TWI745591B - 用於監視抽泵裝置的操作狀態的方法 - Google Patents

用於監視抽泵裝置的操作狀態的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI745591B
TWI745591B TW107116742A TW107116742A TWI745591B TW I745591 B TWI745591 B TW I745591B TW 107116742 A TW107116742 A TW 107116742A TW 107116742 A TW107116742 A TW 107116742A TW I745591 B TWI745591 B TW I745591B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pumping device
motor
vacuum pump
input parameter
variable speed
Prior art date
Application number
TW107116742A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201903287A (zh
Inventor
瑟吉 布蘭多林
Original Assignee
法商普發真空公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 法商普發真空公司 filed Critical 法商普發真空公司
Publication of TW201903287A publication Critical patent/TW201903287A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI745591B publication Critical patent/TWI745591B/zh

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/28—Safety arrangements; Monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/126—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
    • F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0283—Predictive maintenance, e.g. involving the monitoring of a system and, based on the monitoring results, taking decisions on the maintenance schedule of the monitored system; Estimating remaining useful life [RUL]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2220/00—Application
    • F04C2220/10—Vacuum
    • F04C2220/12—Dry running
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/40—Electric motor
    • F04C2240/403—Electric motor with inverter for speed control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/05—Speed
    • F04C2270/051—Controlled or regulated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/05—Speed
    • F04C2270/052—Speed angular
