Турбомолекулярный насос на магнитном подвесе KYKY CXF. Инструкция по эксплуатации.

Цель руководства

Благодарим за выбор турбомолекулярного насоса на магнитном подвесе. Оборудование этого класса применяется для получения высокого и сверхвысокого вакуума в научных и промышленных установках. Лаборатория Ликлаб сопровождает поставку таких насосов, выполняет подбор под задачу, пусконаладку и консультации по вакуумным системам, включая контроль герметичности и сервисную поддержку.

Настоящий материал относится к насосам серий CXF-200/1401, CXF-200/1402, CXF-250/2301, CXF-250/2302, CXF-320/3001 и CXF-320/3002 на магнитном подвесе, а также к их обновлённым исполнениям. В тексте эти модели могут обозначаться укрупнённо как CXF1401, CXF2301 и CXF3001.

Далее приведены сведения, необходимые для корректной установки, эксплуатации и обслуживания насосов CXF на магнитном подвесе в составе вакуумных установок.

Характеристики и основные преимущества

Турбомолекулярные насосы CXF на магнитном подвесе обладают рядом конструктивных и эксплуатационных достоинств, важных для стабильной работы вакуумных систем. Применяется активная пятиосевая магнитная стабилизация, которая допускает монтаж насоса в любом пространственном положении без ухудшения характеристик. В узлах вращения используются высокоточные керамические шарикоподшипники с увеличенным ресурсом. Турбина выполнена по композитной схеме и дополнена молекулярной ступенью с элементами из углеродного волокна, что повышает степень сжатия в области молекулярного режима течения газа.

Использование постоянных магнитов позволяет снизить потребляемую мощность и улучшить общую эффективность. Контроллер обеспечивает управление ротором, автоматическую балансировку, защиту при сбоях питания и температурный контроль. Предусмотрены интерфейсы для внешнего управления и связи. Насосы не требуют сложного регламентного обслуживания, допускают запуск при более высоком форвакуумном давлении по сравнению с традиционными турбомолекулярными решениями, имеют повышенную коррозионную стойкость, низкий уровень вибрации и шума, а также компактные габариты и умеренную массу.

Применение

Турбомолекулярный насос относится к механическим высоковакуумным насосам, формирующим разрежение за счёт высокоскоростного вращения пакета лопаток ротора относительно неподвижных лопаток статора. В зоне молекулярного потока создаётся большая разность давлений и высокая степень сжатия откачиваемого газа. Рабочая область таких насосов — высокие и сверхвысокие вакуумы, поэтому эксплуатация возможна только совместно с форвакуумным насосом и штатным контроллером.

Насосы CXF используются в широком спектре задач вакуумной техники: имитация космического пространства, плазменные и электронно-лучевые процессы, производство электронных компонентов, нанесение покрытий, исследовательские установки. Магнитный подвес обеспечивает высокую чистоту вакуума и устойчивость к динамическим нагрузкам, что особенно востребовано в полупроводниковой отрасли, в установках обработки поверхностей и в вакуумном электронном оборудовании. Для работы с воспламеняющимися, токсичными либо коррозионными газами возможны специальные модификации. Подбор исполнения под конкретный газовый состав и режимы следует выполнять на этапе проектирования системы.

Модели турбомолекулярных насосов серии CXF

Насосы, рассматриваемые в данном документе, различаются по диаметру входных фланцев DN200, DN250 и DN320. По номинальной скорости откачки предусмотрены варианты 1400 л/с, 2300 л/с и 3000 л/с. Линейка включает модели CXF-200/1401, CXF-200/1402, CXF-250/2301, CXF-250/2302, CXF-320/3001 и CXF-320/3002.

Расшифровка кода модели приведена ниже. Обозначение CXF указывает на турбомолекулярный насос на магнитном подвесе. Затем следует номинальный диаметр входного фланца (для серии CXF — DN200, DN250 либо DN320). Далее указывается скорость откачки в л/с (1400, 2300 или 3000). Код характеристики 2 отражает модификацию исполнения и приводится в виде 2–3 цифр. Код характеристики 3 задаёт специальные свойства модели: индекс “C” относится к коррозионностойкому исполнению, “S” — к специальным версиям, а символы “A” или “D” обозначают обновлённые и улучшенные варианты.

Код характеристики 3
Код характеристики 2
Номинальная скорость откачки (л/с)
Диаметр входного фланца
Код характеристики 1

Каждой модели CXF соответствует свой тип встроенного контроллера. Замена контроллера на несоответствующий тип недопустима. Насос и контроллер следует рассматривать как единый комплект. Ликлаб поставляет узлы в согласованной паре и выполняет проверку совместимости перед отгрузкой.

Таблица 1.1. Соответствие моделей насосов и контроллеров

Модель турбомолекулярного насоса	Модель контроллера
CXF-200/1401, CXF-200/1402	CXFD-1001
CXF-250/2301, CXF-250/2302	CXFD-1601
CXF-320/3001, CXF-320/3002	CXFD-1601

Условия эксплуатации

Перед монтажом необходимо убедиться, что помещение и внешние воздействия соответствуют требованиям для насосов CXF. Соблюдение параметров среды обеспечивает ресурс подшипников, корректную работу магнитного подвеса и стабильность характеристик высоковакуумной ступени.

Таблица 1.2. Условия эксплуатации

Параметр	Требование
Место расположения	Внутри помещения
Класс защиты	IP54
Класс электрозащиты	1
Температура окружающей среды	5–40 °C
Относительная влажность	40–85 %
Давление окружающей среды	0,75×10⁵…1,06×10⁵ Па
Высота над уровнем моря	≤ 1500 м
Класс загрязнения окружающей среды	2
Магнитное поле	Радиальное и осевое магнитные поля не более 3 мТл (30 Гс)
Уровень радиации	≤ 10⁵ рад
Тип вакуума	Безмасляный

Требования безопасности

В документации к насосам CXF выделяются три уровня предупреждений: «Опасность» — для ситуаций с риском травм, «Внимание» — для сценариев, способных привести к повреждению оборудования, и «Меры предосторожности» — для условий, влияющих на ресурс и надёжность. При эксплуатации следует учитывать все указания этого раздела.

Меры предосторожности
Действия, соблюдение которых обеспечивает длительную и стабильную работу насоса.

Меры предосторожности

Безопасная работа в нормальных условиях

Нормальные условия эксплуатации определяются указанными выше параметрами окружающей среды и режимами использования. Перед установкой, пуском, техническим обслуживанием и осмотром персонал должен внимательно изучить руководство и придерживаться требований охраны труда и электробезопасности.

Насос на магнитном подвесе применяется исключительно для получения высокого вакуума; запуск без форвакуумной ступени недопустим. Электропитание должно соответствовать паспортным значениям, а насос и контроллер обязаны быть согласованными по модели и надёжно заземлёнными. Любые операции с разъёмами, кабелями и электрокомпонентами выполняются только при отключённом питании и сухих руках. Кабельные трассы следует прокладывать вдали от поверхностей с температурой выше 70 °C. Не допускается включение насоса при негерметичном клапане напуска или неплотном соединении вентиляционной линии. Во время работы насос не должен подвергаться ударам или внешней вибрации; разъединение портов при вращающемся роторе запрещено. После снятия питания необходимо выдержать паузу порядка двух минут для безопасного завершения переходных процессов. Перед обслуживанием требуется отключить питание и выровнять давление до атмосферного. Эксплуатация при аномальной вибрации не допускается. Разборка, модификация насоса или изменение разъёмов без согласования запрещены и могут привести к аварии.

