RH真空度故障查找方法研究

劉鐵，任開有，張勇，林學(xué)斌

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021）

RH真空處理是煉鋼廠生產(chǎn)線非常重要的環(huán)節(jié)，RH真空度是真空處理的關(guān)鍵參數(shù)之一，其直接影響整個(gè)鋼種的生產(chǎn)計(jì)劃能否連續(xù)實(shí)施，決定了生產(chǎn)成本及鋼的產(chǎn)品質(zhì)量。鞍鋼高附加值鋼的冶煉均出自RH真空爐。鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠三分廠（以下簡稱“三分廠”）原來對(duì)RH真空度故障的查找和維護(hù)沒有一個(gè)固定的方法作參考，日常真空度出現(xiàn)故障時(shí)，故障查找時(shí)間長，真空度運(yùn)行十分不穩(wěn)定，造成真空產(chǎn)能經(jīng)常不達(dá)標(biāo)。經(jīng)過不斷摸索和實(shí)踐，研究出了快速有效的真空度故障查找方法，采用后，每罐鋼水真空度小于2 Mbar的時(shí)間縮短了3 min，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)此作以介紹。

1 真空系統(tǒng)簡介

三分廠擁有2座175 t RH-TB真空處理精煉裝置，由德國MEVAC設(shè)計(jì)，中方合作制造，分別建成于1999年和2005年。真空爐設(shè)備覆蓋區(qū)域自下而上高度落差29 m，設(shè)備分布9層平臺(tái)，占地面積360 m2。該裝置中的真空泵系統(tǒng)由4級(jí)真空泵和3個(gè)冷凝器組成，真空泵為大氣排放式蒸汽噴射泵，每級(jí)真空泵均由一個(gè)拉伐爾噴管和一個(gè)拉伐爾管組成,真空泵的工作介質(zhì)是飽和蒸汽,冷凝器的工作介質(zhì)是水。每一級(jí)真空泵都在一個(gè)固定的壓力范圍內(nèi)運(yùn)行，即此系統(tǒng)中的壓力在開始下一級(jí)之前已經(jīng)達(dá)到一定水平。第一級(jí)只冷卻工藝氣體，第二級(jí)冷卻工藝氣體和來自第一級(jí)的蒸汽，蒸汽在第一個(gè)冷凝器C1中冷凝，后面的兩級(jí)吸走氣體和水蒸汽的混合物，蒸汽在下游冷凝器上凝結(jié)，氣體/水蒸汽混合物自第三冷凝器C3引出，在大氣條件下起作用，并且經(jīng)由車間屋頂排入大氣。

真空泵主要包括2個(gè)增壓器、4個(gè)蒸汽噴射器、3個(gè)冷凝器、3個(gè)下水管線、蒸汽集管等。真空泵及冷凝器簡圖見圖1。真空泵在此密封水箱中的最多水位與冷凝器的排放口之間的最小距離大于10.3 m，包括第一個(gè)冷凝器C1的上游兩個(gè)增壓器，在冷凝器C1和C2之間、冷凝器C2和C3之間各有兩個(gè)噴嘴 （C1和C2之間的為S3A和S3B，C2和C3之間的為S4A和S4B）。

圖1 真空泵及冷凝器簡圖Fig.1 Diagrams for Vacuum Pump and Condenser

2 存在的問題及采取的方法

工藝要求生產(chǎn)8 min以內(nèi)系統(tǒng)的真空壓力小于2 Mbar。統(tǒng)計(jì)2016年1～10月份1#RH真空度合格率見圖2。由圖2看出，8 min以內(nèi)小于2 Mbar的合格率平均不到50%，而且每個(gè)月真空度合格率不穩(wěn)定。

圖2 真空度合格率統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 Statistical Chart on Pass Percent of Vacuum Degree

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際與理論分析后認(rèn)為，RH真空爐真空度的不良狀態(tài)由多種因素導(dǎo)致，一般情況下是泵系統(tǒng)或下料系統(tǒng)泄漏，而泄漏點(diǎn)往往位于設(shè)備的拐點(diǎn)處或動(dòng)作變化處。通過關(guān)閉真空主閥（前提是確保主閥密封嚴(yán)實(shí)），然后進(jìn)行泵系統(tǒng)能力及泄漏率測試，初步判斷是泵系統(tǒng)內(nèi)部故障還是泵系統(tǒng)外部故障。這兩種故障均借助于廢氣分析儀和移動(dòng)式真空度檢測儀表，一般內(nèi)部故障查找比較困難，而外部故障查找比較容易。

真空度的故障問題是隱性的，無法直觀得到準(zhǔn)確判斷。以泵系統(tǒng)內(nèi)部故障為例，如果非生產(chǎn)時(shí)，單獨(dú)測試泵系統(tǒng)區(qū)域真空度處于不達(dá)標(biāo)狀態(tài)，并且廢氣量比標(biāo)準(zhǔn)量大很多，可以推斷是泵系統(tǒng)存在泄漏點(diǎn)或泵體管壁堵塞，導(dǎo)致泵系統(tǒng)內(nèi)部廢氣排放受阻；或者冷凝器內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致廢氣冷卻液化效果差造成。

當(dāng)RH真空精煉爐生產(chǎn)過程中真空度出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)首先查看真空系統(tǒng)相關(guān)介質(zhì)參數(shù)，因?yàn)檎婵障到y(tǒng)形成真空度的關(guān)鍵在于各種介質(zhì)間的相互配合，看這些介質(zhì)是否在標(biāo)準(zhǔn)波動(dòng)范圍內(nèi)。以下是相關(guān)介質(zhì)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)（以三分廠兩座RH為例）：