    • F04C2270/0525—Controlled or regulated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/07—Electric current
    • F04C2270/075—Controlled or regulated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/09—Electric current frequency
    • F04C2270/095—Controlled or regulated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2280/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion
    • F04C2280/02—Preventing solid deposits in pumps, e.g. in vacuum pumps with chemical vapour deposition [CVD] processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

本發明係關於一種用於監視一連接至處理室(2)的抽泵裝置(5)的操作狀態的方法，用以判定該抽泵裝置(5)的一故障的操作狀態(failing operation state)，該抽泵裝置(5)包含至少一粗真空幫浦(7)，其包含： 　　-一用來驅動該粗真空幫浦(7)的馬達(M1)，及 　　-一變速驅動器(12)，其被建構來控制該馬達(M1)的轉速且被建構來一方面接收一對應於設定點頻率(set point frequency)(C)的第一輸入參數及一對應於馬達電流(i)的第二輸入參數以及另一方面送出一對應於控制頻率(F)的輸出參數至該馬達(M1)， 　　其特徵在於故障操作狀態是在穩態操作(H)時該第一輸入參數和該輸出參數之間的差異等於或大於該第一輸入參數的10%持續了一超過3秒鐘的預定的時間(T)的時候被判定。本發明亦關於一種抽泵裝置和設備。

Description

用於監視抽泵裝置的操作狀態的方法
本發明係關於一種用於監視一連接至處理室抽泵裝置的操作狀態的方法，用以判定該抽泵裝置的一故障的操作狀態(failing operation state)。本發明亦關於一種抽泵裝置和使用此方法的設備。
真空幫浦包括兩個被一馬達驅動的轉子，用以在幫浦本體(定子)內轉動。在轉動期間，從處理室被吸入的氣體被困在介於該轉子和該定子之間的自由空間內，其將被排放至出口。
真空幫浦特別是被使用在用於製造半導體、平板螢幕或光伏打基板之需要一低於大氣壓力的壓力的處理中。然而，使用在這些處理中的氣體會被轉變成固體副產物，其會以層的形式被沉積在該幫浦的活動的或靜止的部件上並導致堵塞(clogging)，然後因轉子與定子間過大的摩擦力造成機構卡死(seizing)而讓該幫浦塞住(jamming)。
幫浦的塞住會對相關處理室內正在製造中的產品(例如，整批的半導體晶圓)造成不可回復的損害。這些意外的製造中斷會造成巨大的成本花費。
目前，真空幫浦的維修係根據糾正及預防動作這兩者，最好的情況是能夠在真空幫浦故障並停止之前預測預防性的維修。
為此，預防性維修在一被界定為該真空幫浦被使用的應用的函數的週期被實施。然而，該週期與該幫浦實際使用條件並不相符，幫浦的實際時用條件會隨著生產負荷的函數而改變且會直接影響磨損速率以及幫浦的堵塞，造成不必要的或極慢的操作。
預測真空幫浦故障的方法已被開發出來，嘗試要預測該幫浦塞住的發生並預先更換。
例如，文獻EP0828332提出了藉由測量該馬達的轉動扭矩或電流來監視使用中的真空幫浦的效能以預測其未來操作特徵。然而，此方法實施上很複雜。事實上，直接測量馬達的轉動扭矩是不可能的，因為扭矩感測器太龐大了。此外，被測得的馬達電流會隨著與真空幫浦的可能故障無關的多種情況的函數而改變。這造成必須要將此資訊與在真空管線上實施或在該真空幫浦上實施的其它測量值相互參考才能夠對它作更好的解讀也才不會造成過早的預防性維修。
