摘要：对蒸汽喷射真空系统常见故障进行检查和分析，并总结出一些解决方法。
关键词：喷射泵；真空；故障；分析；
蒸汽喷射真空系统是一种结构简单、性能稳定可靠的真空设备，广泛应用于石油、化工、油脂、制药、冶金、轻工、纺织、食品、制糖、制盐等行业的蒸发、蒸馏、精馏、升华、干燥、结晶、浓缩、脱臭、脱色、脱水、过滤、真空输送物料、化学吸收、除气、除氧、制冷等工艺。按喷射泵级数可分为一级、二级、三级、四级、五级，按冷凝型式有直冷式、间冷式。蒸汽喷射泵的优点是结构简单、使用寿命长、抽气能力大、对粉尘不敏感等。缺点有蒸汽消耗大，冷却水耗量大，废水量大，喷嘴容易磨损[1-3]。
1 真空系统原理和流程图
如图1所示，蒸汽喷射器与泵设备一样，用于从一个系统过程中抽出流体（气体和蒸汽）输送到另一个系统的过程，一个简单的例子就是空气从一个封闭的容器中喷出到大气中。蒸汽喷射器的工作原理是在单个或多个喷嘴中将高压动力蒸汽转换为高速流动的蒸汽-高速喷射流。在粘性阻力的作用下，围绕着高速喷射流的气体和蒸汽将被带走。这种在喷嘴端附近连续的气体被带走就产生了真空。气体被喷射流体带走后，这两种成分（动力蒸汽和夹带负载）在文丘里喉管的收缩部分剧烈地混合在一起，在直管和扩散管处被压缩成较高压力。当混合物最终排出时，蒸汽达到一个中间压力，这个压力高于入口处的压力但是低于动力蒸汽压力，而且蒸汽以远低于喷射流的速度运动。
为了在给定负载下获得较低的绝对压力，就需要获得较高的喷射流速度（这意味着更多的蒸汽和更大的设备尺寸）。随着所需真空度的增大，庞大的单级喷射器和大量的蒸汽消耗很不经济。为了避免这种缺陷，喷射系统被分成几个级并和中间冷凝器结合。每个喷射器涵盖某一特定范围的压力，每个中间冷凝器减少对下一个喷射级的负载。最终目标是用最经济的喷射分级和冷凝器结合，利用尽可能少的蒸汽获得在给定的负载下所需的吸入口压力并将气体排出。如果真空运行存在故障，工艺系统将出现达不到所需的真空度、抽真空耗时过长、真空度不稳定等现象。要消除故障必须对真空系统和相关联设备一一排查并分析找到原因。
图1 典型蒸汽喷射真空系统流程图
图2 单喷嘴型蒸汽喷射器结构图
2 原因分析与措施
2.1 系统泄漏
检查工艺系统和真空系统，是否存在法兰螺栓松动、管道焊接缺陷、没有安装密封件或安装不正确、阀门仪表泄漏等。用气压或水压试验找到泄漏位置。如果使用了热井，要确保排水管线密封严实。过量的空气泄漏往往导致中间冷凝器的超载，并造成一个相对高背压环境。热井中比常规运行时出现更多的气泡时，意味着系统中可能存在泄漏的不凝气。
2.2 蒸汽质量和供应
湿蒸汽不仅造成真空度损失（文丘里管内可能结冰）而且长期运行导致喷嘴磨损。为了确保蒸汽供应尽可能干燥，疏水器必须安装在蒸汽管上并尽可能靠近动力连接部分，同时要求动力蒸汽在进入喷射器前过热5-10℃[4]。此外蒸汽管道和喷射器必须保温避免出现裸露的部分。另外喷射器应当在设计的动力蒸汽压力下运行，低于要求的蒸汽压力将无法建立真空。
2.3 冷却水质量和供应
打开动力蒸汽阀门前，必须先打开冷凝器的进出口冷却水阀门并建立循环。冷却水流量偏低、温度过高都是可能导致真空不稳定的因素。因此定时监控冷却水压力和温度参数非常必要。冷凝器运行前需彻底排气，防止冷却水进出局部旁路而导致换热面积损失影响真空。冷凝器长期运行后，列管容易结垢或杂质堵塞影响换热效率。除了日常控制冷却水清洁度和阻垢性外，需要定期进行冷凝器清洗。同时建议在冷却水进冷凝器管线上增设过滤器，定期拆洗。
