§ 9.5. Выбор коэффициента использования насоса при стационарном режиме работы

Для любой вакуумной установки можно определить оптимальное значение коэффициента использования насоса из экономических соображений. При этом необходимо учитывать, что при увеличении коэффициента использования насоса уменьшаются затраты, связанные с приобретением и эксплуатацией вакуумных насосов, но увеличиваются расходы на изготовление трубопроводов и арматуры. Себестоимость откачки камеры с быстротой 1 м³/с в течение 1 ч [руб-ч^-1/(м³-с^-1)]

здесь t_o — нормативный срок амортизационных отчислений, ч; С_н —стоимость насоса, руб. (C_н=C₁S_нК₁) ; С_а —стоимость трубопроводов, затворов, ловушек и другой вспомогательной арматуры, руб. (С_а=С₂UK₂); З_н — эксплуатационные расходы на насос, руб/ч (3_H = C₃S_нК₃); З_а — эксплуатационные расходы на арматуру, руб/ч (З_а=С₄UK₄); где С₁, С₂, С₃, С₄ и К₁, K₂, К₃, К₄ — постоянные, зависящие от условий производства и эксплуатации вакуумного оборудования (рис. 9.9..9.13).  

С учетом записанных выражений уравнение (9.54) примет вид

Где

Стоимость вакуумных насосов зависит от их принципа действия и быстроты откачки. Из современных вакуумных насосов наибольшую стоимость имеют турбомолекулярные, наименьшую – пароструйные. Затраты на единицу быстроты откачки для различных насосов могут отличаться в 10² раз. Насосы, имеющие высокую стоимость, обеспечивают остаточную газовую среду, свободную от загрязнения парами рабочих жидкостей, и используются в тех случаях, когда применение дешевых насосов не обеспечивает качество выпускаемых изделий или не обеспечивает условия проведения экспериментов.

Эксплуатационные расходы вакуумных насосов состоят из затрат на энергоносители, материалы, зарплату постоянному обслуживающему персоналу, профилактические осмотры и ремонт, вызванный отказами оборудования.

Нормативный срок амортизационных отчислений t₀ можно принять равным 10 годам, что при коэффициенте использования рабочего времени 0,85 и трехсменной работе соответствует 53 520 ч.

Стоимость и эксплуатационные затраты могут быть подсчитаны с помощью коэффициентов C₁.....С₄ и K₁.....K₄, приведенных в табл. 9.4 и 9.5.

Дифференцируя (9.55) по К_и и приравнивая полученное выражение нулю, получим условие экстремума:

Из уравнения (9.56) можно найти оптимальное значение коэффициента использования К_н, соответствующего минимальной себестоимости откачки.

Рассмотрим упрощенный случай, когда K₁=K₂=K₃=K₄, при этом для определения К_и можно получить уравнение

Где

Коэффициент А₅ представляет собой отношение затрат на приобретение и эксплуатацию арматуры к затратам на приобретение и эксплуатацию насосов. При А₅ = 1 следует очевидное значение для коэффициента К_и=0,5. I

I Учитывая, что К_и всегда меньше единицы, найдем решение уравнения (9.57) в виде

Для наглядности зависимость (9.58) представлена на рис. 9.14.

В тех случаях, когда из-за отсутствия стоимостных коэффициентов приведенная выше методика определения оптимальных коэффициентов использования неприменима, их выбор в стационарном режиме работы для высоковакуумных (K_и1) и низковакуумных (К_и2) насосов можно делать по аналогии с существующими системами (табл. 9.6).