Некорректные режимы использования

К типовым ошибкам эксплуатации относятся неправильное положение насоса при транспортировке и монтаже, применение стандартных версий для коррозионных газов, работа с неподходящими газовыми потоками, попытки откачки взрывоопасных газов, жидкостей или конденсата, длительная работа при повышенном давлении на выпуске, эксплуатация в сильных магнитных полях либо радиации, работа в потенциально взрывоопасной атмосфере, воздействие ударов и внешних вибраций, использование насоса в режиме нагнетания, а также подключение нештатных аксессуаров и неправильная установка системы охлаждения.

Действия при аварийных ситуациях

При пропадании электропитания отсоединять источник питания не следует. Необходимо как можно быстрее восстановить питание, поскольку в момент обесточивания двигатель переводит кинетическую энергию ротора на питание магнитного подвеса. При падении этой энергии ниже допустимого уровня ротор может опуститься и повредить насос. В случае разбрызгивания или попадания загрязнений насос следует остановить, выявить и устранить причину, обеспечить чистоту и сухость корпуса и электросоединений.

	Опасность
	Откачиваемые газы могут содержать токсичные, коррозионные, химически активные либо радиоактивные компоненты. При монтаже и обслуживании персонал обязан применять соответствующие средства индивидуальной защиты.

	Внимание
	Во избежание выхода насоса из строя запрещается допускать падения оборудования. Переноску выполняют, удерживая насос за входной фланец и нижнюю часть корпуса. Насосы массой более 20 кг переносятся только с применением грузоподъёмных средств.

Внимание

Во избежание выхода насоса из строя запрещается допускать падения оборудования. Переноску выполняют, удерживая насос за входной фланец и нижнюю часть корпуса. Насосы массой более 20 кг переносятся только с применением грузоподъёмных средств.

	Меры предосторожности
	Во время работы насос нагревается. Перед переустановкой или обслуживанием необходимо дать узлам остыть. Во время торможения насоса к контроллеру прикасаться не следует.

	Меры предосторожности
	Корпус насоса имеет острые кромки. При перемещении и монтаже следует использовать защитные перчатки во избежание порезов и травм.

	Меры предосторожности
	Повышенный шум и вибрации способны вызвать повреждение слуха. При работе рядом с насосом в шумных установках рекомендуется использовать средства защиты слуха.

Основные элементы конструкции

Принцип действия и компоновка

Насос CXF на магнитном подвесе представляет собой комплект из турбомолекулярного блока и контроллера. На рисунке 3.1 показана общая схема узлов. В составе насоса предусмотрены защитный сетчатый фильтр, входной порт с фланцами ISO K, ISO F или ISO CF, корпус, порт продувки, выходной порт KF40, штуцеры водяного охлаждения для контроллера и насоса, а также сам контроллер, управляющий магнитным подвесом и приводом ротора.

Рис. 3.1. Принципиальная схема турбомолекулярного насоса

Водяное охлаждение является стандартным вариантом исполнения. Насос и контроллер должны быть подключены к системе охлаждения согласно требованиям установки. Специалисты Ликлаб при вводе в эксплуатацию проверяют расход, температуру и давление охлаждающей воды, чтобы исключить перегрев оборудования.

Насосы CXF-200/1401 и CXF-200/1402 комплектуются контроллером CXFD-1001. Модели CXF-250/2301, CXF-250/2302, CXF-320/3001 и CXF-320/3002 оснащаются контроллером CXFD-1601. Панель управления контроллера выполнена в виде двух функциональных зон: слева размещён источник питания, справа расположены основные порты подключения и органы управления.

Рис. 3.2. Панель контроллера

Рис. 3.3. Панель контроллера (левая часть)

Таблица 3.1. Компоненты левой части панели контроллера

№	Компонент	Функция	Назначение	Примечание
1	Кнопка MAIN Power On/OFF	Управление	Включение/выключение питания
2	Разъём AC POWER	Разъём	Подключение питания
3	Индикатор PROFIBUS	Индикация	Состояние связи
4	Разъём PROFIBUS	Разъём	Подключение шины	См. раздел 7.6

Рис. 3.4. Панель контроллера справа

Таблица 3.2. Обозначения правой части панели контроллера

№	Компонент	Функция	Назначение	Примечание
5	Кнопка RUN/STOP	Управление	Запуск/остановка насоса
6	Кнопка RESET	Управление	Перезапуск
7	Разъём RS232/485	Разъём	Внешнее управление (DB9)	См. раздел 7.5
8	MONITOR	Разъём	Подключение внешнего дисплея	Опция
9	REMOTE	Разъём	Внешнее управление (DB37)	См. раздел 7.4
10	Светодиодные индикаторы	Индикация	Состояние работы

Функции основных узлов

Ключевые элементы турбомолекулярного блока включают защитную сетку, корпус, ротор-турбину, статор, опорное основание и систему охлаждения. Откачка газа обеспечивается совместной работой быстро вращающихся лопаток ротора и стационарных лопаток статора, что создаёт высокую степень сжатия на молекулярном режиме. Контроллер содержит блок питания, вычислительный модуль, панели управления и отображения, а также программное обеспечение, обеспечивающее стабилизацию магнитного подвеса, управление скоростью ротора и обмен сигналами с внешними системами.

Аксессуары и комплектность

Дополнительные принадлежности подбираются в зависимости от задачи и могут устанавливаться при монтаже. Ликлаб поставляет оригинальные аксессуары и выполняет их установку в составе вакуумной системы.

Таблица 3.3. Перечень аксессуаров турбомолекулярного насоса

Категория	Название	Обозначение	Кол-во	Ед. изм.	Описание
Нагреватели	Нагреватель корпуса насоса	CXF-200/1401CV CXF-250/2301CV CXF-320/3001CV	1	В сборе	Обеспечивает подогрев корпуса при откачке специальных газов
Стандартные	Защитный стальной сетчатый фильтр	CXF-200/1401, CXF-200/1402, CXF-250/2301, CXF-250/2302, CXF-320/3001, CXF-320/3002	1	В сборе	Защита входного порта
	Центрирующее уплотняющее кольцо	DN200 ISO K/F DN250 ISO K/F DN320 ISO K/F	1	В сборе	Уплотнение входного фланца ISO K/F
	Медная прокладка CF	DN200 DN250	1	Шт.	Уплотнение входного CF-фланца
	Фланец порта продувки	KF10	1	Шт.	Интерфейс подачи защитного газа
	Переходник	M10	1	Шт.	Соединение между ISO F и ISO K
	Хомут KF с прокладкой и центрирующим кольцом	KF 10/16/25/40	1	В сборе	Подключение форвакуумной линии или других узлов
	Прокладка	M8	1	Шт.	Соединение ISO F – ISO K
	Шпилька (двусторонняя, с шайбами и гайкой)	M10, M12	1	Шт.	Крепёж для CF-соединений