2.4 喷射器本体损坏
通常靠近工艺系统端的喷射器（I级）吸入压力低于0℃水的饱和蒸汽压，因此一旦动力蒸汽中含水，蒸汽一离开喷嘴就会立即结冰。这些冰块将会凝结在文丘里管的内表面从而影响喷射器的性能。为了防止结冰绝大部分I级喷射器在文丘里管入口部分带有低压蒸汽夹套，但加热蒸汽压力不能超过0.1Mpag。如夹套加热蒸汽压力过高，可能会挤压破坏喷射器文丘里管入口腔体，导致真空无法运行。因此出现真空异常时，可以抽出喷射器内的喷嘴进行腔体检查。
2.5 喷嘴堵塞或喷嘴松动
在真空系统投用前，一定要彻底吹扫蒸汽、冷却水和工艺管线。新管道含有泥沙、水锈和金属铁削等杂质，这些物质会被带到喷射器并堵塞喷嘴。喷嘴喉径小于7mm时，工作蒸汽进口管线上应设置蒸汽过滤器。真空泵系统长期停用时，蒸汽管道易生锈，锈斑在使用时掉落同样会堵塞喷嘴[5]。此外喷嘴在喷射器内一般以螺纹形式连接，需检查是否松动或密封垫完好。如喷嘴松动，动力蒸汽在喷嘴连接处会形成旁路，影响喷射抽真空性能。对于长期运行后的喷嘴检查，应对照新喷嘴尺寸，如有磨损并影响真空性能，及时更换该备件。
2.6 可凝物进入真空系统
当出现以下2种工艺状况时可能会造成真空异常：
1.工艺系统中的物料液位过高，溢流或夹带至真空系统。此时通过观察设备视镜或取热井水检查外观判断；
2.工艺系统中顶部物料冷凝器失效，原本该冷凝的物料以不凝气的形式被抽入到真空系统，判断方法同上；
2.7 仪表故障
排查所指示的压力表或传感器测量值是否准确。
2.8 设计缺陷
如果某级喷射器具有高于设计的背压，将导致在真空中的压力损失。检查末级排气管道是否有节流或阻塞，如累积冷凝液。如果使用了排放罐，确保设计足够的流通面积处理的气体流量。如果气体排放到热井中，检查排放管插入水面以下长度应大于300mm，距离热井底部间距不小于150mm。蒸汽冷凝液管道尽可能保持垂直或使用45度弯头进入热井，管道不应存在有水平流动的区域。
3 结语
通过以上分析可以快速有效的判断真空系统产生故障的原因并解决问题。同时也为日常巡检和设备维护提供了思路和依据。进一步确保生产效率和装置稳定的运行。
参考文献：
[1] 刘玉兰．油脂精炼过程中节约热能的探讨和研究[J]．中国油脂，1999，24（6）：34-37．
[2] 王宏平．油脂精炼车间节能探讨[J]．粮食与油脂，2001，（1）：45-46．
[3] 许力群．油脂精炼系统的节能降耗措施[J] ．现代化农业，2000，（11）：26-27．
[4] 周友军．影响蒸汽喷射真空泵真空度的主要因素[J]．重型机械，2013，（1）：336-338．
[5] 廖国进．提高蒸汽喷射抽气能力的技术措施[J]．辽宁工学院，2003，（4）：48-49．
论文作者:付明明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/26
标签：蒸汽论文; 喷射器论文; 喷嘴论文; 真空论文; 系统论文; 冷凝器论文; 冷却水论文; 《基层建设》2017年第34期论文;