RH真空系统真空度异常的判断与处理

王耀文　杨琳珊

摘 要：分析了真空泵系统的组成和工作原理，详细论述了造成真空度异常的各种原因和处理方法，有效地解决了真空处理过程中出现的各类故障，以此提高生产效率。

关键词：喷射器；真空泵；真空系统；真空度

中图分类号：TF138 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.011

炼钢二厂北区1#RH真空处理装置由S-VAI引进，于2007-05投产。该装置的钢水处理量为180 t，年设计生产能力为1.23×106 t，在真空度为0.67 mbar的条件下，真空抽吸能力约为700 kg/h；在真空度为67 mbar的条件下，真空抽吸能力约为3 000 kg/h。在生产过程中，发生过多次因真空度抽不下来而影响钢水处理的事件，严重制约了其生产能力。

1 真空泵系统组成和工作原理

1.1 喷射器工作原理

喷射器是水蒸汽喷射真空泵系统中必不可少的核心抽气元件。因此，在叙述真空泵系统工作原理前，先简要介绍一下喷射器的工作原理。

喷射器是一种利用工作介质（比如水蒸汽）的喷射作用实现引射被抽介质的真空泵。图1为喷射泵的基本结构。喷咀（A）、吸入室（B）和扩压器（C+D）是该泵功能转换的关键部件。工作介质（S）依次流过喷咀和扩压器（C+D）两部分，这两部分的横截面会随着工作介质流经的路程而发生变化，使得工作介质随其流经的路程而发生压力和速度方面的变化。工作介质在喷咀（A）中降压增速，在扩压器（C+D）中升压减速，使得出口A-A处压力提升为Pc，速度则降至几乎滞止的状态。当在喷咀（A）与扩压器（C+D）之间形成静压力最低区域时，被抽介质会经吸入口O-O被吸入混合室（C）与工作介质相混合。两者在运动过程中，通过扩压器等压均匀混合一起。被抽介质在工作介质引射作用下，从吸入压力Pz提升到出口压力Pc，压力增量△P（△P=Pc-Pz）即为喷射器的杨程（或压差），Pc/Pz即为喷射器的压缩比。

综上所述，工作介质在喷射器喷咀中将滞止态静压能转化

成动能，在混合过程中，通过动量交换传递给被抽介质，之后又在扩压器中将混合介质的动能转化为扩压器出口处的静压能。这就是单级喷射器的工作原理和工作过程。

1.2 真空泵系统的工作原理

由于许多实际工作场所都对工作真空度的要求较高，而单级喷射器工作的真空度范围有限，所以，必须采用多级喷射器串联方式组成真空泵系统来满足各从工作场所对真空度的要求。

多级串联喷射真空泵系统是由几个在不同真空度范围中工作的喷射器，依真空度递减的序列串联而成的泵组。真空室中的被抽介质由真空泵系统的高真空级喷射器吸入口吸入，经本级喷射器压缩增压排到下一级喷射器的吸入口。依此方式，被抽介质被逐一传输到末级喷射器排出口，然后排放于大气中。此过程持续一段时间后，真空室内的压力必然会达到所要求的工作真空度。

1.3 真空泵系统组成

真空系统是由主抽气管道、气体冷却器、蒸汽主阀、喷射器、冷凝器、蒸汽系统和冷却水系统等部分组成。图2为真空泵系统及其蒸汽系统和冷却水系统的工作流程。

此真空系统为五级喷射器（E1、E2、E3、E4、E4a、E5、E5a）形式，前三级（E1、E2、E3）被称之为增压泵，后两级E4、E4a、E5、E5a被称之为喷射泵。其中，主抽气系统是由E1-E2-E3-C1-E4-C2-E5-C3构成，由真空罐流出的高温废气经气体冷却除尘器冷却，温度从约1 200 ℃降至约300 ℃，再经DN1200主抽气真空阀进入增压泵E1-E2-E3增压，增压后的废气、蒸汽混合体进入冷凝器C1减载，然后经E4-C2-E5-C3排入大气。辅助泵系统由E4a-C2-E5a-C3构成，设在冷凝器C1之后，与E4-C2-E5-C3并联。设置辅助泵系统的主要作用是增强低真空度段真空泵系统的启动功能，而废气会经E4-C2-E5-C3排入大气。

1.4 真空泵系统性能参数

真空泵在不带负荷主阀关闭的情况下，其性能如表1所示，而真空泵在带负荷主阀关闭的情况下，其性能如表2所示。

2 影响真空度的因素和处理方法

2.1 影响真空度的主要因素

2.1.1 浊环水

判断浊环水是否处于正常状态主要查看水温、水压和流量等指标。冷凝水进口温度过低过、过高，都不利于真空泵系统的稳定运行。其具体表现是，真空度抽不下来，达不到精度要求，一般20～30 ℃为宜，流量为1 600 m3/h，C1出入口温差约为10 ℃，C2出入口温差约为15 ℃，C3出入口温差约20 ℃。

2.1.2 工作蒸汽

工作蒸汽正常与否与蒸汽压力、温度和波动等情况都有关系。蒸汽压力、温度太低会使真空度抽不下来；而压力的波动会造成真空度反弹，一般为1.1～1.4 MPa，温度220～230 ℃的过热蒸汽为宜。

2.1.3 真空泵系统的关键部分

真空泵系统的关键部件包括泵嘴、阀门和冷凝器喷头等。其主要失效形式为泵嘴的冲刷腐蚀、穿孔、裂纹、喉口异物堵塞等。切断阀泄漏、门轴的断裂，喷头结垢、腐蚀等部件失效，都会对真空度造成影响。

2.1.4 系统外部泄露

系统外部泄露会使真空度抽不下来，具体可以抽到多少取决于漏点的大小。表3列出了可能出现的泄漏点。

2.1.5 其他因素

其他因素包括真空测量装置是否正常、阀门限位与实际开关状态是否吻合、系统联锁是否正常，等等。真空测量装置故

障本身不会对真空度造成影响，但是，却很容易干扰对故障的判断，所以，这是不能忽视的因素，只要用麦氏计比对即可判断。比如，阀门限位与实际开关状态不一致的情况容易发生在检修更换阀门后，它是由接线错误造成的，所以，需要在更换后认真确认其状态，这样就可以避免这种情况发生。

2.2 真空度异常判断和处理

真空度异常判断和处理的步骤是：①确认蒸汽、浊环水是否满足条件；②按表3所列的内容检漏，确认系统无外漏情况；③如果仍然没有找出原因，就要测试泵系统。

真空泵启动顺序是，按照工作压力由高向低的方向逐级启动，每当后级喷射器达到其设计参数时，要立即启动其前级喷射器；而停止顺序正好相反，按工作压力由低向高逐级停止。

真空度测试方法是，按照表1所示的手动模式，逐步启动各级真空泵，观察其是否能达到对应的真空度（即压力值），同时，密切注意抽气过程中的压力变化和抽气速度。通常状况下，如果哪一级泵存在问题，那么，在该泵投入运行时，就会出现异常，比如真空度反弹、真空度无变化等，从而帮助工作人员找到故障点并处理。

3 结束语

真空度异常的表现形式虽然简单，但是，造成真空度异常的原因却是复杂多变的。所以，只要清楚影响真空度的因素，并在日常维护中不断总结经验，就可以形成一套故障判断和处理流程，从而缩短故障处理时间，提高工作效率。

〔编辑：白洁〕