一種能夠判斷乾式真空幫浦發生故障的時間的故障預測方法亦是已知的。該真空幫浦在故障發生前的持續使用時間係藉由統計處理該幫浦的特徵數據(如，電流，溫度，振動等等)以及製造處理的特徵(如，氣體流量，壓力，基材溫度等等)來加以評估。然而，此方法並不能自給自足。此方法不能在不參考該處理的操作條件下預測該幫浦的使用壽命。該分析系統依賴生產設備所提供的資訊，這需要在該設備與該真空幫浦之間假設一通信線。此外，處理條件的修改將需要修改此分析系統所使用的模型，這在真空幫浦的使用期間不是一個簡單的處理。
從文獻EP1754888中亦知道一種真空管線故障預測方法。在此方法中，與該幫浦的馬達有關的第一功能參數以及與用來從該幫浦排空氣體的系統有關的第二功能參數的時間進展被測量。被測得的功能參數然後藉由統計處理而被相關聯，用以預測在發生堵塞之前該幫浦的使用時間。該真空管線因而能夠實施一自我診斷而無需與外部訊號相關聯。此方法特別適用於追蹤在真空管線中導致幫浦堵塞的固體產物的污染現象的進展。
雖然已開發出一些預測方法能夠解決這些問題，但仍在尋找更容易實施、相對低成本，尤其是避免處理多個輸入參數或使用新的感測器之故障預測方法。
因此，問題是要在沒有發生在該處理室內的處理製程的指示以及不知道該真空幫浦的使用條件下，藉由一可靠且易於實施的方法來判斷真空幫浦的故障操作狀態，用以在幫浦故障之前保護處理室。
為此，本發明包含一種用於監視一連接至處理室的抽泵裝置的操作狀態的方法，用以判定該抽泵裝置的一故障的操作狀態(failing operation state)，該抽泵裝置包含至少一粗真空幫浦，其包含： 　　-一用來驅動該粗真空幫浦的馬達，及 　　-一變速驅動器，其被建構來控制該馬達的轉速且被建構來一方面接收一對應於設定點頻率(set point frequency)的第一輸入參數及一對應於馬達電流的第二輸入參數以及另一方面送出一對應於控制頻率的輸出參數至該馬達， 　　其特徵在於故障操作狀態是在穩態操作時該第一輸入參數和該輸出參數之間的差異等於或大於該第一輸入參數的10%持續了一超過3秒鐘的預定的時間(T)的時候被判定。
在目的是要診斷該粗真空幫浦的逐漸堵塞的例子中，該粗真空幫浦負荷會波動。事實上，該頻率交替地下降及上升但沒有低於該抽泵裝置的警示或警告門檻值。該變速裝置然後可補償由電流突波(current surge)所造成的任何頻率減小持續數秒鐘或數分鐘的時間。該監視方法讓這些情況可被偵測，用以預測該抽泵裝置在數秒鐘內或甚至在數分鐘內的突然停止，這可提供時間來將該抽泵裝置與位在上游側的處理室隔離開來並中斷氣體到達該處理室。
依據該監視方法的一或多個特徵，分開地或結合地： 　　-故障操作狀態是在穩態操作時該第一輸入參數和該輸出參數之間的差異等於或大於該第一輸入參數的4%持續了該預定的時間的時候被判定， 　　-該預定的時間大於10秒鐘， 　　-該預定的時間小於30秒鐘， 　　-在啟動該粗真空幫浦時，該變速驅動器被指示要逐步地提高該控制頻率，直到到達該設定點頻率為止， 　　-在穩態操作中，該設定點頻率是定值，至少持續一大於或等於該預定的時間的時間， 　　-當該控制頻率提高且馬達電流超過一加速電流門檻值時，該變速驅動器阻止該控制頻率的提高， 　　-當該變速驅動器是在穩態操作且馬達電流超過一操作電流門檻值時，該變速驅動器降低該控制頻率， 　　-當該第一輸入參數和該輸出參數之間的差異等於或大於該第一輸入參數的90%持續了一超過1分鐘的預定的時間(T)的時候，一警鈴或警報會被觸發。
本發明亦關於一種包括至少一粗真空幫浦的抽泵裝置，其包括： 　　-一用來驅動該粗真空幫浦的馬達，及 　　-一變速驅動器，其被建構來控制該馬達的轉速且被建構來一方面接收一對應於設定點頻率的第一輸入參數及一對應於馬達電流的第二輸入參數以及另一方面送出一對應於控制頻率的輸出參數至該馬達， 　　其特徵在於該抽泵裝置包括一監視單元，其被建構來依據上文所述的監視方法來監視該抽泵裝置的操作狀態。
該抽泵裝置可包括魯式鼓風機(Roots Blower) ，其與該粗真空幫浦串聯地安裝且被安裝在該粗真空幫浦的上游側。
本發明亦關於一種設備，其包括一經由一管子連接至上文所述的抽泵裝置的進氣口的處理室。
下面的實施例是例子。雖然此描述參考一或多個實施例，這並不一定表示每一參考係關於同一實施例或該等特徵只適用於一個實施例。不同實施例的單一特徵可被相等地結合或互換以提供其它的實施例。
粗真空幫浦被界定為一正位移真空幫浦，它在兩個轉子的幫助下把將被抽泵的氣體吸入(aspirate)、傳送然後在大氣壓力下排出。該兩個轉子被兩個軸件承載，其被該粗真空幫浦的馬達轉動地驅動。