Технические характеристики

Таблица 4.1. Технические характеристики

Модель CXF	200/1401	200/1402	250/2301	250/2302	320/3001	320/3002
Скорость откачки, (л/с)
N₂	1 280	1 400	2 150	2 360	2 950	3 260
Ar	1 100	1 300	1 900	2 260	2 750	2 900
He	880	1 100	1 500	1 980	2 300	2 550
H₂	560	820	850	1 250	1 100	1 730
Степень сжатия
N₂	>10⁸					>10⁹
Ar	>10⁸					>10⁹
He	>10⁴					>10⁴
H₂	>10³					>10³
Предельное давление: резиновые уплотнения/металл, (Па)	10^-7/10^-8				10^-7/-
Максимальное постоянное давление на выпуске, (Па)	226
Максимальный постоянный поток N₂, (см³/мин)	1100	1200	1300	1500	2100	2400
Входной фланец: стандарт/опция	DN200 ISO F / DN200 ICF, DN200 LF		DN250 ISO F / DN250 ICF, DN250 LF		DN320 ISO F /-
Температура прогрева входного фланца	<120 °C
Выходной фланец	KF40
Фланец продувки, опция	KF10
Поток продувочного газа (см³/мин)	20		50
Скорость вращения ротора, (об/мин)	30 000	33 000	27 000	30 000	21 000	24 000
Скорость вращения при простое, (об/мин)	~5 000
Время разгона, (мин)	≤6	≤7	≤8	≤9		≤10

Время остановки, (мин)	≤8	≤9	≤11	≤12		≤14
Вибрация, (мкм)	≤0,01	≤0,01	≤0,01	≤0,01	≤0,01	≤0,01
Уровень шума, (дБ)	<50	<50	<50	<50	<50	<50
Рекомендуемая скорость откачки форвакуумного насоса, (л/с)	≥16	≥16	≥22	≥22	≥30	≥30
Монтажное положение	Любое
Охлаждение	Водяное
Соединения системы водяного охлаждения	G1/4, пластиковый шланг Ø10 мм
Поток охлаждающей воды, (л/мин)	2		3
Температура охл. воды, (°C)	20±5
Давление охл. воды, (Па)	0,15…0,4
Температура эксплуатации, (°C)	5…40
Относительная влажность, (%)	40…80
Температура хранения, (°C)	-25…55
Макс. индукция магнитного поля, радиальная, (мТл)	3
Макс. индукция магнитного поля, осевая, (мТл)	15
Вес для версии с фланцем ISO F, (кг)	51		60		76
Электропитание	220±10% В, 50 Гц / 110±10% В, 60 Гц
Макс. мощность, (Вт)	1 000		1 500

Лаборатория Ликлаб обеспечивает инженерное сопровождение при выборе и внедрении турбомолекулярных насосов CXF в вакуумные системы. По запросу выполняются расчёт времени откачки, проверка допустимых утечек, подбор форвакуумной ступени и арматуры, а также диагностика и сервис оборудования на площадке заказчика.

Турбомолекулярные насосы на магнитном подвесе серии CXF. Эксплуатационные и монтажные сведения

Материал подготовлен инженерной группой Лаборатории Ликлаб для пользователей высоковакуумного оборудования и сервисных подразделений предприятий.

Примечания к техническим характеристикам

1. При проведении приемо-сдаточных или периодических испытаний вакуумных параметров скорость откачки форвакуумного насоса должна соответствовать значениям, указанным в таблице технических характеристик. Несоблюдение этого условия приводит к искажению паспортных данных по быстроте откачки и предельному давлению.

2. Температура охлаждающей воды выбирается выше температуры конденсации газов, присутствующих в рабочей среде. Это исключает образование конденсата в тракте насоса и на внутренних поверхностях, что критично для стабильности магнитного подвеса и ресурса турбины.

3. Антикоррозионное исполнение возможно по специальному заказу для работы с химически активными и агрессивными газами при соблюдении требований к продувке и защите тракта.

Габаритные размеры

Компоновка и присоединительные размеры турбомолекулярных насосов на магнитном подвесе серии CXF показаны на рисунке 4.1. Конкретные значения основных размеров приведены в таблице 4.2, что необходимо учитывать при проектировании вакуумных установок и выборе опорных конструкций.

Таблица 4.2. Значения размеров турбомолекулярных насосов

Параметр	CXF-200/1401, 200/1402 Inlet flange ISOF	CXF-200/1401, 200/1402 Inlet flange ICF	CXF-250/2301, 250/2302 Inlet flange ISOF	CXF-250/2301, 250/2302 Inlet flange ICF	CXF-320/3001, 320/3002 Inlet flange ISOF
A	388.5	426	411.5	443	417
B	299.5	335	322.5	354	328
C	259.5	297	283	314.5	288
D	250.5	288	273.5	305	285
E	285	253	335	305	425
F	241	241	296	296	342
G	278	278	320	320	358
H	278	278	337	337	337
I	139	139	153.5	153.5	153.5
J	139	139	168.5	168.5	168.5
K	101	101	84	84	84
L	192	192	198.5	198.5	198.5
M	53	53	52.5	52.5	52.5
N	172	172	191	191	191
O	42°	42°	30°	30°	30°
P	160	160	181	181	189
Q	155	155	176	176	176
R	30	30	30	30	30
S	10	10	10	10	10
T	40	40	40	40	40
U	95	95	95	95	95
V	202	202	231	231	231
W	53.5	53.5	66	66	66

Распаковка и входной контроль

Осмотр до вскрытия упаковки

До распаковки следует убедиться в целостности тары, отсутствии деформаций, пробоин и следов влаги. Любые признаки повреждения упаковки фиксируются актом и немедленно доводятся до перевозчика и поставщика. Практика Ликлаб показывает, что ранняя фиксация дефектов значительно упрощает гарантийные процедуры.

Перед снятием внешней оболочки дополнительно проверяется комплектность по сопроводительным документам. При выявлении расхождений необходимо связаться с представителями поставщика до начала монтажа.

Осмотр после распаковки

Коробку следует разбирать аккуратно, не используя инструмент, способный повредить корпус насоса или кабельные вводы. Ответственность за повреждения, возникшие при некорректной распаковке, лежит на пользователе. После вскрытия проводится визуальная проверка корпуса, фланцев, штекеров и принадлежностей.

Таблица 5.1. Комплект поставки насосов CXF и принадлежностей

Модель	Фланец	Наименование	Спецификация	Кол-во	Ед. изм.
CXF-200/1401, CXF-200/1402, CXF-250/2301, CXF-250/2302	ISO K / ISO F / CF	Руководство по эксплуатации; Гарантийный талон; Сертификат; Кабель питания	Кабель 3 м	1 комплект	шт.
CXF-320/3001, CXF-320/3002	ISO F	Руководство по эксплуатации; Гарантийный талон; Сертификат; Кабель питания	Кабель 3 м	1 комплект	шт.
CXF-200/1401, CXF-200/1402	ISO K, переходник по заказу	Центрирующее кольцо (алюминий); Уплотнительное кольцо (фторэластомер)	LF200; 0218×5,3 F	1 + 1	шт.

После извлечения насоса из тары проверьте отсутствие механических повреждений. Снимите защитные крышки на высоковакуумном порту и наденьте чистые перчатки. Ротор турбины должен свободно проворачиваться вручную без заеданий. Допускается небольшой осевой люфт, обусловленный конструкцией магнитного подвеса. Поверхности фланцев следует беречь от царапин; после контроля установите защитные элементы обратно.

Насос транспортируется в вертикальном положении. При снятии насоса из упаковки используйте винты и стропы для надежного удержания входного фланца. Схема безопасной транспортировки показана на рисунке 5.1.

