我公司6T真空感應爐羅茨泵國產化改造

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 公司引進的6T 真空感應爐的真空系統目前存在的問題，提出用國產羅茨泵替代進口SN14000V 羅茨泵的改造方案，并根據進口羅茨泵參數結合變頻調速進行羅茨泵和變頻器的選型及參數確定，最后安裝調試達到設備的要求。改造后運行良好，同時大大減少設備的維修量和降低設備采購費用。

　　我公司6 噸真空感應爐是2004 年從美國Consarc公司引進的中頻電源冶煉設備，投產之初，設備主要工作性能處于較好的狀態。但由于原材料未除銹導致粉塵太多，系統抽真空時造成羅茨泵轉子和泵腔磨損嚴重，轉子在高速旋轉下羅茨泵的發熱量增大導致羅茨泵溫度很高，經過幾年的運行，設備抽空性能相比剛交付使用時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荷運行，并已維修過多次，嚴重影響到真空系統的極限真空度和加長了抽空時間，低真空系統抽熔煉室很難抽至20Pa 以下，抽其他的腔室時也很難抽至隔離閥開啟的真空度要求值65Pa 以下，必要時均采用人工強行開啟，給生產及產品質量帶來了極大影響。其中2#SN14000V 羅茨泵已無法處理，需要更換。

　　因為原進口羅茨泵價格高，采購時間長，經過成本比較和技術分析，最終決定用國產羅茨泵替代2#進口羅茨泵以滿足生產的急需。由于原裝的羅茨泵和國產的羅茨泵在各種技術指標、工作要求上不同，如何實現進口設備的國產化，滿足國產設備的相關配置，以確保其正常運行，這也是必須要考慮的問題。下面簡要闡述整個改造方案的實施過程。

1、羅茨泵及變頻器的選擇

　　1.1、羅茨泵的選型和參數確定

　　1.1.1、羅茨泵負載及功率特性。

　　羅茨泵負載類型屬于二次方律負載。轉矩特點：負載的轉矩與轉速的二次方成正比。

　　功率特點：負載的功率與轉速的三次方成正比。

　　1.1.2、原羅茨泵在系統中工作原理簡介

　　原進口羅茨真空泵的主要性能參數如下：

　　型號：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

　　轉速：2 000 r/min

　　原系統1#、2#SN14 000V 羅茨泵的啟停由PLC程序控制，采用變頻器驅動，啟動條件為先由前級4臺KT 300 滑閥泵抽空，4 臺KT 300 泵分別有2 臺與1#、2#SN14 000V 羅茨泵串聯，在所抽腔室真空度低于80 000Pa 后羅茨泵啟動，在6 000Pa 以上時羅茨泵轉速緩慢提升，最高至600 r/min。中途如短時間內SN14 000V 羅茨泵轉速提不到600 r/min 以上，PLC 程序自動停SN 14 000 羅茨泵，以實現羅茨泵自動保護，延時后再自動啟動，最多允許啟動4 次。如SN 14 000 羅茨泵啟動4 次所抽腔室均不能抽至6000Pa 以下，意味著系統有故障需處理。系統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速2 000r/min，直至抽至要求真空度。

　　1.1.3、改造后國產羅茨泵在系統中參數確定

　　羅茨泵與前級泵抽速正常配比在1:10 左右，考慮到我廠6t 真空感應爐這種工況，由于粉塵及粉塵吸附水份的影響，配比應在1:4～1:6 之間，否則易造成羅茨泵發熱嚴重，嚴重時甚至抱死，影響羅茨泵的正常使用。為達到此配比，擬采用國產ZJ 5 000羅茨泵(5 000 l/s)替代2# 進口SN14000V 羅茨泵(3 800 l/s)，在KT300 滑閥泵和ZJ 5 000 羅茨泵間串聯ZJ 1200 羅茨泵(1200L/s)，這樣使得ZJ1200 羅茨泵與前級2 臺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。數據比較如下：1200/280=4.29 5000/1200=4.17改造后國產羅茨真空泵的主要性能參數如下：

　　型號：ZJ-5000

　　抽氣速率：5000 l/s

　　極限壓力：1×10-1Pa

　　配用功率：55 kW

　　轉速：1800 r/min

3、改造前后對比

　　3.1、降低了設備采購成本

　　在成本方面，進口SN14000V 羅茨泵采購費用為84 萬元，國產ZJ5000 羅茨泵的采購費用為18 萬元。改造后，可為車間節省成本66 萬元。

　　3.2、提高了設備性能

　　自安裝國產泵以來，經運行觀察，新羅茨泵沒有再出現泵體溫度升高的情況。在運行效果方面，改造前，熔煉室低真空最高能抽至40Pa 左右，改造后，系統抽空能力大大加強，設備運行時間減少，熔煉室15 分鐘內能抽至20Pa 以內，其他的腔室10 分鐘內抽至65Pa 以內，在滿足各隔離閥開啟要求，符合真空系統條件的前提下，抽空時間較改造前減少約3 倍左右，有效的節約了能源，提高了產品質量，縮短了生產時間。