最近，我們采用4臺抽速1,000L/s的分子增壓泵+1臺0.4m² 深冷水汽泵組成高真空抽氣機(jī)組，成功取代了為Φ1600×1900大型蒸發(fā)鍍膜設(shè)備配套的2臺K-800擴(kuò)散泵和1臺ZJ-1200羅茨泵抽氣機(jī)組，取得了下列優(yōu)異成果：

　　■ 抽氣能耗：2.5 度/爐，比原設(shè)備節(jié)省80%，年節(jié)電30~40萬度/臺，相當(dāng)于每臺設(shè)備減排CO₂200~300噸/年。

　　■ 鍍膜周期（粗抽時(shí)間相同）：12分鐘，與原設(shè)備相同。

　　■ 真空質(zhì)量：明顯優(yōu)于原設(shè)備。

　　■ 鍍膜產(chǎn)品質(zhì)量：優(yōu)于原設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量，消除了膜層色澤泛黃現(xiàn)象。

　　■ 設(shè)備費(fèi)用：比雙擴(kuò)散泵機(jī)組節(jié)省5 萬元；比單擴(kuò)散泵機(jī)組增加13萬元，6個(gè)月節(jié)省的電費(fèi)可收回增加的設(shè)備費(fèi)。

　　本項(xiàng)技術(shù)原則上還可以用于其它大型高真空設(shè)備，2臺K-800擴(kuò)散泵的抽速總和已超過目前最大的KT-1000油擴(kuò)散泵。因此，本項(xiàng)成果已表明：大型擴(kuò)散泵+羅茨泵機(jī)組退出歷史舞臺的日子已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

一、大型蒸發(fā)鍍膜目前存在的問題

1．油蒸汽污染

　　大型蒸發(fā)鍍膜設(shè)備容積大，氣體負(fù)載重，目前普遍采用大型擴(kuò)散泵、羅茨泵和滑閥泵機(jī)組抽氣，存在油蒸汽污染嚴(yán)重，膜層結(jié)合力差，表面色澤泛黃，鍍膜產(chǎn)品質(zhì)量低等缺點(diǎn)。

　　油蒸汽污染的來源：

　　■ 蒸發(fā)鍍膜低真空采用滑閥泵，或旋片泵抽氣，這二種泵的本底油蒸汽壓為10^-1Pa。

　　■ 中真空區(qū)段通常采用羅茨泵抽氣。羅茨泵的最大壓縮比不超過50，而且與氣體種類幾乎無關(guān)，因此，該泵只能將滑閥泵的油蒸汽污染降低1 個(gè)數(shù)量級。加上該泵采用有油軸承，軸承與鍍膜室之間存在直通通道，因此，本身也是一個(gè)污染源，本底油蒸汽壓為10^-2~10^-3Pa量級，其污染不能忽略。

　　■ 以油蒸汽為工作質(zhì)的擴(kuò)散泵是污染的主要源頭。擴(kuò)散泵高閥處存在大量液態(tài)泵油，鍍膜室抽氣口常見的褐色、粘稠狀物質(zhì)就是明證。擴(kuò)散泵的油蒸汽本底在10^-4~10^-6Pa，該油蒸汽壓看起來很低，但造成的污染很難清除，加上分子量大，對鍍膜產(chǎn)生的不利影響以一抵十，是真空鍍膜的頭號大敵。鍍膜設(shè)備使用一段時(shí)間后，抽氣時(shí)間變長也是油蒸汽污染的直接結(jié)果。

2．能耗高

　　大型蒸發(fā)鍍膜設(shè)備的抽氣能耗很高。Φ1600×1900 大型蒸發(fā)鍍膜設(shè)備常用的配置主要有如下兩種：單擴(kuò)散泵機(jī)組和雙擴(kuò)散泵機(jī)組。兩種設(shè)備的具體配置、標(biāo)稱抽氣能耗和實(shí)際抽氣能耗如表1所示。