Транспортировка насоса — Рис. 5.1. Схема транспортировки турбомолекулярного насоса.

Таблица 5.2. Спецификация болтовых креплений для строповки

Крепёж	Фланцы
М8	DN200 ISO F, DN200 CF, DN250 ISO F, DN250 CF
М10	DN320 ISO F

При выявлении отклонений или повреждений немедленно уведомите поставщика. Самостоятельные попытки ремонта до согласования лишают оборудование гарантии. Во время перемещения необходимо поддерживать дно упаковки, исключить удары, вибрацию, воздействие влаги и прямого солнечного излучения. Насосы большого веса следует перемещать краном, защищая высоковакуумные уплотнения, выпускной порт и разъемы от механических воздействий.

Внимание. Если после вскрытия упаковки обнаружены дефекты, влияющие на работу насоса, пользователь обязан связаться с производителем. Входной и выходной порты должны быть защищены от царапин. Запрещено переносить насос, удерживая его за выпускной порт, трубопроводы или электрические соединения. Защитные заглушки снимаются только непосредственно перед установкой, а открытые фланцы следует держать на воздухе минимальное время, особенно в чистых помещениях.

Установка и подготовка к работе

Подготовительные операции и требования к монтажу

Перед монтажом внимательно изучите руководство и убедитесь, что место установки удовлетворяет требованиям по температуре, влажности, чистоте и уровню внешних магнитных полей. Насосы серии CXF предназначены для безмасляных вакуумных трактов и не допускают откачки сред с жидкостями, пылью или твердыми включениями. В коррозионностойком исполнении допускается работа с рядом химически активных газов при обязательной продувке инертным газом, например азотом, что уменьшает агрессивное воздействие на турбину и корпус.

Проверьте соответствие модели насоса и контроллера. Несовместимость приводит к ошибкам управления подвесом и может повлечь повреждение ротора.

Перед установкой подтвердите: насос не поврежден; ротор вращается свободно; комплект поставки полон; вакуумная система находится под атмосферным давлением; имеется достаточное пространство для насоса, трубопроводов и кабелей. Монтаж проводится с учетом национальных и отраслевых норм, а также требований к чистоте вакуумной системы.

Для исключения влияния внешней вибрации на устойчивость магнитного подвеса рекомендуется предусматривать виброразвязку всей установки, устанавливать источники вибрации отдельно, отдалять насос от виброактивных узлов и использовать гибкие сильфоны. По возможности предпочтительны приводы и клапаны с низкой ударной составляющей вибрации.

При горизонтальном монтаже насос поднимают за корпус только грузоподъемным устройством, как показано на рисунке 6.1. Запрещено стропить насос за порты, штуцеры, заглушки и трубопроводы.

Горизонтальный монтаж — Рис. 6.1. Схема горизонтальной установки насоса.

При вертикальной установке насос поднимают за нижнюю часть, как показано на рисунке 6.2. Подъемное оборудование выбирают с запасом по грузоподъемности не менее пятикратного веса насоса, обеспечивая плавный подъем без рывков. Корпус фиксируется через отверстия М12 в основании контроллера на платформе, размеры которой должны превышать габариты опорной части насоса.

Вертикальный монтаж — Рис. 6.2. Схема вертикальной установки насоса.

При перевернутом положении применяются штатные крепежные отверстия М12 в нижней части контроллера, согласно рисунку 6.3. Правила строповки и запрет на подъем за коммуникации сохраняются.

Перевернутый монтаж — Рис. 6.3. Схема установки насоса в перевернутом положении.

Высокоскоростной ротор создает значительный момент при вращении. Чтобы исключить смещение фланцевого соединения, болты входного фланца выбирают из углеродистой либо легированной стали и затягивают моментом, приведенным в таблице 6.1. Для тяжелых модификаций рекомендуется установка отдельной опоры, разгружающей сварные швы камеры.

Таблица 6.1. Рекомендуемый момент затяжки болтов входного фланца

Размер болта	Момент затяжки, Н·м
М8	14
М10	29
М12	46

Все операции выполняйте по данному руководству. Для нестандартных монтажных решений обращайтесь в сервисную службу поставщика. Лаборатория Ликлаб при необходимости выполняет шеф-монтаж, проверку вакуумных параметров и контроль герметичности собранной системы.

Установка защитного фильтра

Перед установкой сетчатого фильтра снимите защитную заглушку с входного фланца и убедитесь, что на роторе отсутствуют посторонние предметы. Установите фильтр на входе.

Для насосов CXF-200/1401, CXF-200/1402, CXF-250/2301 и CXF-250/2302 фильтр фиксируется гибким защитным стальным кольцом для кабеля, устанавливаемым в паз корпуса. Для CXF-320/3001 и CXF-320/3002 фильтр крепят шестью винтами M3×5 на входе насоса.

Стандартный сетчатый фильтр предотвращает попадание внутрь насоса инородных объектов диаметром более 5 мм, но снижает скорость откачки по азоту примерно на 10–20 %. Он не является защитой от мелких частиц и не исключает повреждение агрегата при грубом нарушении условий эксплуатации.

Выбор ориентации выпускного фланца

До окончательной установки отрегулируйте положение выпускного фланца. Насосы оснащены активным 5-осным магнитным подшипником. При горизонтальном расположении насоса выпускной фланец должен быть ориентирован строго вертикально или горизонтально в пределах ±2,5°, что уменьшает влияние веса ротора на магнитную систему и повышает стабильность подвеса.

Ориентация выпускного фланца — Рис. 6.4. Схема установки угла выходного порта.

Соединение насоса с вакуумной камерой

Присоединение к вакуумной системе выполняется через фланцы ISO F, ISO K либо CF. Для ISO K применяется эластомерное уплотнение (витон), для CF — медная безкислородная прокладка. Насос предпочтительно устанавливать как можно ближе к камере, снижая проводниковые потери и время откачки. Тяжелые модификации требуют отдельной опоры, исключающей нагрузку на сварные швы камеры.

Схема подключения к камере — Рис. 6.5. Подключение насоса CXF к вакуумной камере.

Фланцы насосов CXF выполнены в соответствии с международной системой присоединительных размеров. При монтаже учитывайте характеристики конкретного фланцевого исполнения, приведенные в таблице технических параметров.

Внимание. Высокая скорость ротора означает большую кинетическую энергию. Любое ослабление соединения насоса с камерой в процессе работы может привести к механическому повреждению агрегата. Запуск насоса допускается только в составе вакуумной системы после достижения допустимого форвакуумного давления. Сварные трубопроводы не должны испытывать нагрузок от массы насоса.

Соединение ISO F фланцев

ISO F соединение — Рис. 6.6. Соединение ISO F фланцев.

Подготовьте центрирующее кольцо, уплотнительное кольцо, болты и гайки. Осмотрите поверхности уплотнения на наличие задиров и загрязнений. Установите фланцы по схеме, используйте штатное количество болтов. Затяжку выполняйте крест-накрест, равномерно, рекомендуя три последовательных прохода по моменту. После выхода системы на рабочий вакуум выполняется контрольная подтяжка.

Соединение ISO K с ISO F

ISO K фланец соединяется с ISO F через свободный фланец либо путем крепления в глухие отверстия камеры. В обоих случаях предварительно проверяют состояние уплотняющих поверхностей, устанавливают центрирующее и резиновое кольцо во входной ISO K фланец по оси, затем фиксируют соединение требуемым числом шестигранных болтов.

