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、管路各弯头处和喷射泵扩压管附近处。若因管道窄小而清理较困难，可用超高压水枪进行清理，以达到良好的清理效果。

2.3 真空系统内有漏点