一魯式鼓風機被界定為一正位移真空幫浦，它在魯式轉子的幫助下把將被抽泵的氣體吸入、傳送然後排出。此真空幫浦被安裝在粗真空幫浦的上游側且與粗真空幫浦成串聯地被安裝。該等轉子被兩個軸件承載，其被該魯式鼓風機的馬達轉動地驅動。
“上游”一詞係指一元件被置於另一元件的相對於氣體流動方向的前方。相同地，“下游”一詞係指一元件被置於另一元件的相對於將被抽泵的氣體的流動方向的後方，上游元件是在比下游元件低的壓力。
圖1中的設備1包括一處理室2，其經由管3而被連接至一抽泵裝置5的進氣口4，用以將來自該處理室2的氣體抽泵於箭頭所示的流動方向上。此處理室2可以是一發生處理製程的室，例如，在製造微電子裝置於矽晶圓上時使用的或在平板螢幕或光伏基板製程中使用的沉積、蝕刻、離子佈植或熱處理製程。
該抽泵裝置5包括至少一粗真空幫浦7，其包括一幫浦本體，在該幫普本體內，兩個轉子10可被該粗真空幫浦7的驅動馬達M1轉動地驅動(圖2及3)。
該粗真空幫浦7是多階式幫浦，亦即，其包括多個、至少三個，例如，五個抽泵階段T1、T2、T3、T4、T5，它們以串接方式被安裝在該粗真空幫浦7的進氣口與排放口之間且一將被抽泵的氣體可流動於其內。
每一抽泵階段T1-T5包含一各自的入口和一各自的出口。該連續的抽泵階段T1-T5係藉由各自的階段間管件(其將前一個抽泵階段的出口連接至下一個抽泵階段的入口)以一個接在另一個之後的串接方式相連接。第一抽泵階段T1的入口和該粗真空幫浦7的進氣口相聯通且最後一個抽泵階段T5的出口和真空幫浦2的排放口6相聯通。
如圖3所見，每一抽泵階段T1-T5包含至少兩個轉子10，其在該幫浦本體的定子8內被轉動地驅動。轉子10延伸在該等抽泵階段T1-T5內。轉子10的軸件在排放階段T5側是被該粗真空幫浦7的馬達M1驅動(圖2)。
轉子10特徵葉片具有相同的輪廓。被示出的轉子是屬於“魯式”型式(“8”或“豆子(bean)”形狀的剖面)。當然，本發明適用其它乾式多階粗真空幫浦類型，譬如“爪”式或螺旋式或螺絲式或依據與正位移真空幫浦的其它原理者。
轉子10被角度地偏位及驅動，用以在每一階段T1-T5的中央殼體9內被同步地轉動相反方向上。在轉動期間，從該入口被吸入的氣體被困在轉子10和定子8所產生出來的體積內，然後被轉子10驅趕至下一個階段(該氣體的流動方向係以圖2及3的箭頭G標示出來)。
該粗真空幫浦7被界定為“乾式”是因為在操作時，轉子10在定子8內轉動時沒有和定子8接觸，這使得在抽泵階段T1-T5內完全沒有油的存在。
該粗真空幫浦7的排放壓力是大氣壓力。
該抽泵裝置5可包括魯式鼓風機11，其與該粗真空幫浦7串聯地安裝且被安裝在該粗真空幫浦7的上游側，如圖2中所見。
該魯式鼓風機11和該粗真空幫浦7一樣是正位移式真空幫浦，它在魯式轉子的幫助下把將被抽泵的氣體吸入、傳送然後排出。
該魯式鼓風機11包括至少一抽泵階段B1，在該抽泵階段中，兩個轉子被該魯式鼓風機11的馬達M2轉動地驅動。在馬達M2的轉動頻率例如被設定在30Hz到100Hz之間，例如，55Hz。
該魯式鼓風機11和該粗真空幫浦7不同之處主要係在於尺寸較大、間隙裕度較大以及該魯式鼓風機11不在大氣壓力下排放，而且必需被串接式地安裝在該粗真空幫浦7的上游側來使用。
該粗真空幫浦7進一步包括一變速驅動器12，其被建構來控制該粗真空幫浦7的馬達M1的轉速。馬達M1例如是一非同步馬達，例如，具有一5kW等級的馬達功率。
該變速驅動器12一方面被建構來接收一對應於設定點頻率C的第一輸入參數及一對應於馬達電流i的第二輸入參數以及另一方面被建構來送出一對應於控制頻率F的輸出參數至該馬達M1(圖4)。
該設定點頻率C可以是一由使用者例如藉由修改該變速驅動器12的類比輸入訊號或者藉由該變速驅動器12的一手動式調整旋鈕來設定的參數。該設定點頻率C例如係介於30Hz和60Hz之間，包含其內所有數值，例如是60Hz。
該馬達電流i是馬達M1所耗用的電流。如果馬達M1的負荷增加的話則馬達電流i增加，且如果馬達M1的負荷減小的話則馬達電流i亦減小。
依據一實施例，該變速驅動器12例如藉由脈衝寬度調變(PWM)來控制在一開放迴圈(open loop)中的控制頻率F。
該變速驅動器12的反相器使用一決定電壓和頻率這兩者的脈衝流來控制馬達M1。