表1 Φ1600×1900蒸發(fā)鍍膜設(shè)備的真空泵配置、標(biāo)稱抽氣能耗和實(shí)際抽氣能耗

　　單擴(kuò)散泵機(jī)組和雙擴(kuò)散泵機(jī)組的實(shí)際抽氣能耗分別為35kW 和52kW，年耗電28萬度和40萬度/臺。

3．活性氣體分壓強(qiáng)高

　　除了油蒸汽之外，活性氣體是影響鍍膜質(zhì)量的最重要的因數(shù)。蒸發(fā)鍍膜設(shè)備頻繁暴露大氣，鍍膜室會吸附大量可凝性氣體（H₂O 為主）。實(shí)測結(jié)果表明，蒸發(fā)鍍膜的精抽本底中，H2O占總氣體總量的80~90%。

　　因此，蒸發(fā)鍍膜設(shè)備的升級換代，需要應(yīng)對上述三大難題。

　　近年來，部分蒸發(fā)鍍膜設(shè)備開始采用深冷水汽泵（-120℃）與擴(kuò)散泵一起工作（例如珠三角地區(qū)比較流行的雙擴(kuò)散泵機(jī)組），抽氣時(shí)間明顯縮短，油蒸汽污染也有所降低（未能消除），但能耗和費(fèi)用卻進(jìn)一步增加，因此，未能在大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。

二、升級換代的新路—分子增壓泵+深冷水汽泵

　　最近，深圳大學(xué)的原創(chuàng)性科技成果“分子增壓泵”實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，該泵的結(jié)構(gòu)和性能分別如圖1、2所示，具有結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)子全部由平圓盤構(gòu)成，兼有中、高真空泵雙重性能，而且能耗低，抽速1,000L/s的MB200D分子增壓泵能耗0.25kW，僅為同抽速羅茨泵的15%，擴(kuò)散泵的20%，分子泵的60%，還能獲得十分清潔的中、高真空。此外，該泵轉(zhuǎn)子全部由平圓盤構(gòu)成，消除了分子泵易發(fā)生打片損壞的一大缺陷。

圖1 MB200D分子增壓泵的平圓盤轉(zhuǎn)

　　近年來，深冷水汽泵（POLYCOLD，-120℃）開始獲得推廣應(yīng)用，該泵能耗低、無油蒸汽污染、對水蒸汽的抽速高達(dá)20,000~200,000L/s。目前，我國已有多家廠商生產(chǎn)深冷水氣泵(阱)，部分產(chǎn)品質(zhì)量已接近進(jìn)口水平，售價(jià)不到進(jìn)口產(chǎn)品的50%。我們采用的是上海協(xié)元低溫真空設(shè)備有限公司生產(chǎn)的制冷面積為0.4M²的深冷水氣泵，深冷溫度低于－130℃。

　　上述二種新型的抽氣裝備，為攻克大型蒸發(fā)鍍膜設(shè)備的三大難題提供了新的路子：

1．油蒸汽的對策

　　■ 中、高真空采用能獲得清潔中、高真空的分子增壓泵+深冷水氣泵，取代擴(kuò)散泵和羅茨泵。

　　■ 粗真空采用獨(dú)特抽氣工藝，粗抽壓強(qiáng)從幾Pa 提高到幾十Pa，將油蒸汽污染降至可檢測值之下。

2．高能耗的對策

　　■ 采用低能耗的分子增壓泵和深冷水汽泵，取代高能耗擴(kuò)散泵和羅茨泵，節(jié)省精抽能耗80%以上。

　　■ 粗抽壓強(qiáng)從幾Pa 提高到50~100Pa，粗抽泵（滑閥泵，或旋片泵）運(yùn)行時(shí)間降至3~4分鐘，節(jié)省粗抽能耗70%。

　　3．活性可凝性氣體的對策

　　采用深冷水氣泵作輔助抽氣，對水蒸汽的抽速可提高至40,000L/s 以上。