王耀文　楊琳珊

摘 要：分析了真空泵系統(tǒng)的組成和工作原理，詳細(xì)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(guò)程中出現(xiàn)的各類故障，以此提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：噴射器；真空泵；真空系統(tǒng)；真空度

中圖分類號(hào)：TF138 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.011

煉鋼二廠北區(qū)1#RH真空處理裝置由S-VAI引進(jìn)，于2007-05投產(chǎn)。該裝置的鋼水處理量為180 t，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)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(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生過(guò)多次因真空度抽不下來(lái)而影響鋼水處理的事件，嚴(yán)重制約了其生產(chǎn)能力。

1 真空泵系統(tǒng)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(tǒng)中必不可少的核心抽氣元件。因此，在敘述真空泵系統(tǒng)工作原理前，先簡(jiǎn)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(zhì)（比如水蒸汽）的噴射作用實(shí)現(xiàn)引射被抽介質(zhì)的真空泵。圖1為噴射泵的基本結(jié)構(gòu)。噴咀（A）、吸入室（B）和擴(kuò)壓器（C+D）是該泵功能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。工作介質(zhì)（S）依次流過(guò)噴咀和擴(kuò)壓器（C+D）兩部分，這兩部分的橫截面會(huì)隨著工作介質(zhì)流經(jīng)的路程而發(fā)生變化，使得工作介質(zhì)隨其流經(jīng)的路程而發(fā)生壓力和速度方面的變化。工作介質(zhì)在噴咀（A）中降壓增速，在擴(kuò)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(tài)。當(dāng)在噴咀（A）與擴(kuò)壓器（C+D）之間形成靜壓力最低區(qū)域時(shí)，被抽介質(zhì)會(huì)經(jīng)吸入口O-O被吸入混合室（C）與工作介質(zhì)相混合。兩者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)擴(kuò)壓器等壓均勻混合一起。被抽介質(zhì)在工作介質(zhì)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(zhì)在噴射器噴咀中將滯止態(tài)靜壓能轉(zhuǎn)化

成動(dòng)能，在混合過(guò)程中，通過(guò)動(dòng)量交換傳遞給被抽介質(zhì)，之后又在擴(kuò)壓器中將混合介質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為擴(kuò)壓器出口處的靜壓能。這就是單級(jí)噴射器的工作原理和工作過(guò)程。

1.2 真空泵系統(tǒng)的工作原理

由于許多實(shí)際工作場(chǎng)所都對(duì)工作真空度的要求較高，而單級(jí)噴射器工作的真空度范圍有限，所以，必須采用多級(jí)噴射器串聯(lián)方式組成真空泵系統(tǒng)來(lái)滿足各從工作場(chǎng)所對(duì)真空度的要求。

多級(jí)串聯(lián)噴射真空泵系統(tǒng)是由幾個(gè)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(lián)而成的泵組。真空室中的被抽介質(zhì)由真空泵系統(tǒng)的高真空級(jí)噴射器吸入口吸入，經(jīng)本級(jí)噴射器壓縮增壓排到下一級(jí)噴射器的吸入口。依此方式，被抽介質(zhì)被逐一傳輸?shù)侥┘?jí)噴射器排出口，然后排放于大氣中。此過(guò)程持續(xù)一段時(shí)間后，真空室內(nèi)的壓力必然會(huì)達(dá)到所要求的工作真空度。

1.3 真空泵系統(tǒng)組成

真空系統(tǒng)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(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)等部分組成。圖2為真空泵系統(tǒng)及其蒸汽系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)的工作流程。

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

1.4 真空泵系統(tǒng)性能參數(shù)

真空泵在不帶負(fù)荷主閥關(guān)閉的情況下，其性能如表1所示，而真空泵在帶負(fù)荷主閥關(guān)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(huán)水

判斷濁環(huán)水是否處于正常狀態(tài)主要查看水溫、水壓和流量等指標(biāo)。冷凝水進(jìn)口溫度過(guò)低過(guò)、過(guò)高，都不利于真空泵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。其具體表現(xiàn)是，真空度抽不下來(lái)，達(dá)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(dòng)等情況都有關(guān)系。蒸汽壓力、溫度太低會(huì)使真空度抽不下來(lái)；而壓力的波動(dòng)會(huì)造成真空度反彈，一般為1.1～1.4 MPa，溫度220～230 ℃的過(guò)熱蒸汽為宜。

2.1.3 真空泵系統(tǒng)的關(guān)鍵部分

真空泵系統(tǒng)的關(guān)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(jié)垢、腐蝕等部件失效，都會(huì)對(duì)真空度造成影響。

2.1.4 系統(tǒng)外部泄露

系統(tǒng)外部泄露會(huì)使真空度抽不下來(lái)，具體可以抽到多少取決于漏點(diǎn)的大小。表3列出了可能出現(xiàn)的泄漏點(diǎn)。

2.1.5 其他因素

其他因素包括真空測(cè)量裝置是否正常、閥門限位與實(shí)際開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否吻合、系統(tǒng)聯(lián)鎖是否正常，等等。真空測(cè)量裝置故

障本身不會(huì)對(duì)真空度造成影響，但是，卻很容易干擾對(duì)故障的判斷，所以，這是不能忽視的因素，只要用麥?zhǔn)嫌?jì)比對(duì)即可判斷。比如，閥門限位與實(shí)際開(kāi)關(guān)狀態(tài)不一致的情況容易發(fā)生在檢修更換閥門后，它是由接線錯(cuò)誤造成的，所以，需要在更換后認(rèn)真確認(rèn)其狀態(tài)，這樣就可以避免這種情況發(fā)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(rèn)蒸汽、濁環(huán)水是否滿足條件；②按表3所列的內(nèi)容檢漏，確認(rèn)系統(tǒng)無(wú)外漏情況；③如果仍然沒(méi)有找出原因，就要測(cè)試泵系統(tǒng)。

真空泵啟動(dòng)順序是，按照工作壓力由高向低的方向逐級(jí)啟動(dòng)，每當(dāng)后級(jí)噴射器達(dá)到其設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，要立即啟動(dòng)其前級(jí)噴射器；而停止順序正好相反，按工作壓力由低向高逐級(jí)停止。

真空度測(cè)試方法是，按照表1所示的手動(dòng)模式，逐步啟動(dòng)各級(jí)真空泵，觀察其是否能達(dá)到對(duì)應(yīng)的真空度（即壓力值），同時(shí)，密切注意抽氣過(guò)程中的壓力變化和抽氣速度。通常狀況下，如果哪一級(jí)泵存在問(wèn)題，那么，在該泵投入運(yùn)行時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)異常，比如真空度反彈、真空度無(wú)變化等，從而幫助工作人員找到故障點(diǎn)并處理。

3 結(jié)束語(yǔ)

真空度異常的表現(xiàn)形式雖然簡(jiǎn)單，但是，造成真空度異常的原因卻是復(fù)雜多變的。所以，只要清楚影響真空度的因素，并在日常維護(hù)中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，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(shí)間，提高工作效率。

〔編輯：白潔〕