Меры предосторожности. Размер крепежа выбирается по номинальному диаметру фланца. Затяжка должна быть строго симметричной, исключающей перекос.

ISO K–ISO F соединение — Рис. 6.7. Соединение ISO K и ISO F фланцев.

ISO K крепление — Рис. 6.8. Вариант крепления ISO K фланца.

Болты затягиваются равномерно, в несколько проходов. После откачки проводится контрольная подтяжка, аналогично ISO F соединениям.

Соединение CF фланцев

CF фланцы соединяются шестигранными болтами либо крепятся к глухим отверстиям камеры. Перед сборкой проверьте отсутствие дефектов на ножах CF, установите медную прокладку и защитный фильтр, затем соедините фланцы требуемым числом болтов. Затяжка проводится крест-накрест с моментами, указанными выше, в три последовательных прохода.

ISO CF соединение — Рис. 6.9. Соединение ISO CF фланцев.

CF соединение — Рис. 6.10. Процесс соединения CF фланцев.

После достижения нужного уровня вакуума повторно подтяните болты для компенсации остаточной усадки прокладки.

6.2 Подключение вспомогательных систем и коммуникаций

Меры предосторожности

Эффективная длина болта либо шпильки в фланцевом соединении должна составлять не менее 1,5d от номинального диаметра крепежа. При применении шпилек их длину увеличивают соответствующим образом. Окончательную затяжку рекомендуется выполнять в режиме температурного цикла узла, после прогрева и последующего охлаждения фланцев, что снижает риск ползучести уплотнения и потери усилия.

6.2.4 Соединение с форвакуумным насосом

Форвакуумный насос подключают к выходному фланцу турбомолекулярного насоса стандарта ISO-KF, типоразмер которого указан в технических характеристиках конкретной модели. Для уменьшения передачи вибраций и компенсации монтажных несоосностей между насосами целесообразно применять вакуумные сильфоны.

В составе системы рекомендуется использовать форвакуумный насос с защитой от обратного перетока масла при остановке. При отсутствии встроенной защиты в линию следует установить изолирующий и предохранительный клапаны, синхронизированные по включению и отключению с форвакуумным насосом, чтобы исключить обратный поток газа и паров масла в вакуумную камеру при останове форвакуумной ступени.

Предостережение

Турбомолекулярные насосы на магнитном подвесе используют пятиосевую систему активного магнитного центрирования ротора. В аварийных опорах применяются высокоточные керамические шарики. Поскольку сама турбомолекулярная ступень является полностью безмасляной, форвакуумная ступень также должна быть безмасляной либо выполненной с гарантированно исключённым обратным перетоком рабочих жидкостей в высоковакуумный тракт.

6.2.5 Соединение системы водяного охлаждения

Контуры водяного охлаждения подключаются через быстроразъёмные соединения к армированному пластиковому шлангу с наружным диаметром 10 мм. Охлаждающая вода должна быть чистой, с минимальным содержанием механических примесей и солевых отложений. Нормируемые параметры: давление подачи 0,1–0,2 МПа, температура 20–25 °C, расход не менее 1 л/мин. При наличии конденсата в корпусе насоса допустимо снижение рабочей температуры при условии сохранения устойчивости режима.

Насос имеет два независимых контура охлаждения, один для корпуса насоса и один для встроенного контроллера. Оба контура должны работать постоянно. В ситуациях, связанных с прогревом или эксплуатацией при переменных тепловых нагрузках, водяные вентильные блоки желательно включать в автоматический контур поддержания температуры насоса.

ВНИМАНИЕ

Применение воды с повышенным содержанием коррозионно-активных компонентов приводит к разрушению стенок каналов охлаждения и снижению ресурса насоса. Для длительной эксплуатации используйте подготовленную воду либо замкнутый контур с ингибированием коррозии.

6.2.6 Подключение кабеля управления

Встроенный контроллер CXFD соединяется с насосами серий CXF-200/1401, CXF-250/2301 и CXF-320/3001 через монтажную плату, закреплённую девятью винтами М6. При перестановке либо замене контроллера необходимо демонтировать крепёж и аккуратно разъединить сопрягаемые поверхности. Схема соединения представлена на рисунке.

Рис. 6.11. Соединение встроенного контроллера и турбомолекулярного насоса.

В основании насоса расположен электрический разъём, сопрягаемый с ответной частью контроллера. При замене контроллера следует убедиться в отсутствии повреждений разъёма и контактов. При стыковке необходимо совместить паз и ключ разъёма, исключив перекос, чтобы не деформировать штифты. Кабельные трассы укладываются без натяжения и перегибов. После установки подключают питание и линии управления. Стандартная длина кабеля питания составляет 3 м; типы и длины остальных кабелей определяются в заказе и указываются в спецификации поставки.

ВНИМАНИЕ

Перед подачей электропитания на турбомолекулярный насос обязательно ознакомьтесь с руководством по эксплуатации контроллера и проверьте соответствие сетевых параметров.

6.2.7 Подключение защитного газа (продувки) для насосов в некоррозионностойком исполнении

Подача защитного газа является штатной опцией для насосов в некоррозионностойком исполнении. Порт продувки выполнен в виде быстросъёмного фланца KF10 по ISO и расположен на боковой поверхности корпуса. Пример подключения показан на рисунке.

Рис. 6.12. Подключение защитного газа: 1 — порт продувки, 2 — заглушка, 3 — уплотнительное кольцо, 4 — фланец KF10, 5 — винты М3×8.

В линию подачи рекомендуется устанавливать расходомер и предохранительный клапан для контроля и ограничения потока продувки в зависимости от состава и концентрации откачиваемых агрессивных газов. В качестве защитных газов, как правило, используют технический азот или аргон.

Меры предосторожности

Защитный газ не должен вызывать коррозии алюминия и нержавеющей стали и не должен вступать в реакцию с откачиваемыми средами. Допустимы азот, аргон и аналогичные инертные газы. Температура подаваемого газа 5–30 °C, содержание реакционно-активных примесей не более 10 ppm. В частных случаях допускается применение сухого воздуха без следов масла.

6.2.8 Напуск воздуха (после выключения)

В насосах коррозионностойкого исполнения порт защитного газа KF10 допускается использовать как линию напуска. Для некоррозионностойких исполнений применяют переходник KF10, который по требованию пользователя может быть установлен производителем на вакуумную камеру либо в форвакуумный трубопровод, с обеспечением совместимости с выбранным клапаном. Клапан напуска обычно реализован в виде электромагнитного устройства; алгоритм работы приведён в разделе, посвящённом останову и выравниванию давления.

6.2.9 Подключение нагревателя

Прогрев корпуса насоса снижает сорбцию и ускоряет дегазацию поверхностей, что позволяет получить более низкое предельное давление. Схема установки нагревателя показана на рисунке.

Рис. 6.13. Установка нагревателя: 1 — фиксирующий винт, 2 — нагреватель, 3 — корпус насоса, 4 — кабель нагревателя 220 В.

Меры предосторожности

Как правило, отдельный прогрев насоса не требуется при давлении в системе выше либо равном 5×10⁻⁵ Па. Допустимые температуры корпуса и режимы нагрева указаны в технических характеристиках. Превышение уставок недопустимо из-за риска деформации рабочих колёс.

