasserschlossrohrs sollte bis zu 15 cm vom Boden in den Dichtbehälter hineinragen.
  • Das Volumen des Dichtbehälters muss groß genug sein, dass sich das Wasserschloss unter Vakuum und bei einem Wasserfluss vom Vorabscheider mit Wasser füllen kann. Für die Auslegung des Dichtbehälters reicht das zweifache Volumen des Wasserschlossrohrvolumens aus. Manche Maschinen wurden infolge eines mangelhaft ausgelegten Systems und zu niedrig montierten Vorabscheidern dauerhaft mit reduzierter Vakuumleistung betrieben. Wenn ein Vakuum-Entlastungsventil benötigt wird, um das Vakuum zu begrenzen, werden Vakuum- und Antriebsleistung verschenkt. 

Zu geringer Sperrwasserfluss

Bei Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen kann ein deutlich reduzierter Sperrwasserfluss zu einer Beeinträchtigung der Pumpenleistung führen. Vakuumpumpen erfordern einen Sperrwasserfluss mit 70 bis 100 kPa an einem stromaufwärts von einer Blende gelegenen Messpunkt. Eine zugesetzte Blende lässt jedoch möglicherweise nicht den benötigten Sperrwasserfluss hindurchfließen, auch wenn der richtige Druck angezeigt wird. Denken Sie daran: Der Druck entspricht nicht dem Durchfluss! Um eine angemessene Genauigkeit zu erzielen, muss der Messbereich eines Sperrwasser-Manometers 0 bis 210 kPa g oder 0 bis 420 kPa g betragen. Ein Manometer mit einem Messbereich von 0 bis 700 kPa g bietet keine ausreichende Genauigkeit im gewünschten Bereich von 70 bis 100 kPa g. 

Hinweis: Zu warme Sperrflüssigkeit (43 °C bis 49 °C und höher) reduziert außerdem die Leistung der Vakuumpumpe. Dies liegt meist an einem Problem mit dem Systemdesign und wird hier nicht berücksichtigt. 

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