RH真空系統真空度異常的判斷與處理

王耀文　楊琳珊

摘 要：分析了真空泵系統的組成和工作原理，詳細論述了造成真空度異常的各種原因和處理方法，有效地解決了真空處理過程中出現的各類故障，以此提高生產效率。

關鍵詞：噴射器；真空泵；真空系統；真空度

中圖分類號：TF138 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.011

煉鋼二廠北區1#RH真空處理裝置由S-VAI引進，于2007-05投產。該裝置的鋼水處理量為180 t，年設計生產能力為1.23×106 t，在真空度為0.67 mbar的條件下，真空抽吸能力約為700 kg/h；在真空度為67 mbar的條件下，真空抽吸能力約為3 000 kg/h。在生產過程中，發生過多次因真空度抽不下來而影響鋼水處理的事件，嚴重制約了其生產能力。

1 真空泵系統組成和工作原理

1.1 噴射器工作原理

噴射器是水蒸汽噴射真空泵系統中必不可少的核心抽氣元件。因此，在敘述真空泵系統工作原理前，先簡要介紹一下噴射器的工作原理。

噴射器是一種利用工作介質（比如水蒸汽）的噴射作用實現引射被抽介質的真空泵。圖1為噴射泵的基本結構。噴咀（A）、吸入室（B）和擴壓器（C+D）是該泵功能轉換的關鍵部件。工作介質（S）依次流過噴咀和擴壓器（C+D）兩部分，這兩部分的橫截面會隨著工作介質流經的路程而發生變化，使得工作介質隨其流經的路程而發生壓力和速度方面的變化。工作介質在噴咀（A）中降壓增速，在擴壓器（C+D）中升壓減速，使得出口A-A處壓力提升為Pc，速度則降至幾乎滯止的狀態。當在噴咀（A）與擴壓器（C+D）之間形成靜壓力最低區域時，被抽介質會經吸入口O-O被吸入混合室（C）與工作介質相混合。兩者在運動過程中，通過擴壓器等壓均勻混合一起。被抽介質在工作介質引射作用下，從吸入壓力Pz提升到出口壓力Pc，壓力增量△P（△P=Pc-Pz）即為噴射器的楊程（或壓差），Pc/Pz即為噴射器的壓縮比。

綜上所述，工作介質在噴射器噴咀中將滯止態靜壓能轉化

成動能，在混合過程中，通過動量交換傳遞給被抽介質，之后又在擴壓器中將混合介質的動能轉化為擴壓器出口處的靜壓能。這就是單級噴射器的工作原理和工作過程。

1.2 真空泵系統的工作原理

由于許多實際工作場所都對工作真空度的要求較高，而單級噴射器工作的真空度范圍有限，所以，必須采用多級噴射器串聯方式組成真空泵系統來滿足各從工作場所對真空度的要求。

多級串聯噴射真空泵系統是由幾個在不同真空度范圍中工作的噴射器，依真空度遞減的序列串聯而成的泵組。真空室中的被抽介質由真空泵系統的高真空級噴射器吸入口吸入，經本級噴射器壓縮增壓排到下一級噴射器的吸入口。依此方式，被抽介質被逐一傳輸到末級噴射器排出口，然后排放于大氣中。此過程持續一段時間后，真空室內的壓力必然會達到所要求的工作真空度。

1.3 真空泵系統組成

真空系統是由主抽氣管道、氣體冷卻器、蒸汽主閥、噴射器、冷凝器、蒸汽系統和冷卻水系統等部分組成。圖2為真空泵系統及其蒸汽系統和冷卻水系統的工作流程。

此真空系統為五級噴射器（E1、E2、E3、E4、E4a、E5、E5a）形式，前三級（E1、E2、E3）被稱之為增壓泵，后兩級E4、E4a、E5、E5a被稱之為噴射泵。其中，主抽氣系統是由E1-E2-E3-C1-E4-C2-E5-C3構成，由真空罐流出的高溫廢氣經氣體冷卻除塵器冷卻，溫度從約1 200 ℃降至約300 ℃，再經DN1200主抽氣真空閥進入增壓泵E1-E2-E3增壓，增壓后的廢氣、蒸汽混合體進入冷凝器C1減載，然后經E4-C2-E5-C3排入大氣。輔助泵系統由E4a-C2-E5a-C3構成，設在冷凝器C1之后，與E4-C2-E5-C3并聯。設置輔助泵系統的主要作用是增強低真空度段真空泵系統的啟動功能，而廢氣會經E4-C2-E5-C3排入大氣。

