我公司6T真空感应炉罗茨泵国产化改造

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)攀长钢公司特冶中心 作者:张军

  针对我公司04 年从美国CONSARC 公司引进的6T 真空感应炉的真空系统目前存在的问题,提出用国产罗茨泵替代进口SN14000V 罗茨泵的改造方案,并根据进口罗茨泵参数结合变频调速进行罗茨泵和变频器的选型及参数确定,最后安装调试达到设备的要求。改造后运行良好,同时大大减少设备的维修量和降低设备采购费用。

  我公司6 吨真空感应炉是2004 年从美国Consarc公司引进的中频电源冶炼设备,投产之初,设备主要工作性能处于较好的状态。但由于原材料未除锈导致粉尘太多,系统抽真空时造成罗茨泵转子和泵腔磨损严重,转子在高速旋转下罗茨泵的发热量增大导致罗茨泵温度很高,经过几年的运行,设备抽空性能相比刚交付使用时已有一定程度的下降。尤其1#及2#SN14000V 大罗茨泵长期处于超负荷运行,并已维修过多次,严重影响到真空系统的极限真空度和加长了抽空时间,低真空系统抽熔炼室很难抽至20Pa 以下,抽其他的腔室时也很难抽至隔离阀开启的真空度要求值65Pa 以下,必要时均采用人工强行开启,给生产及产品质量带来了极大影响。其中2#SN14000V 罗茨泵已无法处理,需要更换。

  因为原进口罗茨泵价格高,采购时间长,经过成本比较和技术分析,最终决定用国产罗茨泵替代2#进口罗茨泵以满足生产的急需。由于原装的罗茨泵和国产的罗茨泵在各种技术指标、工作要求上不同,如何实现进口设备的国产化,满足国产设备的相关配置,以确保其正常运行,这也是必须要考虑的问题。下面简要阐述整个改造方案的实施过程。

1、罗茨泵及变频器的选择

  1.1、罗茨泵的选型和参数确定

  1.1.1、罗茨泵负载及功率特性。

  罗茨泵负载类型属于二次方律负载。转矩特点:负载的转矩与转速的二次方成正比。

  功率特点:负载的功率与转速的三次方成正比。

  1.1.2、原罗茨泵在系统中工作原理简介

  原进口罗茨真空泵的主要性能参数如下:

  型号:SN 1 4000V

  抽气速率:3 800 l/s(14 000m3/h)

  极限压力:1×10-1Pa

  配用功率:37 kW

  转速:2 000 r/min

  原系统1#、2#SN14 000V 罗茨泵的启停由PLC程序控制,采用变频器驱动,启动条件为先由前级4台KT 300 滑阀泵抽空,4 台KT 300 泵分别有2 台与1#、2#SN14 000V 罗茨泵串联,在所抽腔室真空度低于80 000Pa 后罗茨泵启动,在6 000Pa 以上时罗茨泵转速缓慢提升,最高至600 r/min。中途如短时间内SN14 000V 罗茨泵转速提不到600 r/min 以上,PLC 程序自动停SN 14 000 罗茨泵,以实现罗茨泵自动保护,延时后再自动启动,最多允许启动4 次。如SN 14 000 罗茨泵启动4 次所抽腔室均不能抽至6000Pa 以下,意味着系统有故障需处理。系统正常的情况下所抽腔室抽至6 000 Pa 以下后,1#、2#SN14 000V 罗茨泵提速至最高转速2 000r/min,直至抽至要求真空度。

  1.1.3、改造后国产罗茨泵在系统中参数确定

  罗茨泵与前级泵抽速正常配比在1:10 左右,考虑到我厂6t 真空感应炉这种工况,由于粉尘及粉尘吸附水份的影响,配比应在1:4~1:6 之间,否则易造成罗茨泵发热严重,严重时甚至抱死,影响罗茨泵的正常使用。为达到此配比,拟采用国产ZJ 5 000罗茨泵(5 000 l/s)替代2# 进口SN14000V 罗茨泵(3 800 l/s),在KT300 滑阀泵和ZJ 5 000 罗茨泵间串联ZJ 1200 罗茨泵(1200L/s),这样使得ZJ1200 罗茨泵与前级2 台KT300 滑阀泵(140L/s)间和ZJ 5 000罗茨泵与前级ZJ1200 罗茨泵间抽速比均保持配比在1:4 左右。数据比较如下:1200/280=4.29 5000/1200=4.17改造后国产罗茨真空泵的主要性能参数如下:

  型号:ZJ-5000

  抽气速率:5000 l/s

  极限压力:1×10-1Pa

  配用功率:55 kW

  转速:1800 r/min

3、改造前后对比

  3.1、降低了设备采购成本

  在成本方面,进口SN14000V 罗茨泵采购费用为84 万元,国产ZJ5000 罗茨泵的采购费用为18 万元。改造后,可为车间节省成本66 万元。

  3.2、提高了设备性能

  自安装国产泵以来,经运行观察,新罗茨泵没有再出现泵体温度升高的情况。在运行效果方面,改造前,熔炼室低真空最高能抽至40Pa 左右,改造后,系统抽空能力大大加强,设备运行时间减少,熔炼室15 分钟内能抽至20Pa 以内,其他的腔室10 分钟内抽至65Pa 以内,在满足各隔离阀开启要求,符合真空系统条件的前提下,抽空时间较改造前减少约3 倍左右,有效的节约了能源,提高了产品质量,缩短了生产时间。

4、结论

  利用国产罗茨泵代替原装进口罗茨泵是可行的,整个系统改造也是成功的。

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