新一代分子增壓泵—深冷水氣泵組合抽氣機組
最近，我們采用4臺抽速1,000L/s的分子增壓泵+1臺0.4m2 深冷水汽泵組成高真空抽氣機組，成功取代了為Φ1600×1900大型蒸發鍍膜設備配套的2臺K-800擴散泵和1臺ZJ-1200羅茨泵抽氣機組，取得了下列優異成果：
■ 抽氣能耗：2.5 度/爐，比原設備節省80%，年節電30~40萬度/臺，相當于每臺設備減排CO2200~300噸/年。
■ 鍍膜周期（粗抽時間相同）：12分鐘，與原設備相同。
■ 真空質量：明顯優于原設備。
■ 鍍膜產品質量：優于原設備產品的質量，消除了膜層色澤泛黃現象。
■ 設備費用：比雙擴散泵機組節省5 萬元；比單擴散泵機組增加13萬元，6個月節省的電費可收回增加的設備費。
本項技術原則上還可以用于其它大型高真空設備，2臺K-800擴散泵的抽速總和已超過目前最大的KT-1000油擴散泵。因此，本項成果已表明：大型擴散泵+羅茨泵機組退出歷史舞臺的日子已經不遠了。
一、大型蒸發鍍膜目前存在的問題
1．油蒸汽污染
大型蒸發鍍膜設備容積大，氣體負載重，目前普遍采用大型擴散泵、羅茨泵和滑閥泵機組抽氣，存在油蒸汽污染嚴重，膜層結合力差，表面色澤泛黃，鍍膜產品質量低等缺點。
油蒸汽污染的來源：
■ 蒸發鍍膜低真空采用滑閥泵，或旋片泵抽氣，這二種泵的本底油蒸汽壓為10-1Pa。
■ 中真空區段通常采用羅茨泵抽氣。羅茨泵的最大壓縮比不超過50，而且與氣體種類幾乎無關，因此，該泵只能將滑閥泵的油蒸汽污染降低1 個數量級。加上該泵采用有油軸承，軸承與鍍膜室之間存在直通通道，因此，本身也是一個污染源，本底油蒸汽壓為10-2~10-3Pa量級，其污染不能忽略。
■ 以油蒸汽為工作質的擴散泵是污染的主要源頭。擴散泵高閥處存在大量液態泵油，鍍膜室抽氣口常見的褐色、粘稠狀物質就是明證。擴散泵的油蒸汽本底在10-4~10-6Pa，該油蒸汽壓看起來很低，但造成的污染很難清除，加上分子量大，對鍍膜產生的不利影響以一抵十，是真空鍍膜的頭號大敵。鍍膜設備使用一段時間后，抽氣時間變長也是油蒸汽污染的直接結果。
2．能耗高
大型蒸發鍍膜設備的抽氣能耗很高。Φ1600×1900 大型蒸發鍍膜設備常用的配置主要有如下兩種：單擴散泵機組和雙擴散泵機組。兩種設備的具體配置、標稱抽氣能耗和實際抽氣能耗如表1所示。
表1 Φ1600×1900蒸發鍍膜設備的真空泵配置、標稱抽氣能耗和實際抽氣能耗
單擴散泵機組和雙擴散泵機組的實際抽氣能耗分別為35kW 和52kW，年耗電28萬度和40萬度/臺。
3．活性氣體分壓強高
除了油蒸汽之外，活性氣體是影響鍍膜質量的最重要的因數。蒸發鍍膜設備頻繁暴露大氣，鍍膜室會吸附大量可凝性氣體（H2O 為主）。實測結果表明，蒸發鍍膜的精抽本底中，H2O占總氣體總量的80~90%。
因此，蒸發鍍膜設備的升級換代，需要應對上述三大難題。
近年來，部分蒸發鍍膜設備開始采用深冷水汽泵（-120℃）與擴散泵一起工作（例如珠三角地區比較流行的雙擴散泵機組），抽氣時間明顯縮短，油蒸汽污染也有所降低（未能消除），但能耗和費用卻進一步增加，因此，未能在大范圍內推廣應用。
二、升級換代的新路—分子增壓泵+深冷水汽泵
最近，深圳大學的原創性科技成果“分子增壓泵”實現了產業化，該泵的結構和性能分別如圖1、2所示，具有結構簡單，轉子全部由平圓盤構成，兼有中、高真空泵雙重性能，而且能耗低，抽速1,000L/s的MB200D分子增壓泵能耗0.25kW，僅為同抽速羅茨泵的15%，擴散泵的20%，分子泵的60%，還能獲得十分清潔的中、高真空。此外，該泵轉子全部由平圓盤構成，消除了分子泵易發生打片損壞的一大缺陷。
圖1 MB200D分子增壓泵的平圓盤轉
近年來，深冷水汽泵（POLYCOLD，-120℃）開始獲得推廣應用，該泵能耗低、無油蒸汽污染、對水蒸汽的抽速高達20,000~200,000L/s。目前，我國已有多家廠商生產深冷水氣泵(阱)，部分產品質量已接近進口水平，售價不到進口產品的50%。我們采用的是上海協元低溫真空設備有限公司生產的制冷面積為0.4M2的深冷水氣泵，深冷溫度低于－130℃。
上述二種新型的抽氣裝備，為攻克大型蒸發鍍膜設備的三大難題提供了新的路子：
1．油蒸汽的對策
■ 中、高真空采用能獲得清潔中、高真空的分子增壓泵+深冷水氣泵，取代擴散泵和羅茨泵。
■ 粗真空采用獨特抽氣工藝，粗抽壓強從幾Pa 提高到幾十Pa，將油蒸汽污染降至可檢測值之下。
2．高能耗的對策
■ 采用低能耗的分子增壓泵和深冷水汽泵，取代高能耗擴散泵和羅茨泵，節省精抽能耗80%以上。
■ 粗抽壓強從幾Pa 提高到50~100Pa，粗抽泵（滑閥泵，或旋片泵）運行時間降至3~4分鐘，節省粗抽能耗70%。
3．活性可凝性氣體的對策
采用深冷水氣泵作輔助抽氣，對水蒸汽的抽速可提高至40,000L/s 以上。