7 Порядок работы и эксплуатационные рекомендации

7.1 Предупреждения перед началом работы

ОПАСНОСТЬ

При откачке горючих и взрывоопасных газов на низких давлениях внутри турбомолекулярной ступени риск воспламенения минимален. Однако при давлениях выше 10⁻⁴ Па и температуре корпуса свыше 100 °C возможны искровые разряды в зоне насоса при аварийных режимах. Это может привести к воспламенению выходящих газов. Система должна быть спроектирована с учётом взрывобезопасности и иметь соответствующие блокировки.

ВНИМАНИЕ

Турбомолекулярный насос не предназначен для откачки жидкостей и потоков с твёрдыми частицами. При наличии небольшого количества аэрозольных или пылевых примесей перед входом устанавливают фильтры тонкой очистки. Для агрессивных и коррозионных сред применяются только насосы исполнения “N”, причём продувка защитным газом должна быть включена до подачи коррозионного газа в систему.

Меры предосторожности

При откачке некоторых веществ, например хлоридов и солевых паров, возможно их осаждение на стенках корпуса, валу и лопатках. Налёт на рабочем колесе снижает производительность и ухудшает баланс. Режим прогрева уменьшает образование осадков. При сомнениях по совместимости среды и насоса обратитесь в сервисную службу Ликлаб для подбора исполнения и режимов.

7.1.1 Расчёт давления, при котором допускается запуск турбомолекулярного насоса

Пусть объём откачиваемой системы равен V, а номинальная скорость откачки форвакуумного насоса Sr. Если отношение Sr/V превышает 40 ч⁻¹, турбомолекулярный и форвакуумный насосы допускается включать одновременно, поскольку турбомолекулярная ступень в этот момент работает как запорный элемент и не испытывает нагрузок по газовому потоку. Если Sr/V меньше либо равно 40 ч⁻¹, форвакуумный насос включают первым, а турбомолекулярный запускают при снижении давления до P ≤ 5 Па.

7.1.2 Запуск охлаждения

При наличии водяного охлаждения до пуска турбомолекулярного насоса следует обеспечить штатный расход и давление воды. Недостаток расхода вызывает локальный перегрев и преждевременное срабатывание температурной защиты.

7.1.3 Продувка защитным газом перед включением

Поток продувки выбирают по концентрации откачиваемой среды. Для типовых процессов достаточно 20–50 см³/мин, при работе с сильно агрессивными газами расход увеличивают до устойчивого вытеснения коррозионного компонента из корпуса.

7.2 Запуск и работа

Рассматриваемые насосы относятся к магнитоподвесным. Перед первым включением или после длительного простоя, как правило более трёх месяцев, рекомендуется механически проверить ротор: снять защитную крышку и сетку со стороны высоковакуумного порта, убедиться в свободном вращении турбины, проверить осевой люфт и отсутствие задеваний, после чего установить фильтр и крышку на место.

Запуск и останов выполняются с внешней системы управления, с портативной сенсорной панели, с кнопки RUN/STOP на контроллере, либо по последовательному интерфейсу. Для работы с сенсорной панелью требуется включить локальный режим управления и отключить режим внешнего управления. При попытке активировать локальный режим в момент включённого внешнего управления система игнорирует команды панели до снятия внешнего режима.

Рис. 7.1. Окна мониторинга и настроек сенсорной панели.

Пуск с панели контроллера выполняют следующим образом. После подачи питания 220 В загорается индикатор POWER. Через 10 с нажимают RUN/STOP, включается зелёный индикатор RUNNING и начинается разгон. При достижении номинальной скорости индикатор SPEED переходит в режим постоянного свечения. Останов выполняют повторным нажатием RUN/STOP, после чего индикатор RUN гаснет, а оранжевый SPEED мигает до полной остановки ротора. Через одну минуту допускается отключение питания.

7.2.2 Прогрев

Для корректно спроектированной и чистой вакуумной системы прогрев обычно не требуется для получения давления ниже 10⁻⁴ Па. Давления порядка 10⁻⁵ Па достигаются при локальном нагреве отдельных узлов. При необходимости сверхвысокого вакуума прогревают всю систему одновременно, включая насос и вакуумную камеру; ионизационные датчики при этом дегазируют для повышения точности измерения. В условиях повышенной влажности прогрев является обязательным и выполняется на работающем насосе. Длительность зависит от загрязнённости поверхностей и требуемого предельного давления.

Опасность

Во время прогрева температура корпуса и нагревателя может достигать 100 °C, поэтому прямой контакт с деталями насоса запрещён во избежание ожогов.

Внимание

Температура отжига должна контролироваться жёстко. При превышении допустимого уровня возможно коробление и разрушение лопаток турбомолекулярной ступени.

7.2.3 Время разгона

Фактическое время разгона насоса должно соответствовать паспортному значению. Если на этапе запуска или в установившемся режиме выявляются шум, вибрации, нестабильность скорости либо перегрев, насос требуется немедленно остановить и провести диагностику. Ликлаб выполняет сервисное обследование и балансировку роторов на месте эксплуатации или в лаборатории.

7.3 Органы управления и индикация

Рис. 7.2. Панель контроллера турбомолекулярного насоса.

Панель включает основной выключатель питания, кнопку RUN/STOP для разгона и останова, а также кнопку RESET для сброса аварий. При повторном включении после останова выдерживают паузу не менее 20 с для корректной инициализации магнитного подвеса и силовой электроники.

7.4 Внешнее удалённое управление

Интерфейс внешнего управления обеспечивает ввод и вывод дискретных сигналов между контроллером и внешним устройством через разъём D-sub37. Для устойчивости связи используют экранированный кабель с заземлением экранов на обоих концах. Ответная часть разъёма в комплект поставки, как правило, не входит.

Рис. 7.4. Вход внешнего управления по току.

Внешние входы допускают управление запуском, остановом, сбросом ошибок, запретом запуска и выбором режима внешнего управления. Входные сигналы обрабатываются только при активированном режиме внешнего управления, который устанавливается либо по последовательному порту, либо через меню сенсорной панели.

Рис. 7.5. Вход внешнего управления по напряжению.

7.4.2 Выходные сигналы внешнего управления

Выходы состояния реализованы на реле CR1–CR8 и формируют сигналы питания, разгона, торможения, набора номинальной скорости, аварии, предупреждения, разрешения внешнего режима и текущей работы насоса. Предельные параметры релейных контактов составляют до 30 В и 0,5 А по постоянному току при активной нагрузке. Выбор внешних цепей согласования выполняют с учётом этих ограничений.

Рис. 7.6. Выходные релейные сигналы состояния.

7.5 Связь по RS232/RS485

Контроллеры серии CXF поддерживают последовательные интерфейсы RS232/RS485 с протоколом Modbus RTU. Протокол определяет структурированный фрейм сообщения, позволяющий считывать параметры состояния и задавать уставки независимо от модели управляющей системы. Поддерживаются скорости от 2400 до 115200 бит/с, если иное не задано в конфигурации. Контроль целостности пакетов выполняется по CRC-16.

Адреса регистров и их значения в данном режиме интерпретируются в шестнадцатеричной системе. Через регистры можно читать выходную частоту, ток, температуры, версии ПО, суммарную наработку, а также передавать команды START, STOP и RESET, выбирать скорость обмена, адрес устройства и тип режима управления.