開放迴圈控制並不使用感測器來測量軸件的轉速或角度位置。此一沒有感測器的組態是便宜的且實施上相對容易。
在啟動該粗真空幫浦7時(圖5的啟動階段D)，該變速驅動器12被控制，用以在一上升時間，例如，依據一提高的線性關係或依據可被程式化的一連串提高的線性關係來逐步地提高該控制頻率F，直到到達該設定點頻率C為止。
然後，一但到達該設定點頻率C，該變速驅動器12控制該控制頻率F，使得它是一個固定值且等於該設定點頻率C(穩態操作H)。
一加速電流門檻值S1可被用來保護該變速驅動器12避免控制頻率F提高時的電流突波。電流突波例如在該啟動階段D中該上升時間太短的話就會發生。
如果馬達電流i超過該加速電流門檻值S1的話，則該變速驅動器12會阻止該控制頻率F的升高，直到該馬達電流i下降且再次於該加速電流門檻值S1底下通過為止(例如，參見圖5的啟動過載階段E1)。
該加速電流門檻值S1是可調整的。
一操作電流門檻值S2被提供來保護該變速驅動器12避免在穩態操作H(即，該變速驅動器12將該控制頻率F設定為該設定點頻率C)中的電流突波。
如果馬達電流i超過該操作電流門檻值S2的話，則該變速驅動器12會降低該控制頻率F，直到該馬達電流i下降且再次於該操作電流門檻值S2底下通過為止(例如，參見圖5的操作中過載階段E2)。此過載情況例如可在為大氣壓力下處理室2建立真空的期間發生。
如果該馬達電流i的數值低於該操作電流門檻值S2數個百分比的話，則該變速驅動器12再次提高該控制頻率F，直到到達該設定點頻率C為止。
在該變速驅動器12控制下的該控制頻率F的降低和升高在穩態操作H中可以是線性的。該操作電流門檻值S2是可調整的。例如，它小於該加速電流門檻值S1。
如果對應於設定點頻率C的該第一輸入參數和對應於控制頻率F的該輸出參數兩者之間的差異等於或超過該第一輸入參數的90%持續了大於一分鐘的一很長的時間的話，則一警報或警鈴就會被觸發。這例如可顯示出該粗真空幫浦7在啟動階段D中的氈黏(binding)，即該粗真空幫浦7例如未能成功地啟動。
該抽泵裝置5進一步包括一監視單元13，其被建構來依據下文中所描述的監視方法監視該抽泵裝置5的操作狀態。
該監視單元13包括一或多個微控制器或電腦，其具有記憶體以及被設計來監視該抽泵裝置5的操作狀態的程式。該監視單元13可以是屬於該變速驅動器12或是一連接至該變速驅動器12的遠端單元。
該監視單元13至少在穩態操作H時(換言之，當該變速驅動器12不是在該啟動階段D或在停止的階段的時候)監視被該變速驅動器12送至該馬達M1的該控制頻率F。在穩態操作時，該設定點頻率C至少在一大於或等於一預定的時間T(例如，3秒鐘)的時間長度期間內是固定值。
如果對應於設定點頻率C的該第一輸入參數和對應於控制頻率F的該輸出參數之間的差異等於或超過該第一輸入參數的10%持續了一大於3秒鐘(例如，大於10秒鐘)的話，即判定在該穩態操作H中一需要對該粗真空幫浦7進行維修介入的操作狀態，其中該第一輸入參數大於該輸出參數。換言之，如果C-F≧0.1*C的話(換言之，如果F≦0.9*C的話)，則該操作狀態需要維修介入(圖5)。
例如，如果該變速驅動器12送至該馬達M1的該控制頻率F低於或等於54Hz持續了該預定的時間T的話，則判定該粗真空幫浦7即將發生故障。
依據更為嚴格的條件，如果在穩態操作H中該第一輸入參數和該輸出參數間的差異等於或大於第一參數的4%持續了該預定的時間T的話，則判定一必需對該粗真空幫浦7進行維修介入的操作狀態。換言之，如果C-F≧0.04*C的話(換言之，如果F≦0.96*C(即早於F≦0.9*C)的話)，則該操作狀態需要維修介入。
例如，如果該變速驅動器12送至該馬達M1的該控制頻率F低於57.6Hz持續了該預定的時間T的話，則判定該粗真空幫浦7即將發生故障。
該預定的時間T可用計時繼電器(timer relay)或直接用該監視單元13來測量。該預定的時間T可小於30秒鐘。
因此，如可從圖6的例子中看出來的，該控制頻率F的一大於2.4Hz的下降持續超過13秒鐘會導致粗真空幫浦7在該預定的時間T結束後的數秒鐘內故障。
偵測該抽泵裝置5的即將發生的故障能夠預測該抽泵裝置5在一介於1秒鐘至2分鐘之間的數秒鐘等級(在此處為10至20秒鐘的等級)內的時間內的突然停止，這提供時間來將該抽泵裝置5與上游的處理室2以及可能的渦輪分子真空幫浦隔離並中斷氣體的饋送。
