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VD真空系统原理与系统改造.doc
VD真空系统原理与系统改造
摘 要:针对蒸汽喷射泵抽真空系统能耗高、维护量大等缺点,使用干式机械泵组成的真空系统开始受到广泛关注。基于包钢实践,该文对干式真空系统原理、构成与工作过程进行了解析,详细介绍了其自控与软件系统的特点,并对其目前的工作效果给予了客观评价。其中,在100tVD上对原来蒸汽泵组进行改造,改用干式真空泵后节能效果达95%,且实现了免维护,提升真空系统稳定性。
关键词:VD法真空炉 真空脱气系统 炉外精炼
中图分类号:TF341 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)03(b)-0042-02
钢材市场的需求随着炼钢技术新工艺、新技术的不断开发与应用而不断提高,单一质量、性能的产品已不能满足市场及客户的需求。能生产出高洁净度、低杂质含量的特优钢材,对于提升产品的附加值和市场竞争力至关重要。而特优钢对钢坯中的气体及杂质要求十分严格。钢中气体含量过高主要会造成钢坯产生疏松、气泡、冒涨等缺陷,钢中氢含量会导致产生白点。因此要提高钢坯质量成为特优钢材,必须降低钢中气体及杂质含量。
1 VD真空系统的工作原理
1.1 真空泵的工作原理
因真空泵的喉嘴狭小,当高压的蒸汽通过时,使其体积受到压缩,速度迅速增大即蒸汽的动能迅速增大。而蒸汽的流体位能几乎不变,而由伯努力方程(Z+u2/2g+P/Γ=C)可知,在理想状态下,流体的位能Z,动能u2/2g,压能P/Γ之和是一个常数不变。因此动能增大时,压能必定会减小,而此时混合室内的压力低于真空泵入口处压力,在混合室内使被抽进的气体与蒸汽射流相结合,混合后的气体因能量高低不均而进行重新分配。在经过混合室的混合后,气体进入扩压器。在扩压器内,气体动能降低,压能增大,直增至排出到大气中的压力。由于混合室内气体压力比被抽气体的容器内压力低,就能使被抽气体从被抽器进入混合室,从而使真空罐内压强迅速降低,最终达到深真空的效果,即满足钢水工艺所需要的重要条件。
1.2 VD真空泵启动工作程序
第一步:启动主水环泵,打开主水环泵切换阀,间隔15 s后启动辅水环泵,打开辅水环泵切换阀,打开四级辅泵切换阀E4b;第二步:当真空度到30 kPa时,打开四级主泵E4c和四级辅泵E4b;第三步:当真空度到8 kPa时,打开三级主泵B3,冷凝器C1,关闭冷凝器C3,关闭四级辅泵切换阀,关闭四级辅泵E4b,关闭辅水环泵W5b,关闭辅水环泵切换阀;第四步:当真空度到2 kPa时,打开二级主泵B2;第五步:当真空度到480 Pa时,打开一级主泵B1;第六步:当真空度到67 Pa时,进入保真空,时间有操作长确定;第七步:当真空结束时,打开破空阀,主截止阀,依次关闭各级泵。
1.3 真空系统的构成
真空系统的构成:水环泵,1~3级喷射泵(B1,B2,B3),四级主泵E4c,四级辅泵4b,以及启动泵Ec(SE),冷凝器C1,C2,C3,除尘冷却器(3个),蒸汽分配器(1个),水分配器(1个)。
2 VD真空系统常见故障分析
快速判断真空度故障方法:从系统原理图中主截止阀处将真空管路分为两段,判断真空度故障时将主截止阀关闭抽喷射泵这一段真空管路,如果真空度能快速抽到要求值67 Pa,则这一段没有问题,就要去检查除尘器,罐盖这一段真空管道。反之就要去检查喷射泵这一段真空管路。
2.1 真空系统内积水
(1)故障问题分析。
当真空系统的真空度突然增大,往往是因为积尘罐内部有积冰、积水。除去积尘罐内部水冷管线漏水,导致积尘罐积冰、积水主要原因有: ①蒸汽内含水量过多。②蒸汽自冷凝成水。经检查,在不生产的情况下,蒸汽会因总切断阀与二级切断阀关闭的原因,漏到二级泵、一级泵及抽气管线内部,蒸汽自冷凝成水,水在最后流到积尘罐内部即真空系统的最低点。当水蒸发吸热,就会造成管道外壁积霜。
(2)优化处理方案。
分别采取解决措施如下:①蒸汽的温度要在190 ℃~200 ℃,压力要控制在1.0~1.2 MPa之间;②全部更换掉输水效果不好的输水阀,并在每次启动系统前用排水作业检查系统输水效果;③更换关闭不严的切断阀。
2.2 真空管道内积灰过多
(1) 故障问题分析。
当真空系统的管道内积灰过多时,将会减少真空管道内的气体流动空间,增加阻力,从而造成抽真空时间延长,严重影响真空系统工作的稳定性。当大量的积灰集聚在喷射泵的扩压管近处时,则会改变扩压管轴心线,致使喷出的蒸汽形成紊流,从而降低蒸汽的流速。这时的积灰则会致使喷嘴无法形成超音速,从而造成该喷射泵无法达到预期效果,最终导致真空度下降。
(2) 优化处理方案。
定期对真空系统各重点积灰部位的积灰进行清理,包括管壁、集尘器、管路各
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