優化使用真空技術的考量因素

真空技術在食品及其他產品包裝中發揮著巨大作用。從真空包裝到管狀袋、泡罩包裝和熱成型包裝等，都需要用到真空。如果沒有真空，將無法處理和運輸紙箱，或操作自動裝托盤和揀配系統。很多灌裝機也使用真空來給產品進料或處理包裝(拾取和貼裝)。與壓縮空氣技術相比，很多用戶覺得真空技術十分晦澀難懂。這就是真空泵經常被誤操作或者造成其輸出過剩的原因。這將導致客戶對處理結果不滿意、流程易中斷、能耗過大或運行成本過高等問題。為了幫助您盡可能高效地使用真空技術，以達到優化流程、降低運行成本的目標，請您參考以下 考量因素。

1. 了解真空物理學的相關知識

真空泵和真空系統的主要目的是將空氣從一個密閉系統中抽出，以形成真空。這意味著所產生的壓力值低于大氣壓力或環境壓力。

圖 1：以毫巴(mbar)和百分比為單位的真空度示例。

在包裝技術中，可以利用真空來進行抽吸、抽空、成型、壓制、夾持、移動、填充和運輸操作。所使用的真空度取決于具體的應用領域，但務必控制在 1 到 900 毫巴 mbar范圍內。假設大氣壓力(氣壓)為 1,000 mbar，相對應的真空度應在 10% 至 99.9% 之間(圖 1)。除了通過真空泵實現對應的真空度(稱為“極限壓力”)外，真空泵的抽氣速率是另一個關鍵變量。抽氣速率表示真空泵在一定時間內能夠抽吸的空氣量。抽氣速率通常以“立方米/小時 [m3/h]”為單位。這兩個技術參數是相互關聯的。這種關系可用所謂的“抽氣速率曲線”來描述(圖 2)。

圖 2：典型的抽氣速率曲線：抽氣速率隨著壓力的降低而降低。

2. 選擇理想的真空發生器

真空技術有多種類型。下列機械真空泵或鼓風機主要應用于包裝技術領域(圖 3)：

圖 3：不同真空泵的比較及其在包裝中的潛在用途。

干式旋片真空泵

干式旋片真空泵是各種包裝工藝的理想選擇。該泵的最大真空度能夠達到 100 mbar。但是，抽氣速率不應超過 40 m3/h，因為此類大型真空泵葉片更易磨損，抽氣速率過高將會大幅增加維修工作量及相關成本。

油潤滑旋片真空泵

油潤滑旋片真空泵的真空度可達到 0.1 mbar。此類真空泵是真空包裝行業的標配設備，也可以用于整個工業領域的諸多其他應用。旋片真空泵的抽氣速率范圍為 3 至 1,600 m3/h。工作液在內部回路中循環輸送。

干式爪式真空泵

干式爪式真空泵無需在壓縮腔室中使用工作液。此類真空泵采用非接觸式工作原理，因此幾乎免維護。其極限壓力最高可達 40 mbar，轉速可在 20 到 80 Hz 間進行調節，這使得它們適用于根據需求變化改變輸出要求的工藝。一般抽氣速率在 40 至 1000 m3/h 之間。

干式螺桿真空泵

干式螺桿真空泵也不需要工作液來壓縮抽出的空氣。它們可以達到 0.1 mbar 及以下的真空度。由于大多數應用都需要真空泵在較高的壓力下運行，螺桿真空泵通常作為配備額外羅茨泵的旋片真空泵的替代方案，只應用于較大型的真空包裝機。5. 側流風機

側流風機的顯著特征之一便是高抽氣速率。由于側流風機只實現了低壓差，使其最大真空度只能達到 500 mbar。因此，它們非常適用于需要高抽氣速率和低真空度的應用領域。雖然側流風機免維護，但如果在接近其性能極限的情況下使用，將會導致其能源效率較低。3. 真空供給的規格

對于用戶而言，準確地了解其具體工藝，熟知其所需的真空度和抽氣速率是十分重要的。否則，往往會選擇規格過大的真空泵，導致不必要的能源和運行成本。在加工參數不斷變化的情況下，我們建議您選擇可按需求變化進行調整的真空泵，這種真空泵可以持續保持所需的真空度，或者保證穩定的抽氣速率。

4. 選擇中央或本地真空供給

選擇為整個工廠或多個真空用戶提供集中式真空供給還是分散式真空供給(每臺機器都配備專屬真空泵)，會對您的采購和運行成本產生決定性影響。因此，謹慎權衡您的選擇尤為重要。 安裝到機器內部或鄰近機器的單臺真空泵比集中式真空供給更便宜，主要的原因是無需采購和安裝管道系統的費用。然而，必須注意的重點是，中央真空供給系統所使用的真空泵的數量要遠少于分散式真空供給解決方案。得益于更低的維護和能耗成本，運行成本也會減少。并且中央真空供給系統可以安裝在包裝或生產區域外。因此不會在您的工作站產生噪音或積聚熱量。配備控制面板的中央真空供給系統還可以根據驅動需求輕松滿足輸出要求，并且可以在更大的輸出范圍內運行。 所以，請您咨詢真空專家后再決定是否使用中央真空供給。

5. 利用真空罐或緩沖罐提高效率

單臺真空泵上的真空罐，甚至是大型真空供給系統的真空罐都可以節約大量能耗。 可以將其安裝在真空泵或真空系統與使用真空的設備之間。通過一個簡單的控制裝置，即可將真空罐中的真空維持在一個特定水平。一旦達到這個水平，真空泵就會自動關閉或切換到怠速模式。如果真空罐中的壓力上升并超過規定值，則真空泵重新啟動。如果沒有這個真空罐，真空泵將會始終保持滿功率運行，這就意味著它將消耗更多的能源。使用帶變速驅動裝置的真空泵可以進一步提升節能效果。

6. 考慮能耗成本

真空發生器的能耗成本不能根據電機額定功率來計算，因為這只能片面地反映實際功耗。電機額定功率及其他工作系數規格增加了不確定性。雖然這種規格形式符合美國 NEMA 標準，但事實上確實低于實際運行時的功率消耗。 除此之外，在不同的壓力范圍內，不同類型的真空技術所消耗的電量也不盡相同。在 0.1 到 10 mbar 的真空度下，油潤滑旋片真空泵只需要規定額定能耗的 40% 到 60%。只有知道整個壓力曲線的軸功率以及包裝工藝的壓力條件，才能直接比較能耗。值得信賴的真空泵和系統制造商能夠為客戶計算出預期能耗。

7. 計算總成本

在購買真空技術時，您不應該僅通過比較不同真空泵和不同制造商的投資和能耗成本來做出決定。您應該關注的是較長時期內的預期總成本。像能耗成本一樣，運行成本也會有很大差異。重要的是要考慮到維護工作和由此產生的停機時間、備件成本以及工作液的采購和處理。

【更新時間：2025-3-29】