7.4.2 Описание выходов интерфейса внешнего управления

Выходные сигналы внешнего управления реализованы релейными контактами CR1–CR8, работающими в режимах включения и отключения. При активированном режиме внешнего управления либо при подключении по последовательному порту формируется сигнал разрешения внешнего управления.

Таблица 7.4. Выходные сигналы внешнего управления

Контакт	Описание	Действие насоса
9, 28	Выход состояния питания	Нормально разомкнут. Замыкается после завершения балансировки ротора и перехода системы в готовность. Обычно размыкается при сбое питания.
10, 29	Выход состояния разгона	Нормально разомкнут. Замыкается в процессе ускорения ротора.
13, 32	Выход состояния торможения	Нормально разомкнут. Замыкается при активном торможении ротора.
11, 30	Выход состояния номинальной скорости	Нормально разомкнут. Замыкается при достижении номинальной скорости.
12, 30	Выход состояния номинальной скорости	Нормально замкнут. Размыкается при достижении номинальной скорости.
14, 33	Выход состояния неисправности	Нормально разомкнут. Замыкается при наличии неисправности.
15, 33	Выход состояния неисправности	Нормально замкнут. Размыкается при наличии неисправности.
24, 6	Выход предупреждения	Нормально разомкнут. Замыкается при выдаче предупреждения (например, при перегрузке).
25, 6	Выход предупреждения	Нормально замкнут. Размыкается при выдаче предупреждения (например, при перегрузке).
34, 31	Разрешение внешнего управления	Нормально разомкнут. Замыкается при установке связи внешнего управления.
7, 26	Выход состояния работы	Нормально разомкнут. Замыкается при работе насоса (при наличии скорости вращения).

Рабочие электрические параметры контактов реле CR1–CR8 приведены ниже.

Таблица 7.5. Рабочие значения контактов реле

Параметр	Допустимое значение для активной нагрузки (cosφ = 1)
Напряжение/ток нагрузки	30 В постоянного тока, 0,5 А
Максимальный ток	0,5 А
Максимальная коммутируемая мощность	15 Вт (постоянный ток)
Минимальная рабочая нагрузка	Постоянный ток, не менее 1 мкА

7.5 Соединение по RS232/RS485

Контроллеры серии CXF поддерживают связь по интерфейсам RS232/RS485 с использованием протокола Modbus. Протокол задаёт единый формат сообщений, который распознаётся контроллером независимо от конкретного управляющего устройства и обеспечивает чтение параметров состояния и запись команд управления.

7.5.1 Протокол Modbus для контроллеров CXF

Контроллеры работают в режиме Modbus RTU. Передаваемые данные формируются в шестнадцатеричном виде. Например, для передачи символа 31H значение 31H непосредственно включают в пакет. На текущий момент для контроллеров CXF поддерживается только режим RTU.

Поддерживаемые скорости обмена: 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с. Если скорость не изменялась, используется значение по умолчанию 9600 бит/с.

Таблица 7.6. Структура кадра (режим RTU)

Бит	Назначение
1	Стартовый бит (низкий уровень)
8	Биты данных
0/1	Бит чётности (отсутствует при отключённой проверке; занимает 1 бит при включённой)
1/2	Стоповые биты (1 бит при включённой чётности, 2 бита при её отсутствии)

Примечание. По умолчанию проверка чётности отключена, используется один стоповый бит.

Контроль целостности пакетов выполняется по CRC-16. Данные кадра рассматриваются как непрерывная двоичная последовательность без стартовых, стоповых и дополнительных бит. Старший значащий бит передаётся первым. Для вычисления применяется порождающий многочлен x¹⁶ + x¹⁵ + x² + 1, соответствующий двоичному виду 11000000000000101. Остаток деления (16 бит) добавляется к пакету и передаётся в виде двух байтов CRC. На стороне приёма выполняется повторное деление; нулевой остаток означает отсутствие ошибок. Все операции выполняются по модулю 2 без переносов.

Алгоритм вычисления CRC-16 для режима RTU соответствует следующей последовательности: регистр CRC инициализируется значением FFFFH, далее для каждого байта пакета выполняется операция XOR со старшим байтом регистра, затем 8 циклов сдвига вправо с условным XOR с полиномом A001H при установленном младшем бите. После обработки всех байтов полученное значение CRC добавляется к кадру младшим байтом вперёд.

7.5.2 Типы команд и формат пакетов

Протоколом предусмотрены два основных функциональных кода команд.

Таблица 7.7. Типы функциональных команд

Команда	Название	Описание
03	Считывание регистров	Чтение текущих значений одного или нескольких регистров (до 12 значений за запрос).
06	Запись одного регистра	Запись заданного значения в указанный регистр.

Таблица 7.8. Формат пакета RTU

Старт	Адрес устройства	Функциональный код	Данные	CRC		Конец
> 3,5 бита	Адрес контроллера	Код функции	N байтов данных	CRC (младший байт)	CRC (старший байт)	> 3,5 бита

Адреса регистров и значения параметров в данном разделе приведены в шестнадцатеричной системе. Например, адрес 1000H соответствует десятичному значению 4096.

Рабочие параметры состояния (только чтение)

Адрес параметра	Назначение
1000–1003	Выходная частота, резерв, выходной ток, состояние двигателя.
1004–1007	Коды неисправностей 1–4.
1008–100B	Температура двигателя, температура насоса, температура нагревателя, заданная скорость.
100C–100D	Версия программного обеспечения.
100E–100F	Версия ПО модуля АМВ.
1010	Версия ПО модуля привода.
1011	Температура контроллера.
1012	Уставка температуры нагревателя.
1013	Резерв.
1014–1015	Центр балансировки X (АМВ).
1016–1017	Центр балансировки Y (АМВ).
1018–1019	Центр балансировки A (АМВ).
101A–101B	Центр балансировки B (АМВ).
101C–101D	Центр балансировки Z (АМВ).
101E–101F	Суммарная наработка, часы.
1020–1021	Суммарная наработка, минуты.

Команды управления (только запись)

Адрес параметра

Содержание и значение команды

2000

0004: STOP — останов.

0008: START — запуск.

000C: RESET — сброс ошибок.

Команды установки параметров (только запись)

Адрес параметра	Описание и допустимые значения
3000	Скорость обмена: 0001 — 2400 бит/с; 0002 — 4800 бит/с; 0003 — 9600 бит/с (по умолчанию); 0004 — 19200 бит/с; 0005 — 38400 бит/с; 0006 — 57600 бит/с; 0007 — 115200 бит/с. В режиме PROFIBUS изменение скорости не поддерживается.
3010	Адрес устройства (по умолчанию 0010H, максимальное значение 00F7H).
3020	Режим управления: 0001 — внешнее I/O управление; 0002 — последовательный порт RS232/RS485; 0003 — PROFIBUS; 0004 — локальное управление с панели.

При ошибочных операциях чтения или записи устройство формирует исключение Modbus: в ответе старший бит функционального кода устанавливается в 1, а в поле данных передаётся код ошибки. Возможные значения: 0001 — недопустимый функциональный код; 0002 — недопустимый адрес данных; 0003 — недопустимые данные; 0004 — внутренняя ошибка подчинённого устройства.

Примеры обмена приведены ниже для адреса контроллера 0010H (насос №16). Форматы запросов и ответов соответствуют стандарту Modbus RTU.

