Вакуумная техника, как и все технические занятия, требует инструментария. В дополнение к очевидным физическим инструментам, таким, как гаечные ключи, необходим ряд процедурных инструментов для того, чтобы понимать, контролировать и диагностировать вакуумную систему или процесс. Один из самых мощных инструментов, которые можно использовать в вакуумной технике, также наиболее прост в получении. Это ни что иное, чем простая кривая откачки. Другими словами, график зависимости давления от времени. Столкнувшись с какой-то проблемой, связанной с вакуумом, вы должны иметь отправную точку, чтобы сосредоточиться на том, что поможет вам сузить мышление до возможной причины проблемы или проблем. Вы должны с чего-то начать. Вам также необходимы средства отделения симптомов от реальной проблемы, и они не всегда сразу очевидны.

Обычным сигналом того, что в вакуумной системе может существовать проблема, является неприятное ощущение того, что откачка осуществляется медленнее, чем обычно, или откачка не выполняется так, как раньше. Это связано с данным графиком. Если вы сохранили любой журнал работы системы, вы можете по крайней мере проверить зависимость давления от времени, чтобы увидеть, находитесь ли вы на правильном пути, но это не дает вам столько информации, чем простая проверка по принципу «годен-не годен» в результате «система работает так же, как всегда» или «это не так». Так с чего же начать? 

Начертите стандартную кривую

Если у вас есть «стандартная» кривая откачки, вы можете быстро и легко приступить к ликвидации многих возможных проблем. Предположим, что вы уже подготовили детальный набор данных, когда вы были уверены, что система работала в соответствии со спецификацией. Если у вас есть достаточное количество данных, чтобы определить форму кривой откачки с некоторой степенью детализации, чтобы твердо определить «стандартную» кривую, теперь у вас есть возможность сравнить кривую, построенную во время новой откачки, чтобы увидеть, точно ли совпадает новая кривая со «стандартной», или просто приближается к ней. Опять же, если у вас есть только смутное ощущение, что может существовать проблема, вы можете просто выборочно проверить несколько показаний и сравнить их со «стандартной» кривой. Если простая выборочная проверка не показывает почти никаких отклонений от кривой, вы уже сделали ценный шаг для осознания того, что проблемы в действительности нет.

Сравнение стандартной кривой с фактической 

Если у вас есть хорошая «стандартная» кривая, вы, вероятно, обнаружите проблему на ранней стадии, прежде чем она станет достаточно серьезной, чтобы привлечь ваше внимание в рабочем режиме. Сравнение сегодняшней кривой откачки со «стандартной» может дать вам реальное предостережение. Скажем, например, что у вас есть система, где время достижения остаточного предельного давления является довольно постоянным, и вы решаете, что все просто отлично. Вы заблуждаетесь. Опять же, вы могли бы сравнить форму сегодняшней кривой со «стандартной» и выяснить, что верхняя часть кривой, где осуществляется предварительная откачка, слегка замедлилась, хотя время достижения остаточного предельного давления не изменилось. Важно ли это?
Вполне возможно. На рисунке показан набор общих изменений. Давайте предположим, что влажность постепенно увеличивается, и эффективность предварительной откачки падает из-за медленного накопления конденсата водяного пара в форвакуумном насосе. Если это механический насос с масляным уплотнением, и проверка через смотровое стекло масляного резервуара, показывает, что масло имеет молочный цвет, вероятно, настало время газового балласта насоса для отвода конденсата, прежде чем способность насоса работать с высоким вакуумом исчезнет. По мере накопления воды в механическом насосе давление во впускной линии насоса также поднимается сверх обычного остаточного предельного давления из-за давления паров воды.
Предположим также, что вы используете турбомолекулярный насос, и он все еще в состоянии справиться с нагрузкой, создаваемой водой, и обеспечить приемлемую производительность достижения остаточного предельного давления. Увеличенное форвакуумное давление в результате конденсата водяного пара в механическом насосе будет ограничивать эффективность работы турбомолекулярного насоса из-за снижения степени сжатия. Кроме того, если нагрузка воды в форвакуумной линии увеличится лишь ненамного, производительность начнет снижаться из-за поглощения слишком большого количества водяного пара на внутренних поверхностях самого турбомолекулярного насоса возле выпускного патрубка или образования фактического жидкого конденсата на завершающей стадии. В соответствии с законом Мерфи, это произойдет прямо в середине процесса. Этого можно было бы избежать, реагируя на раннее предупреждение, которое может дать простое и обычное сравнение кривых.
Хорошо, таким образом, мы увидели простую задачу с простым способом исправления. Заслуживает ли она большого внимания и изучения? Возможно. Предположим, что вы используете механический форвакуумный насос с форвакуумной ловушкой, и ваш процесс чувствителен к загрязнению масла.


Изменение части формы кривой откачки для цикла предварительной откачки может быть вызвано насыщением форвакуумной ловушки маслом или водой, или снижением эффективности по какой-то другой причине. Изменение, которое вы могли бы обнаружить в кривой откачки, может быть вызвано медленным накоплением масляных паров в камере в результате проблемы с форвакуумной ловушкой. Это состояние может быть большой проблемой. Определенно большей, чем просто снижение эффективности механического насоса.

Опять же, небольшое изменение в кривой при более низком давлении может указывать на проблему с турбомолекулярным насосом. Если, как мы заявили ранее, влажность становится выше, чем отмечалось ранее, эффективность турбомолекулярного насоса может снижаться из-за внутреннего накопления воды. Помните, что холодные поверхности внутри турбомолекулярного насоса могут легко поглощать воду и влиять на степень сжатия насоса. Это вызывает замедление откачки в области кривой, где турбомолекулярный насос играет основную роль. Для поддержания производительности процесса может потребоваться прогреть турбомолекулярный насос во время работы в условиях повышенной влажности.

Суть в том, чтобы не пытаться выявить все проблемы, которых можно избежать, постоянно сравнивая кривые откачки, а для начала показать преимущества, которые могут быть получены с их помощью. С точки зрения общих затруднений, небольшое количество энергии, которое тратится на сравнение кривых, можно легко компенсировать избежанием необходимости решать проблему после ее возникновения, предотвратив ее заранее.

Еще одно соображение состоит в том, что вы можете избежать длительного процесса выявления неисправностей, чтобы обнаружить проблему в случае, когда система не отвечает техническим условиям. Первой реакцией на проблему является подозрение на утечку, что приводит к потере времени и бесплодным поискам не существующей утечки. Существует слишком много других факторов, которые могли бы привести к отклонению от заданных характеристик, не создавая предположения о возможности утечки или даже загрязнения, при этом причина проблемы может быть на самом деле простой и легко устранимой.

Дополнительным преимуществом наличия качественной «стандартной» кривой является основа для сравнения после любых изменений в системе, таких как очистка или замена какой-то составной части. Вы можете использовать полученную ранее кривую в качестве ориентира для новых эксплуатационных параметров.

Преимущества регулярного использования кривых откачки намного перевешивают усилия, необходимые для их получения и использования.