Heuristic method for assessing the condition of the vacuum pump vanes

ABSTRACT: Rotary vane vacuum pumps are used in many industries and are a critical component of many machines and technological processes. They require constant inspections, and their sudden breakdowns often result in costly downtimes. Therefore, there is a need to quickly assess the condition of the operating vanes, without the necessity to disassemble the pump. This article presents the results of an active diagnostic experiment carried out on a model laboratory stand, which satisfactorily represents industrial conditions. As a result of the research, a heuristic diagnostic method was developed that allows for a quick assessment of the condition of the vanes working in the pump, the minor damage of which leads to secondary failures generating high costs and unplanned downtime.

KEYWORDS: exploitation diagnostics, signal analysis, pump, vacuum

STRESZCZENIE: Rotacyjne łopatkowe pompy próżniowe stosuje się w wielu gałęziach przemysłu; stanowią one krytyczne ogniwo wielu maszyn oraz procesów technologicznych. Wymagają stałych przeglądów, a ich nagłe awarie często skutkują kosztownymi przestojami. W związku z tym istnieje potrzeba szybkiej oceny stanu pracujących łopatek, bez konieczności demontażu pompy. Przedstawiono wyniki czynnego eksperymentu diagnostycznego przeprowadzonego na modelowym stanowisku laboratoryjnym, które dobrze odzwierciedla warunki przemysłowe. W wyniku przeprowadzonych badań opracowano heurystyczną metodę diagnostyczną pozwalającą na szybką ocenę stanu łopatek pracujących w pompie, których niewielkie uszkodzenia prowadzą do wtórnych awarii generujących duże koszty i nieplanowane przestoje.

SŁOWA KLUCZOWE: diagnostyka

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

[1] Wojciechowski G. „Pompy niezbędne w przemyśle spożywczym”. Przemysł spożywczy. 70, 4 (2016): 20–22.

[2] Bachmann P., Kuhn M. “Evaluation of dry pumps vs rotary vane pumps in aluminum etching”. Vacuum. 41, 7–9 (1990): 1825–1827, https://doi.org/10.1016/0042-207X(90)94104-X.

[3] Zander Z., Zander L., Dajnowiec F. „Próżnia i pompy próżniowe w przemyśle spożywczym”. Przemysł spożywczy. 67, 4 (2019): 30–36. DOI, http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-65091761-c10d-4c2c-be9b-90d6c6696d15.

[4] Łój P. “Exploitation of rotary vane vacuum pumps”. Modelowanie Inżynierskie. 38, 69 (2018): 56–59.

[5] Eckle F.J., Bickert P., Lachenmann R. “Rotary vane and roots pumps backed by diaphragm pumps – progress in corrosive applications and clean vacuum requirements”. Vacuum. 46, 8–10 (1995): 793–796, https://doi.org/10.1016/0042-207X(95)00041-0.

[6] Cycklis P. „Sprężarki i pompy próżniowe różnych typów konstrukcyjnych”. Przemysł Spożywczy. 1, 4 (2015): 26–30, https://doi.org/10.15199/65.2015.4.3.

[7] Gevorkian G., Schorcht H.J., Kern H. “Preliminary investigation of the wear behaviour of self-lubricating carbon fibre reinforced glass matrix composites in vacuum”. Applied Composite Materials. 9 (2022): 169–177, https://doi.org/10.1023/A:1014755216027.

[8] BUSCH. [Online], https://www.buschvacuum.com/pl/pl/company/busch-poland.

[9] Konishi S., Yamasawa K. “Diagnostic system to determine the in-service life of dry vacuum pumps”. IEE Proceedings – Science, Measurement and Technology. 146, 6 (1999): 270–276, https://doi.org/10.1049/ip-smt:19990654.

[10] Zhang Q., Wang S., Wang S.J.X., Tomovic M. “Performance degradation model of roots pump in vacuum system based on leakage of rotor wear”. IEEE 11th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA). Hefei (2016), https://doi.org/10.1109/ICIEA.2016.7603949.

[11] Appadoo R., Xu Y., Gu F., Ball A.D. “Performance monitoring and fault diagnosis of vacuum pumps based on airborne sounds”. 24^th International Conference on Automation and Computing (ICAC). Newcastle Upon Tyne (2018), https://doi.org/10.23919/IConAC.2018.8748969.

[12] Zhan H., Li N., Wang Y., Wang X., Lin S., “Fault diagnosis method for vacuum pump of space environment simulator”. IEEE 11th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA). Hefei (2016), https://doi.org/10.1109/ICIEA.2016.7603860.

[13] Ainapure A., Li X., Singh J., Yahn Q., Lee J. “Deep learning-based cross-machine health identification method for vacuum pumps with domain adaptation”. Procedia Manufacturing. 48 (2020): 1088–1093, https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.05.149.

[14] Azam M., Umar M., Maqsood M., Akhtar I., Aziz I. “Pumping speed measurement of the rotary vane vacuum pump by using numerical and experimental approaches”. Proceedings of the ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. 7: Fluids Engineering Systems and Technologies. Montreal (2014), https://doi.org/10.1115/IMECE2014-38412.

[15] Hong S., Son G. “Numerical study of a vane vacuum pump with two-phase flows”. Journal of Mechanical Science and Technology. 31 (2017): 3329–3335, https://doi.org/10.1007/s12206-017-0623-1.

[16] Lewicki P. „Zastosowanie niskiego ciśnienia w technologii żywności”. Przemysł Spożywczy. 65, 4 (2011): 8–13, http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-article-LOD1-0025-0034?q=bwmeta1.element.baztech-volume-0033-250X-przemysl_spozywczy-2011-t__65_nr_4;1&qt=CHILDREN-STATELESS.

[17] Łój P., Cholewa W. “Diagnostics of rotary vane vacuum pumps using signal analysis and processing methods”. Vibrations in Physical Systems. 30, 2 (2019): 1–8. bwmeta1.element.baztech-ea7ea8a0-5ab3-417b-a3ad-9d802d7a9b99.

[18] Łój P., Cholewa W. “Diagnostics of rotary vane vacuum pumps using signal processing, analysis and clustering methods”. Advances in Diagnostics of Processes and Systems. 313 (2021): 103–115.

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2022.12.27

 

* Artykuł recenzowany