Интерфейсы управления и диагностики турбомолекулярных насосов. Интерпретация данных и особенности подключения

Лаборатория Ликлаб в своей практике регулярно сталкивается с интеграцией турбомолекулярных насосов в автоматизированные линии, где применяются протоколы Modbus, RS-485 и Profibus. Ниже приведено уникализированное описание логики обмена, структуры регистров и типовых предупредительных сообщений, основанное на руководствах производителя и нашем опыте внедрения вакуумного оборудования на промышленные объекты.

Особенности масштабирования параметров Modbus

В протоколе используются регистры 0001H–0004H. Регистры за пределами этого диапазона не поддерживаются, поэтому команды, содержащие, например, код 0005H, приводят к ошибке. В этом случае старший байт ответа преобразуется устройством в 0x86, что соответствует коду «некорректная команда».

Чтение параметров производится с применением масштабирования:

Частота вращения передаётся как значение, увеличенное в 10 раз относительно фактического.

Ток — как значение, умноженное на 100.

Передаваемые числовые значения не включают десятичные точки и должны всегда находиться в диапазоне 0…65535. Выход за пределы приводит к переполнению и возврату ошибки недопустимых данных.

Состояние контроллера насоса

Рабочее состояние кодируется двумя байтами. Нижний байт содержит основные признаки режима работы: питание, разгон, достижение скорости, торможение, наличие предупреждений и аварий. Верхний байт отражает режим управления (локальный, через дискретные линии, RS232/485 или Profibus), факт нормальной левитации ротора, статус нагрева и наличие второй скорости.

Нижний байт	Верхний байт
Предупреждение
Сбой
Торможение
Заданная скорость достигнута	Работа
Разгон	Режим управления (локальный, IO, RS232/485, Profibus)
Питание	Режим управления (локальный, IO, RS232/485, Profibus)
Вторая скорость	Подогрев
Работа	Левитация в норме

Коды типовых неисправностей

Ошибки передаются наборами байтов, где каждый бит имеет строго определённый смысл. Ниже представлена адаптированная таблица, которую Ликлаб использует в своих сервисных работах.

Нижний байт	Верхний байт	Номер бита
Стоп АМВ		7
Отключение питания		6
Перезагрузка двигателя		5
Перегрев двигателя		4
Остановка ротора		3
Превышение тока	Сбой Холла	2
Ошибка разгона / разрыв контура	Сбой соединения	1
Ошибка обмотки	Перегрузка системы	0

Ошибки магнитного подвеса (АМВ)

Нижний байт	Верхний байт	Бит
Смещение Z ниже нормы		5
Смещение AB ниже нормы		4
Смещение XY ниже нормы		3
Смещение Z выше нормы		2
Смещение AB выше нормы		1
Смещение XY выше нормы		0

Дополнительно контроллер может передавать данные о медленном разгоне, истечении времени разгона, перегреве, сбое связи с АМВ, дисбалансе ротора или ошибке датчиков Холла.

Интерфейсы RS-232 / RS-485

Структура соединения RS-232/485 для контроллеров турбомолекулярных насосов

Подключение выполняется через разъём DB9. Контакты 2, 3, 5 используются для RS-232; 7 и 8 — для RS-485. RS-485 работает в полудуплексном режиме и требует последовательной (линейной) топологии. Звёздное подключение недопустимо из-за отражений сигнала.

Контакт	Сигнал	Описание
7	485B / –	Отрицательная линия
8	485A / +	Положительная линия
9	---	Не используется

Для сети RS-485 обязательны:

Экранированная витая пара, удалённая от силовых трасс.

Терминаторы 120 Ом на концах линии.

Исключение замкнутых контуров заземления.

Линейная структура сети RS-485

Интерфейс Profibus

Типовая схема подключения Profibus-DP

Контроллеры насосов серии CXF работают как ведомые станции PROFIBUS-DP/V0. Скорость передачи данных определяется автоматически, максимум — 1,5 Мбит/с. Поддерживается стандартный разъём DB9.

Контакт	Сигнал	Описание
1	GND	Общий провод
3	B+	Сигнал B+
5	DGND	Заземление питания
6	VP	Питание +
8	A+	Сигнал A+

На концах сегмента сети включаются встроенные резисторы разъёма, на промежуточных станциях — выключаются. Экранирующая оплётка кабеля должна быть механически прижата к металлическому корпусу разъёма.

Эксплуатация и безопасность

Работу насоса можно контролировать с ПК, через сенсорную панель или клавишу старт-стоп. Во время торможения питание отключать нельзя — при падении скорости энергия ротора поддерживает питание магнитных подшипников; преждевременное отключение приводит к падению ротора.

ВНИМАНИЕ
Не отключайте питание во время торможения, это приводит к повреждению ротора.

ОПАСНОСТЬ
Тормоз выделяет значительное количество тепла, поэтому корпус насоса и контроллера сильно нагреваются. Избегайте контакта.

После отключения питания необходимо выдержать не менее 20 секунд перед повторным включением — контроллер должен полностью снять остаточный заряд.

Особые условия эксплуатации

Вибрации

При наличии вибрационных воздействий используются виброизоляционные опоры для предотвращения перегрузки магнитного подвеса.

Тепловое воздействие

Экранирование входа насоса от теплового излучения

При наличии источников ИК-излучения устанавливается тепловой экран, защищающий ротор и магнитные подшипники.

Сильные магнитные поля

Допустимая напряжённость поля — не более 3 мТл. При превышении этого значения требуется магнитный экран.

Электромагнитные помехи

Насос и контроллер соответствуют промышленным нормам ЭМС. При применении в медицине и высокочувствительных областях требуется консультация производителя.

Радиационная устойчивость

Материалы насоса выдерживают дозу не более 10⁵ рад.

Типовые неисправности и способы устранения

Фрагмент таблицы приведён ниже. Полная таблица используется в сервисных работах Ликлаб.

Неисправность	Причина	Действия
Сбой запуска	Нет сигнала, повреждение кабеля, отказ контроллера	Проверить кабели, интерфейс, обратиться в сервис
Тайм-аут разгона	Течи, высокое давление, неисправность подшипника, отказ контроллера	Проверить герметичность, форвакуум, состояние ротора
Сильная вибрация	Резонанс, разбалансировка, повреждение ротора	Коррекция монтажа, диагностика, отправка в сервис
Недостаточный вакуум	Высокий форвакуум, течи, газовая нагрузка, загрязнение	Устранение течей, прогрев, очистка системы

Обслуживание и ремонт

Регулярные проверки

Параметр	Действие	Интервал	Примечание
Вибрация	Контроль органолептически или виброметром	Каждый запуск, раз в месяц
Ток/напряжение	Проверка через контроллер	Каждый запуск, раз в неделю
Очистка	Очистка внутренних поверхностей	По необходимости	Выполняется на заводе
Замена подшипников	Замена после падения или износа	По необходимости	Балансировка возможна только на заводе

Транспортировка и хранение

Хранение осуществляется при температуре −20…+50°C и влажности не более 95%. Насос должен быть заполнен инертным газом и загерметизирован.

Гарантия и сервис

Оборудование поставляется с гарантией 12 месяцев. Сервисные работы Ликлаб включают диагностику, восстановление характеристик и полную интеграцию насосов в вакуумные системы заказчика.

Назад к списку