在目的是要診斷粗真空幫浦7的逐漸堵塞的例子中，粗真空幫浦7的負荷是波動的。事實上，該控制頻率F交替地下降及升高但都不落到低於該警示或警報門檻值以下。該變速驅動器12然後可在數秒鐘或數分鐘的時間長度內補償因電流突波所造成的頻率下降。因此，該監視方法能夠偵測此情況，因而能夠讓使用者在堵塞變得太嚴重之前採取措施來保護處理室2。
如果判定即將發生故障的話，則該監視單元13例如可切換一邏輯輸出或者切換一與該粗真空幫浦7的警報及警鈴繼電器串聯地連接的繼電器。這些繼電器可被用來關閉設置在處理室2和抽泵裝置5之間的隔離閥及/或中斷氣體流入到處理室2中。
因此，該監視方法能夠在一方面不知道該處理室2內發生的處理製程且另一方面不受處理製程的騷動或修改的影響下簡單且可靠地指出該抽泵裝置5的異常行為。
1‧‧‧設備2‧‧‧處理室3‧‧‧管件4‧‧‧進氣口5‧‧‧抽泵裝置7‧‧‧粗真空幫浦8‧‧‧定子10‧‧‧轉子M1‧‧‧(驅動)馬達T1‧‧‧(第一)抽泵階段T2‧‧‧抽泵階段T3‧‧‧抽泵階段T4‧‧‧抽泵階段T5‧‧‧抽泵階段6‧‧‧排放口9‧‧‧中央殼體11‧‧‧魯氏鼓風機B1‧‧‧抽泵階段M2‧‧‧馬達12‧‧‧變速驅動器C‧‧‧設定點頻率F‧‧‧控制頻率H‧‧‧穩態操作D‧‧‧啟動階段E1‧‧‧啟動過載階段S1‧‧‧加速電流門檻值i‧‧‧馬達電流S2‧‧‧操作電流門檻值E2‧‧‧操作中過載階段13‧‧‧監視單元
本發明的其它好處和特徵在配合附圖閱讀下面本發明的一特定的但是非限制性的實施例的說明時將變得很明顯，其中： 　　圖1是一設備的示意圖，該設備包含一連接至抽泵裝置的處理室， 　　圖2顯示圖1的抽泵裝置的示意圖， 　　圖3顯示圖2的抽泵裝置的粗真空幫浦的元件的示意圖， 　　圖4顯示圖2的抽泵裝置的元件的示意圖， 　　圖5顯示馬達電流是時間的函數的圖表的例子，其顯示與抽泵裝置的變速驅動器的控制頻率在啟動階段期間和在穩態操作期間隨著時間發展的對應關係，及 　　圖6是一圖表，其顯示在穩態操作時該抽泵裝置有故障發生的時候該變速驅動器的控制頻率的發展的例子。
在這些圖式中，相同的元件被標以相同的元件符號。
C‧‧‧設定點頻率
F‧‧‧控制頻率
H‧‧‧穩態操作
D‧‧‧啟動階段
E1‧‧‧啟動過載階段
E2‧‧‧操作中過載階段
S1‧‧‧加速電流門檻值
S2‧‧‧操作電流門檻值
T‧‧‧時間

Claims (12)

  1. 一種用於監視一連接至處理室(2)的抽泵裝置(5)的操作狀態的方法，用以判定該抽泵裝置(5)的一故障操作狀態，該抽泵裝置(5)包含至少一粗真空幫浦(7)，其包含：- 一用來驅動該粗真空幫浦(7)的馬達(M1)，及- 一變速驅動器(12)，其被建構來控制該馬達(M1)的轉速且被建構來一方面接收一對應於設定點頻率(C)的第一輸入參數及一對應於馬達電流(i)的第二輸入參數以及另一方面送出一對應於控制頻率(F)的輸出參數至該馬達(M1)，其中該馬達電流是該馬達所消耗的電流，其特徵在於該故障操作狀態是在穩態操作(H)時該第一輸入參數和該輸出參數之間的差異等於或大於該第一輸入參數的10%持續一超過3秒鐘的預定的時間(T)的時候被判定，在該故障操作狀態時，一設置在該處理室和該抽泵裝置之間的隔離閥被關閉及/或流入該處理室的氣體被中斷，其中對應於該變速驅動器送出的控制頻率的該輸出參數係依據該第一輸入參數及該第二輸入參數被送出。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該故障操作狀態是在穩態操作(H)時該第一輸入參數和該輸出參數之間的差異等於或大於該第一輸入參數的4%持續了該預定的時間(T)的時候被判定。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該預定的時間(T)大於10秒鐘。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該預定的時間(T)小於30秒鐘。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在啟動該粗真空幫浦(7)時，該變速驅動器(12)被指示要逐步地提高該控制頻率(F)，直到到達該設定點頻率(C)為止。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在穩態操作(H)中，該設定點頻率(C)是定值，至少持續一大於或等於該預定的時間(T)的時間。
