我公司6T真空感應(yīng)爐羅茨泵國產(chǎn)化改造

2013-11-28 張軍攀長鋼公司特冶中心

　　針對我公司04 年從美國CONSARC 公司引進(jìn)的6T 真空感應(yīng)爐的真空系統(tǒng)目前存在的問題，提出用國產(chǎn)羅茨泵替代進(jìn)口SN14000V 羅茨泵的改造方案，并根據(jù)進(jìn)口羅茨泵參數(shù)結(jié)合變頻調(diào)速進(jìn)行羅茨泵和變頻器的選型及參數(shù)確定，最后安裝調(diào)試達(dá)到設(shè)備的要求。改造后運(yùn)行良好，同時(shí)大大減少設(shè)備的維修量和降低設(shè)備采購費(fèi)用。

　　我公司6 噸真空感應(yīng)爐是2004 年從美國Consarc公司引進(jìn)的中頻電源冶煉設(shè)備，投產(chǎn)之初，設(shè)備主要工作性能處于較好的狀態(tài)。但由于原材料未除銹導(dǎo)致粉塵太多，系統(tǒng)抽真空時(shí)造成羅茨泵轉(zhuǎn)子和泵腔磨損嚴(yán)重，轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)下羅茨泵的發(fā)熱量增大導(dǎo)致羅茨泵溫度很高，經(jīng)過幾年的運(yùn)行，設(shè)備抽空性能相比剛交付使用時(shí)已有一定程度的下降。尤其1#及2#SN14000V 大羅茨泵長期處于超負(fù)荷運(yùn)行，并已維修過多次，嚴(yán)重影響到真空系統(tǒng)的極限真空度和加長了抽空時(shí)間，低真空系統(tǒng)抽熔煉室很難抽至20Pa 以下，抽其他的腔室時(shí)也很難抽至隔離閥開啟的真空度要求值65Pa 以下，必要時(shí)均采用人工強(qiáng)行開啟，給生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量帶來了極大影響。其中2#SN14000V 羅茨泵已無法處理，需要更換。

　　因?yàn)樵M(jìn)口羅茨泵價(jià)格高，采購時(shí)間長，經(jīng)過成本比較和技術(shù)分析，最終決定用國產(chǎn)羅茨泵替代2#進(jìn)口羅茨泵以滿足生產(chǎn)的急需。由于原裝的羅茨泵和國產(chǎn)的羅茨泵在各種技術(shù)指標(biāo)、工作要求上不同，如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)口設(shè)備的國產(chǎn)化，滿足國產(chǎn)設(shè)備的相關(guān)配置，以確保其正常運(yùn)行，這也是必須要考慮的問題。下面簡要闡述整個(gè)改造方案的實(shí)施過程。

1、羅茨泵及變頻器的選擇

　　1.1、羅茨泵的選型和參數(shù)確定

　　1.1.1、羅茨泵負(fù)載及功率特性。

　　羅茨泵負(fù)載類型屬于二次方律負(fù)載。轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)：負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。

　　功率特點(diǎn)：負(fù)載的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。

　　1.1.2、原羅茨泵在系統(tǒng)中工作原理簡介

　　原進(jìn)口羅茨真空泵的主要性能參數(shù)如下：

　　型號(hào)：SN 1 4000V

　　抽氣速率：3 800 l/s(14 000m3/h)

　　極限壓力：1×10-1Pa

　　配用功率：37 kW

　　轉(zhuǎn)速：2 000 r/min

　　原系統(tǒng)1#、2#SN14 000V 羅茨泵的啟停由PLC程序控制，采用變頻器驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)條件為先由前級4臺(tái)KT 300 滑閥泵抽空，4 臺(tái)KT 300 泵分別有2 臺(tái)與1#、2#SN14 000V 羅茨泵串聯(lián)，在所抽腔室真空度低于80 000Pa 后羅茨泵啟動(dòng)，在6 000Pa 以上時(shí)羅茨泵轉(zhuǎn)速緩慢提升，最高至600 r/min。中途如短時(shí)間內(nèi)SN14 000V 羅茨泵轉(zhuǎn)速提不到600 r/min 以上，PLC 程序自動(dòng)停SN 14 000 羅茨泵，以實(shí)現(xiàn)羅茨泵自動(dòng)保護(hù)，延時(shí)后再自動(dòng)啟動(dòng)，最多允許啟動(dòng)4 次。如SN 14 000 羅茨泵啟動(dòng)4 次所抽腔室均不能抽至6000Pa 以下，意味著系統(tǒng)有故障需處理。系統(tǒng)正常的情況下所抽腔室抽至6 000 Pa 以下后，1#、2#SN14 000V 羅茨泵提速至最高轉(zhuǎn)速2 000r/min，直至抽至要求真空度。

　　1.1.3、改造后國產(chǎn)羅茨泵在系統(tǒng)中參數(shù)確定

　　羅茨泵與前級泵抽速正常配比在1:10 左右，考慮到我廠6t 真空感應(yīng)爐這種工況，由于粉塵及粉塵吸附水份的影響，配比應(yīng)在1:4～1:6 之間，否則易造成羅茨泵發(fā)熱嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)甚至抱死，影響羅茨泵的正常使用。為達(dá)到此配比，擬采用國產(chǎn)ZJ 5 000羅茨泵(5 000 l/s)替代2# 進(jìn)口SN14000V 羅茨泵(3 800 l/s)，在KT300 滑閥泵和ZJ 5 000 羅茨泵間串聯(lián)ZJ 1200 羅茨泵(1200L/s)，這樣使得ZJ1200 羅茨泵與前級2 臺(tái)KT300 滑閥泵(140L/s)間和ZJ 5 000羅茨泵與前級ZJ1200 羅茨泵間抽速比均保持配比在1:4 左右。數(shù)據(jù)比較如下：1200/280=4.29 5000/1200=4.17改造后國產(chǎn)羅茨真空泵的主要性能參數(shù)如下：

　　型號(hào)：ZJ-5000

　　抽氣速率：5000 l/s

　　極限壓力：1×10-1Pa

　　配用功率：55 kW

　　轉(zhuǎn)速：1800 r/min

3、改造前后對比

　　3.1、降低了設(shè)備采購成本

　　在成本方面，進(jìn)口SN14000V 羅茨泵采購費(fèi)用為84 萬元，國產(chǎn)ZJ5000 羅茨泵的采購費(fèi)用為18 萬元。改造后，可為車間節(jié)省成本66 萬元。

　　3.2、提高了設(shè)備性能

　　自安裝國產(chǎn)泵以來，經(jīng)運(yùn)行觀察，新羅茨泵沒有再出現(xiàn)泵體溫度升高的情況。在運(yùn)行效果方面，改造前，熔煉室低真空最高能抽至40Pa 左右，改造后，系統(tǒng)抽空能力大大加強(qiáng)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)間減少，熔煉室15 分鐘內(nèi)能抽至20Pa 以內(nèi)，其他的腔室10 分鐘內(nèi)抽至65Pa 以內(nèi)，在滿足各隔離閥開啟要求，符合真空系統(tǒng)條件的前提下，抽空時(shí)間較改造前減少約3 倍左右，有效的節(jié)約了能源，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)時(shí)間。