专题8-RH真空系统故障诊断

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1、专题8:大型真空系统监测与故障诊断东北大学王晓冬2010.5VacuumandFluidEngineeringResearchCenterofNortheasternUniversity,China目次1问题的提出及可行性分析2RH-KTB真空设备抽气性能影响因素3RH-KTB真空设备在线监测系统4RH-KTB真空设备故障诊断专家系统5RH-KTB真空设备专家系统评价2021/7/2421问题的提出及其可行性分析1)RH-KTB真空系统宝钢RH-KTB炉外精炼设备从日本引进,由四级水蒸气喷射泵串联组成,并有两级启动泵,顺序启动,以压力为控制

2、对象,可自动控制,也可手动控制。RH-KTB真空设备结构设备启动模式RH-KTB真空炉外精炼设备启动模式:为保证钢水充分除气、合金化,保证浇注温度等,水蒸气喷射泵按下表顺序启动:启动模式4A+4B4A+4B+3A+3B4A+3A+S24A+3A+S2+S1工作时间min0-1.51.5-3.53.5-5.86以上入口压力KPa100-2828-7.57.5-0.60.6-0.06设备特点设备庞大,组成复杂;是炼钢过程中的关键设备,关系到生产的产量;一旦出现故障,人工排查十分困难,时间上也不允许;影响设备运行的因素多,相互关联,故障诊断困难,

3、一般用户难以解决.2)问题的确定要解决问题:设备运行状态监测、故障诊断;涉及的内容:监测系统软、硬件,专家系统软件;包含子问题:设备运行的影响因素;运行状态参数阈值的确定;故障原因分析及处理办法;需要的知识水蒸气喷射泵抽气理论;现场设备运行数据分析;现场操作者经验;专家经验;动态因素:工作介质参数随四季,随设备使用环境变化;问题难度:现场操作人员难于处理,专家可以给出合理建议;求解效率:在线完成,响应时间短;难度所在:对设备的熟悉程度;与专家的充分沟通;各因素间的相互影响;传感器的准确性保证;软件开发技术,用户接受能力;问题的定位3)可行性

4、分析满足ExpertSystem(ES)开发的基本条件:尚无理论算法完全解决问题;存在领域专家;知识表示可被计算机接受;难度适中;专业问题;3)可行性分析(2)很强的实用性:以较小的投入,获得可观的经济效益;提高设备的安全性,可靠性,实现自动化和智能化;计算机技术可实现:满足快速响应,在线工作所需的硬件条件;专职开发人员,在规定的时间内可完成开发。2021/7/2411小结RH-KTB真空设备的在线监测与故障诊断问题满足ES开发的基本条件,有很强的实用性,人力、物力以及计算机技术可实现。2RH-KTB真空系统抽气性能的影响因素1)喷射泵抽气

5、原理和特点:高压水蒸气经拉瓦尔喷嘴获得超音速气流,实现减压增速,将压力能转化为动能,在混合室内进行动量和能量交换,进入扩压器,实现动能向压力能的转换,最终排到大气或前级泵中。气体在喷射泵中的流动可用气体动力学理论的连续性方程,动量方程,能量方程进行描述;喷射泵的特点和应用具有结构简单、工作稳定可靠、抽气量大,可以抽出含有水蒸气、粉尘、易燃、易爆以及腐蚀性气体的特点。广泛应用于冶金、化工、食品、制药等过程工业领域。缺点:能量损失较大,抽气效率不高。2021/7/24142)单级喷射泵单级泵由喷嘴、混合室、扩压器组成。单级喷射泵结构组成喷嘴是喷

6、射泵的关键部分,高压蒸汽经喷嘴减压增速,获得超音速气流,用以携带被抽气体;混合室为蒸汽射流和被抽气体能量和动量交换提供空间,使两者的压力和速度趋于一致;扩压器将混合气体减速增压,使之能够克服出口反压,将混合气体排到大气中或被前级泵抽走。第一级喷射器实物图片单级泵中气体的流动规律喷射泵性能与背压的关系2021/7/2419水蒸气喷射泵的性能及其影响因素抽气量,工作真空度;可归结为:压缩比引射系数膨胀比三者的函数关系有多种计算方法,但仅适用于特定的使用条件和环境,尚无统一的普适性计算方法,往往需要与实验结合。3)多级喷射泵系统各级泵(串联或并联

7、),冷凝器,管路,阀门,检测控制系统。为了获得更高的真空度,将多级水蒸气喷射泵串联起来工作,中间还设有冷凝器。多级喷射泵和中间冷凝器、管路、阀门以及电控部分等构成了水蒸气喷射泵系统.为缩短泵启动时间,要设置启动泵,为防止第一级泵膨胀而结冰,在扩压器要有加热套.多级泵结构组成冷凝器(混合式)结构设置启动泵的喷射泵系统多级泵中的蒸汽加热套4)喷射泵系统性能的影响因素(1)工作介质状态参数:水蒸气、冷却水的压力、流量、温度;当工作水蒸气压力、温度、流量过高时,冷凝器冷凝效果难以保证,泵系统工作稳定性将受影响;当工作水蒸气压力、温度、流量过低时,各

8、级泵的抽气能力将受到影响;当冷却水压力、流量过低时,温度过高时,冷凝器的冷凝效果不能保证,泵系统工作稳定性和抽气能力将受到影响。喷射泵系统性能的影响因素(2)(2)气体负荷:被抽

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