  7. 如申請專利範圍第1項方法，其中當該控制頻率(F)提高且馬達電流(i)超過一加速電流門檻值(S1)時，該變速驅動器(12)阻止該控制頻率(F)的提高。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中當該變速驅動器(12)是在穩態操作(H)且馬達電流(i)超過一操作電流門檻值(S2)時，該變速驅動器(12)降低該控制頻率(F)。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中當該第一輸入參數和該輸出參數之間的差異等於或大於該第一輸入參數的 90%持續了一超過1分鐘的預定的時間(T)的時候，一警鈴或警報會被觸發。
  10. 一種包括至少一粗真空幫浦(7)的抽泵裝置(5)，包含：- 一用來驅動該粗真空幫浦(7)的馬達(M1)，及- 一變速驅動器(12)，其被建構來控制該馬達(M1)的轉速且被建構來一方面接收一對應於設定點頻率(C)的第一輸入參數及一對應於馬達電流(i)的第二輸入參數以及另一方面送出一對應於控制頻率(F)的輸出參數至該馬達(M1)，其特徵在於該抽泵裝置(5)包括一監視單元(13)，其被建構來依據申請專利範圍第1至9項之任一項所述的監視該抽泵裝置(5)的操作狀態的方法來監視該抽泵裝置(5)的操作狀態。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之抽泵裝置(5)，其包括一魯式鼓風機(Roots blower)(11)，其被串聯地安裝在該粗真空幫浦(7)的上游側。
  12. 一種包含處理室(2)的設備(1)，該處理室經由一管件(3)被連接至依據申請專利範圍第10或11項所述的抽泵裝置(5)的進氣口。
TW107116742A 2017-06-06 2018-05-17 用於監視抽泵裝置的操作狀態的方法 TWI745591B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1754979A FR3067069B1 (fr) 2017-06-06 2017-06-06 Procede de surveillance d'un etat de fonctionnement d'un dispositif de pompage
FR1754979 2017-06-06
??1754979 2017-06-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201903287A TW201903287A (zh) 2019-01-16
TWI745591B true TWI745591B (zh) 2021-11-11

Family

ID=59297130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107116742A TWI745591B (zh) 2017-06-06 2018-05-17 用於監視抽泵裝置的操作狀態的方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20200173441A1 (zh)
EP (1) EP3635256B1 (zh)
JP (1) JP2020522643A (zh)
KR (1) KR20200016300A (zh)
CN (1) CN110709607B (zh)
FR (1) FR3067069B1 (zh)
TW (1) TWI745591B (zh)
WO (1) WO2018224253A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202000004513A1 (it) * 2020-03-04 2021-09-04 Marziano Salvaro Pompa per il vuoto, particolarmente per apparecchiature per la conservazione di cibi.