飽和蒸汽壓強(qiáng)＞1 MPa，溫度＞184℃；

冷卻水入口水溫＜33℃；

氣冷器入口溫度900℃；

氣冷器出口溫度200～300℃；

氣冷器需水量35 m3/h。

當(dāng)介質(zhì)參數(shù)滿足使用要求時(shí)進(jìn)行下一步查找，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)常發(fā)生故障關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)先檢查。真空度常見故障點(diǎn)有：頂槍密封段盤根、鏡頭密封圈、密封段與熱頂蓋壓和密封、真空室與熱頂蓋壓和膠條、熱頂蓋兩側(cè)入孔法蘭密封、合金擋板箱耳軸密封、合金擋板箱底面密封、合金伸縮接頭、下料變徑管、下料管道、真空室對(duì)接法蘭、下料軟連接、下料柱塞密封、S2-C1拐點(diǎn)、S1-S2拐點(diǎn)、抽空管道。以上是導(dǎo)致真空度故障概率占75%以上的地方。此外，還有隱性故障例如各種介質(zhì)閥門開關(guān)不嚴(yán)等。

上述排查后仍存在故障的話，可以根據(jù)以下內(nèi)容按順序依次對(duì)照排除，對(duì)比實(shí)測值與理論標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)不達(dá)標(biāo)的故障點(diǎn)逐一處理,最終找到影響真空度的故障點(diǎn)所在。下文中提到的參數(shù)值以三分廠RH真空爐理論設(shè)計(jì)值為參考。

2.1 介質(zhì)部分檢查

介質(zhì)部分標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)如下：

飽和蒸汽：壓強(qiáng)1.05 MPa，溫度≥184℃；

濁環(huán)水：總流量1 500 m3/h，供水壓力0.3 MPa，入口水溫＜33℃；

C1冷凝器：主噴頭水流量450 m3/h，側(cè)噴頭水流量550 m3/h；

C2冷凝器：主噴頭水流量300 m3/h，側(cè)噴頭水流量300 m3/h；

C3冷凝器：主噴頭水流量200 m3/h，側(cè)噴頭水流量250 m3/h；

C1冷凝器水溫與入口水溫溫差＜8℃；

C2冷凝器水溫與入口水溫溫差＜17℃；

C3冷凝器水溫與入口水溫溫差＜22℃。

2.2 蒸汽噴射泵檢查

泵體管道（法蘭、折角、焊口）無泄漏；

蒸汽切斷閥開關(guān)到位，是否掉砣，無卡阻；

蒸汽噴射泵耗氣能力：2.07 t/h（以S1噴射泵為例）；

蒸汽噴射泵喉口尺寸：Φ（26.1±0.1）mm（以 S1噴射泵為例）。

檢查蒸汽噴射泵本體是否結(jié)垢，尤其是管道喉口處是否結(jié)垢。通常采用風(fēng)鎬或電鎬進(jìn)行清垢。

2.3 蒸汽調(diào)節(jié)閥檢查

調(diào)節(jié)閥動(dòng)作是否靈敏，無卡阻，壓力是否有大幅波動(dòng)。

2.4 逆止閥檢查

真空系統(tǒng)一般有三個(gè)逆止閥：S3B逆止閥H1、S4B逆止閥H2、C3側(cè)噴逆止閥。要求閥密封嚴(yán)實(shí)、開關(guān)到位，可以用手電照射閥門的一側(cè)查看是否透光。

2.5 輔助閥檢查

真空系統(tǒng)一般有三個(gè)輔助閥：主閥后泄水閥、破空閥、S1和S2疏水器。要求輔助閥密封嚴(yán)實(shí)，可以通過聽聲音及煙霧測試等方式進(jìn)行密封性檢查。

2.6 泵體管道及連接部分檢查

主要檢查項(xiàng)目：蒸汽管線、各處入孔、泵體管道、真空料倉及抽空管道、濁環(huán)回水管線。重點(diǎn)檢查氣流折角處（S1-S2、S2-C1）（氣體變速?zèng)_刷區(qū)），重點(diǎn)檢查抽空管道彎頭拐點(diǎn)處及2個(gè)抽空、2個(gè)破空閥。

3 應(yīng)用效果

依照上述方法檢查關(guān)鍵部件，據(jù)此維護(hù)及定修RH真空爐，充分保證兩個(gè)季修之間的真空度穩(wěn)定運(yùn)行。統(tǒng)計(jì)RH生產(chǎn)情況，結(jié)果顯示真空度小于2 Mbar的時(shí)間由2016年的平均每罐約10.5 min降至約7.5 min。2018年1～12月共生產(chǎn)11 481罐鋼水，統(tǒng)計(jì)真空度小于2 Mbar所用時(shí)間的罐數(shù)比例見表1。由表1看出，所用時(shí)間≤8 min的罐數(shù)比例為9 153罐，占79.72%。僅按節(jié)省能源介質(zhì)消耗費(fèi)用計(jì)算，年創(chuàng)效485.51萬元。

表1 真空度小于2 Mbar所用時(shí)間的罐數(shù)比例 %Table 1 Proportion of Ladles with Vacuum Degree Less Than 2 Mbar Which Took Time

4 結(jié)語

針對(duì)RH真空度故障查找時(shí)間長且難查找的問題，鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠研究了一種快速有效的查找方法，除了檢查常規(guī)故障點(diǎn)以外，按照先后順序分別對(duì)系統(tǒng)的介質(zhì)部分、蒸汽噴射泵、蒸汽調(diào)節(jié)閥、逆止閥、輔助閥、泵體管道及連接部分進(jìn)行排查，結(jié)果真空度小于2 Mbar的時(shí)間由原來平均每罐10.5 min降至7.5 min，僅按節(jié)省能源介質(zhì)消耗費(fèi)用計(jì)算，年創(chuàng)效485.51萬元。