VD真空系統(tǒng)原理與系統(tǒng)改造

單奇靈

摘 要：針對(duì)蒸汽噴射泵抽真空系統(tǒng)能耗高、維護(hù)量大等缺點(diǎn)，使用干式機(jī)械泵組成的真空系統(tǒng)開(kāi)始受到廣泛關(guān)注?；诎搶?shí)踐，該文對(duì)干式真空系統(tǒng)原理、構(gòu)成與工作過(guò)程進(jìn)行了解析，詳細(xì)介紹了其自控與軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)，并對(duì)其目前的工作效果給予了客觀評(píng)價(jià)。其中，在100tVD上對(duì)原來(lái)蒸汽泵組進(jìn)行改造，改用干式真空泵后節(jié)能效果達(dá)95%，且實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)，提升真空系統(tǒng)穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：VD法真空爐 真空脫氣系統(tǒng) 爐外精煉

中圖分類(lèi)號(hào)：TF341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）03（b）-0042-02

鋼材市場(chǎng)的需求隨著煉鋼技術(shù)新工藝、新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用而不斷提高，單一質(zhì)量、性能的產(chǎn)品已不能滿(mǎn)足市場(chǎng)及客戶(hù)的需求。能生產(chǎn)出高潔凈度、低雜質(zhì)含量的特優(yōu)鋼材，對(duì)于提升產(chǎn)品的附加值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。而特優(yōu)鋼對(duì)鋼坯中的氣體及雜質(zhì)要求十分嚴(yán)格。鋼中氣體含量過(guò)高主要會(huì)造成鋼坯產(chǎn)生疏松、氣泡、冒漲等缺陷，鋼中氫含量會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生白點(diǎn)。因此要提高鋼坯質(zhì)量成為特優(yōu)鋼材，必須降低鋼中氣體及雜質(zhì)含量。

1 VD真空系統(tǒng)的工作原理

1.1 真空泵的工作原理

因真空泵的喉嘴狹小，當(dāng)高壓的蒸汽通過(guò)時(shí)，使其體積受到壓縮，速度迅速增大即蒸汽的動(dòng)能迅速增大。而蒸汽的流體位能幾乎不變，而由伯努力方程（Z+u2/2g+P/Γ=C）可知，在理想狀態(tài)下，流體的位能Z，動(dòng)能u2/2g，壓能P/Γ之和是一個(gè)常數(shù)不變。因此動(dòng)能增大時(shí)，壓能必定會(huì)減小，而此時(shí)混合室內(nèi)的壓力低于真空泵入口處壓力，在混合室內(nèi)使被抽進(jìn)的氣體與蒸汽射流相結(jié)合，混合后的氣體因能量高低不均而進(jìn)行重新分配。在經(jīng)過(guò)混合室的混合后，氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器。在擴(kuò)壓器內(nèi)，氣體動(dòng)能降低，壓能增大，直增至排出到大氣中的壓力。由于混合室內(nèi)氣體壓力比被抽氣體的容器內(nèi)壓力低，就能使被抽氣體從被抽器進(jìn)入混合室，從而使真空罐內(nèi)壓強(qiáng)迅速降低，最終達(dá)到深真空的效果，即滿(mǎn)足鋼水工藝所需要的重要條件。

1.2 VD真空泵啟動(dòng)工作程序

第一步：?jiǎn)?dòng)主水環(huán)泵，打開(kāi)主水環(huán)泵切換閥，間隔15 s后啟動(dòng)輔水環(huán)泵，打開(kāi)輔水環(huán)泵切換閥，打開(kāi)四級(jí)輔泵切換閥E4b；第二步：當(dāng)真空度到30 kPa時(shí)，打開(kāi)四級(jí)主泵E4c和四級(jí)輔泵E4b；第三步：當(dāng)真空度到8 kPa時(shí)，打開(kāi)三級(jí)主泵B3，冷凝器C1，關(guān)閉冷凝器C3，關(guān)閉四級(jí)輔泵切換閥，關(guān)閉四級(jí)輔泵E4b，關(guān)閉輔水環(huán)泵W5b，關(guān)閉輔水環(huán)泵切換閥；第四步：當(dāng)真空度到2 kPa時(shí)，打開(kāi)二級(jí)主泵B2；第五步：當(dāng)真空度到480 Pa時(shí)，打開(kāi)一級(jí)主泵B1；第六步：當(dāng)真空度到67 Pa時(shí)，進(jìn)入保真空，時(shí)間有操作長(zhǎng)確定；第七步：當(dāng)真空結(jié)束時(shí)，打開(kāi)破空閥，主截止閥，依次關(guān)閉各級(jí)泵。