CN115145201B (zh) * 2022-07-19 2023-03-28 长沙昌佳自动化设备有限公司 一种干式真空泵专用控制器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006051260A1 (en) * 2004-11-09 2006-05-18 The Boc Group Plc Vacuum pumping system
TW201504527A (zh) * 2013-03-15 2015-02-01 Integrated Designs L P 具有一快換馬達驅動、自動式氣體移除與流體回收系統以及其遠端監測、觀察與控制的綜合式泵系統和方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05202888A (ja) * 1992-01-29 1993-08-10 Hitachi Ltd ドライ真空ポンプの駆動制御方法とその装置並びにドライ真空ポンプ用電源装置
GB9616457D0 (en) 1996-08-05 1996-09-25 Boc Group Plc Improvements in vacuum pump systems
JP3767052B2 (ja) * 1996-11-30 2006-04-19 アイシン精機株式会社 多段式真空ポンプ
FR2787143B1 (fr) * 1998-12-14 2001-02-16 Magneti Marelli France Detection de l'encrassement d'un filtre a carburant d'un circuit d'alimentation d'un moteur a combustion interne
JP2001012379A (ja) * 1999-06-29 2001-01-16 Aisin Seiki Co Ltd メンテナンス判定機能付き真空ポンプ
JP3790785B2 (ja) * 2001-11-20 2006-06-28 株式会社タクミナ 流体搬送機構
GB0217494D0 (en) * 2002-07-29 2002-09-04 Boc Group Plc Conditioning monitoring of pumps and pump systems
JP3967245B2 (ja) * 2002-09-30 2007-08-29 株式会社東芝 回転機の寿命予測方法及び回転機を有する製造装置
GB0502149D0 (en) * 2005-02-02 2005-03-09 Boc Group Inc Method of operating a pumping system
FR2887938A1 (fr) 2005-07-04 2007-01-05 Alcatel Sa Ligne de vide et procede de surveillance d'une telle ligne
FR2947309A1 (fr) * 2009-06-26 2010-12-31 Alcatel Lucent Procede de prediction d'une defaillance de la rotation du rotor d'une pompe a vide et dispositif de pompage associe
GB2497957B (en) * 2011-12-23 2018-06-27 Edwards Ltd Vacuum pumping
JP6656821B2 (ja) * 2015-05-22 2020-03-04 株式会社荏原製作所 真空ポンプ装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006051260A1 (en) * 2004-11-09 2006-05-18 The Boc Group Plc Vacuum pumping system
TW201504527A (zh) * 2013-03-15 2015-02-01 Integrated Designs L P 具有一快換馬達驅動、自動式氣體移除與流體回收系統以及其遠端監測、觀察與控制的綜合式泵系統和方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018224253A1 (fr) 2018-12-13
FR3067069B1 (fr) 2019-08-02
EP3635256B1 (fr) 2021-08-18
TW201903287A (zh) 2019-01-16
EP3635256A1 (fr) 2020-04-15
CN110709607A (zh) 2020-01-17
CN110709607B (zh) 2022-04-01
FR3067069A1 (fr) 2018-12-07
US20200173441A1 (en) 2020-06-04
JP2020522643A (ja) 2020-07-30
KR20200016300A (ko) 2020-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2179183B1 (en) Improvements in compressors control
US8721295B2 (en) Vacuum pump self-diagnosis method, vacuum pump self-diagnosis system, and vacuum pump central monitoring system
TWI745591B (zh) 用於監視抽泵裝置的操作狀態的方法
JP6050081B2 (ja) ドライ真空ポンプ装置
US8151585B2 (en) System and method of disabling an HVAC compressor based on a low pressure cut out
JP2012530875A (ja) 真空ポンプのロータの回転の故障を予測する方法および関連ポンプ装置
CN110050125B (zh) 信息处理装置、信息处理系统、信息处理方法、基板处理装置
CN111828362B (zh) 真空泵系统
CN112805472B (zh) 用于控制真空泵的温度的方法以及相关的真空泵和设备
JP7118940B2 (ja) 圧縮機、監視システム、及び圧縮機の監視方法
JP7005766B2 (ja) 圧縮機及び監視システム
JP2015010510A (ja) 真空ポンプシステム、真空ポンプの異常予兆の報知方法
US8113789B2 (en) System and method of disabling an HVAC compressor based on a high pressure cut out
WO2018181299A1 (ja) 給液式気体圧縮機
JP7172821B2 (ja) ポンプ監視装置および真空ポンプ
US20230417254A1 (en) Vacuum pump system and control method
CN116635634A (zh) 用于停止真空泵的方法
TW202336349A (zh) 真空泵的控制裝置以及控制方法