1.4 真空泵系統性能參數

真空泵在不帶負荷主閥關閉的情況下，其性能如表1所示，而真空泵在帶負荷主閥關閉的情況下，其性能如表2所示。

2 影響真空度的因素和處理方法

2.1 影響真空度的主要因素

2.1.1 濁環水

判斷濁環水是否處于正常狀態主要查看水溫、水壓和流量等指標。冷凝水進口溫度過低過、過高，都不利于真空泵系統的穩定運行。其具體表現是，真空度抽不下來，達不到精度要求，一般20～30 ℃為宜，流量為1 600 m3/h，C1出入口溫差約為10 ℃，C2出入口溫差約為15 ℃，C3出入口溫差約20 ℃。

2.1.2 工作蒸汽

工作蒸汽正常與否與蒸汽壓力、溫度和波動等情況都有關系。蒸汽壓力、溫度太低會使真空度抽不下來；而壓力的波動會造成真空度反彈，一般為1.1～1.4 MPa，溫度220～230 ℃的過熱蒸汽為宜。

2.1.3 真空泵系統的關鍵部分

真空泵系統的關鍵部件包括泵嘴、閥門和冷凝器噴頭等。其主要失效形式為泵嘴的沖刷腐蝕、穿孔、裂紋、喉口異物堵塞等。切斷閥泄漏、門軸的斷裂，噴頭結垢、腐蝕等部件失效，都會對真空度造成影響。

2.1.4 系統外部泄露

系統外部泄露會使真空度抽不下來，具體可以抽到多少取決于漏點的大小。表3列出了可能出現的泄漏點。

2.1.5 其他因素

其他因素包括真空測量裝置是否正常、閥門限位與實際開關狀態是否吻合、系統聯鎖是否正常，等等。真空測量裝置故

障本身不會對真空度造成影響，但是，卻很容易干擾對故障的判斷，所以，這是不能忽視的因素，只要用麥氏計比對即可判斷。比如，閥門限位與實際開關狀態不一致的情況容易發生在檢修更換閥門后，它是由接線錯誤造成的，所以，需要在更換后認真確認其狀態，這樣就可以避免這種情況發生。

2.2 真空度異常判斷和處理

真空度異常判斷和處理的步驟是：①確認蒸汽、濁環水是否滿足條件；②按表3所列的內容檢漏，確認系統無外漏情況；③如果仍然沒有找出原因，就要測試泵系統。

真空泵啟動順序是，按照工作壓力由高向低的方向逐級啟動，每當后級噴射器達到其設計參數時，要立即啟動其前級噴射器；而停止順序正好相反，按工作壓力由低向高逐級停止。

真空度測試方法是，按照表1所示的手動模式，逐步啟動各級真空泵，觀察其是否能達到對應的真空度（即壓力值），同時，密切注意抽氣過程中的壓力變化和抽氣速度。通常狀況下，如果哪一級泵存在問題，那么，在該泵投入運行時，就會出現異常，比如真空度反彈、真空度無變化等，從而幫助工作人員找到故障點并處理。

3 結束語

真空度異常的表現形式雖然簡單，但是，造成真空度異常的原因卻是復雜多變的。所以，只要清楚影響真空度的因素，并在日常維護中不斷總結經驗，就可以形成一套故障判斷和處理流程，從而縮短故障處理時間，提高工作效率。

〔編輯：白潔〕