1.3 真空系統(tǒng)的構(gòu)成

真空系統(tǒng)的構(gòu)成：水環(huán)泵，1～3級(jí)噴射泵（B1，B2，B3），四級(jí)主泵E4c，四級(jí)輔泵4b，以及啟動(dòng)泵Ec（SE），冷凝器C1，C2，C3，除塵冷卻器（3個(gè)），蒸汽分配器（1個(gè)），水分配器（1個(gè)）。

2 VD真空系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

快速判斷真空度故障方法：從系統(tǒng)原理圖中主截止閥處將真空管路分為兩段，判斷真空度故障時(shí)將主截止閥關(guān)閉抽噴射泵這一段真空管路，如果真空度能快速抽到要求值67 Pa，則這一段沒(méi)有問(wèn)題，就要去檢查除塵器，罐蓋這一段真空管道。反之就要去檢查噴射泵這一段真空管路。

2.1 真空系統(tǒng)內(nèi)積水

（1）故障問(wèn)題分析。

當(dāng)真空系統(tǒng)的真空度突然增大，往往是因?yàn)榉e塵罐內(nèi)部有積冰、積水。除去積塵罐內(nèi)部水冷管線漏水，導(dǎo)致積塵罐積冰、積水主要原因有： ①蒸汽內(nèi)含水量過(guò)多。②蒸汽自冷凝成水。經(jīng)檢查，在不生產(chǎn)的情況下，蒸汽會(huì)因總切斷閥與二級(jí)切斷閥關(guān)閉的原因，漏到二級(jí)泵、一級(jí)泵及抽氣管線內(nèi)部，蒸汽自冷凝成水，水在最后流到積塵罐內(nèi)部即真空系統(tǒng)的最低點(diǎn)。當(dāng)水蒸發(fā)吸熱，就會(huì)造成管道外壁積霜。

（2）優(yōu)化處理方案。

分別采取解決措施如下：①蒸汽的溫度要在190 ℃～200 ℃，壓力要控制在1.0～1.2 MPa之間；②全部更換掉輸水效果不好的輸水閥，并在每次啟動(dòng)系統(tǒng)前用排水作業(yè)檢查系統(tǒng)輸水效果；③更換關(guān)閉不嚴(yán)的切斷閥。

2.2 真空管道內(nèi)積灰過(guò)多

（1） 故障問(wèn)題分析。

當(dāng)真空系統(tǒng)的管道內(nèi)積灰過(guò)多時(shí)，將會(huì)減少真空管道內(nèi)的氣體流動(dòng)空間，增加阻力，從而造成抽真空時(shí)間延長(zhǎng)，嚴(yán)重影響真空系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。當(dāng)大量的積灰集聚在噴射泵的擴(kuò)壓管近處時(shí)，則會(huì)改變擴(kuò)壓管軸心線，致使噴出的蒸汽形成紊流，從而降低蒸汽的流速。這時(shí)的積灰則會(huì)致使噴嘴無(wú)法形成超音速，從而造成該噴射泵無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，最終導(dǎo)致真空度下降。

（2） 優(yōu)化處理方案。

定期對(duì)真空系統(tǒng)各重點(diǎn)積灰部位的積灰進(jìn)行清理，包括管壁、集塵器、管路各彎頭處和噴射泵擴(kuò)壓管附近處。若因管道窄小而清理較困難，可用超高壓水槍進(jìn)行清理，以達(dá)到良好的清理效果。

2.3 真空系統(tǒng)內(nèi)有漏點(diǎn)