在油脂精煉生產(chǎn)線(xiàn)中，脫臭工段的主要作用是脫去油脂中一些含有特殊氣味的物質(zhì)，而脫臭工藝的效果很大程度上取決于系統(tǒng)的真空度。四級(jí)真空噴射系統(tǒng)是脫臭工段最為常用的設(shè)備，而且行業(yè)內(nèi)使用較多的進(jìn)口產(chǎn)品是德國(guó)科爾庭（Krting）公司的四級(jí)真空噴射系統(tǒng)[1]。在正常操作工況下，蒸汽噴射器極少出現(xiàn)故障或性能降低的情況，但是意外狀況的發(fā)生也是難免的。以科爾庭的多級(jí)真空噴射系統(tǒng)為例，針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。原則上，這些診斷方法對(duì)正常操作一段時(shí)間后的慢性故障或者突發(fā)故障等情況也同樣適用。為了盡快確定故障，根據(jù)所表現(xiàn)出來(lái)的“癥狀”，可通過(guò)以下順序和方法進(jìn)行排查[2]。
     1故障診斷的順序在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行之后，多級(jí)真空噴射器可能發(fā)生漸進(jìn)或者突發(fā)的性能降低。如果故障無(wú)法在短時(shí)間確診，那么排查測(cè)試需要從噴射器最后一級(jí)開(kāi)始。只有當(dāng)這級(jí)能夠提供預(yù)真空時(shí)，其他級(jí)才能按照設(shè)計(jì)的排放壓力運(yùn)行。真空噴射器的各個(gè)級(jí)別按照大氣壓力的方向進(jìn)行編號(hào)。因此，第一級(jí)直接連接到工藝車(chē)間，使其抽空到冷凝器。為了使故障診斷流程進(jìn)一步合理化，將多級(jí)真空噴射系統(tǒng)分為兩部分（見(jiàn)圖1），后一部分可用單級(jí)或多級(jí)的蒸汽噴射器，用于冷凝器的排空，并且保持適合冷卻水排放溫度的真空，可稱(chēng)之為排空系統(tǒng)。前一部分，可使用一級(jí)或者多級(jí)蒸汽噴射進(jìn)行升壓，使蒸汽噴射器產(chǎn)生的真空度高于冷凝器的真空度。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)，首先要檢查主冷凝器及其冷卻水的溫度。如果這部分有一級(jí)或者多級(jí)的蒸汽噴射預(yù)冷凝器，則必須檢測(cè)它們的排放壓力，例如主冷凝器的壓力。如果冷凝器的壓力正常，則問(wèn)題一定是在升壓部分（第一級(jí)或者第二級(jí)）。

圖1多級(jí)真空噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2故障診斷方法
     2.1水力測(cè)試（泄漏檢測(cè)）泄漏需要通過(guò)水力試驗(yàn)進(jìn)行排查。像氣壓元件-排氣尾管，特別是針對(duì)較老型號(hào)的，在所有的排查中都需要包含。小管徑的可以通過(guò)木塞進(jìn)行封堵，而大管徑的需要用法蘭夾緊進(jìn)行密封。當(dāng)進(jìn)行加注時(shí)，則需要最高點(diǎn)出現(xiàn)溢流，來(lái)確保填充充分完成。在最高點(diǎn)打開(kāi)一個(gè)法蘭連接口，然后進(jìn)行水壓測(cè)定，表壓應(yīng)當(dāng)在50~100 kPa。絕對(duì)不要使用蒸汽進(jìn)行加壓！如果工藝中要求不可使用水，可以考慮用壓縮空氣替代，然后通過(guò)皂液進(jìn)行泄漏檢測(cè)。
     2.2性能檢測(cè)進(jìn)行噴射器的性能檢測(cè)，需要和工藝生產(chǎn)線(xiàn)路分開(kāi)。如果真空截止閥不能正常工作，則第一級(jí)的噴射器，可根據(jù)法蘭中孔洞的數(shù)量調(diào)整至縱軸方向。吸入口法蘭處配備盲板法蘭，配上1.27 cm(1/2″)的螺紋口用于連接測(cè)試管口。在之后的盲板法蘭處則需要使用真空表進(jìn)行連接，以測(cè)定內(nèi)部壓力。在噴射器單獨(dú)的每一級(jí)處使用套管連接中間冷凝器。測(cè)量值需要和操作工況下的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以用于將來(lái)的比對(duì)。
     2.3空載測(cè)試（停機(jī)）用于快速簡(jiǎn)便的中間測(cè)試：定期檢查截止閥性能是非常必要和有效的。當(dāng)工藝車(chē)間停車(chē)并且無(wú)氣的狀態(tài)下，則認(rèn)為是“0壓”即空載狀態(tài)，蒸汽噴射器應(yīng)達(dá)到一半的吸入壓力。如果可以達(dá)到，則可認(rèn)定為無(wú)重要缺陷。
     3真空系統(tǒng)的常見(jiàn)故障
     3.1真空突降首先，在保證測(cè)試儀器正常工作的前題下，比較實(shí)際測(cè)量結(jié)果，在任何情況下排放溫度都不會(huì)超過(guò)要求值，否則超出部分的排放壓力將會(huì)從噴射器中泄出。如果所得的測(cè)試數(shù)據(jù)都是符合要求的，那么繼續(xù)跟蹤缺陷。如果排空部分可以通過(guò)截止閥或者盲板法蘭和冷凝器斷開(kāi)，那么此處可以采用上述空載測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。如果沒(méi)有辦法達(dá)到一半的冷凝器要求壓力的話(huà)，那么故障要么就是在排空部分中，要么就是在冷凝器中或者之前。然后再?gòu)娜缦聨讉€(gè)方面分析造成故障的可能原因。
     3.1.1冷卻水冷卻水溫度過(guò)高或者供給量不足。（1）手動(dòng)檢查冷凝器的所有出入口管道，將檢測(cè)溫度和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)。如果冷凝器上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)直接差異，但是其他部件都非常燙時(shí)，那么很有可能是冷凝器中上噴射器噴嘴局部或者全部堵塞了。可以拆除噴嘴，進(jìn)行清洗，并且調(diào)整噴射角度。（2）如果冷卻水經(jīng)過(guò)最后一級(jí)噴射器（常壓），則中間冷凝器將全部被水灌滿(mǎn)。檢查熱井上的尾管出口是否通暢。在氣壓表的安裝中，檢查氣壓表的高度。由于大氣壓力條件的原因，可能會(huì)有輕微差異。如果水已經(jīng)高度充氣，則會(huì)改變其密度。檢查尾管是否有生銹和滲漏。熱井中過(guò)多的氣泡表明可能有過(guò)量的氣體或空氣來(lái)自工藝車(chē)間。（3）表面冷凝器的尾管必須保持通暢。如果存在虹吸，導(dǎo)致在冷凝器之間產(chǎn)生不同壓力的冷凝水。則應(yīng)當(dāng)手動(dòng)檢查是否有局部堵塞。如果表面冷凝器被泵抽空，則必須檢查冷凝器以及填料盒。（4）檢查熱井是否有足夠的緩沖容量（特別是在開(kāi)始加注尾管時(shí)），并檢查是否有污泥等，如有則需要進(jìn)行清洗。（5）檢查冷凝器的水壓是否恒定。供水方面是否有被做出任何改動(dòng)，在此回路中是否有涉及到其他的車(chē)間，檢查冷卻水泵內(nèi)是否有空氣夾帶，檢查是否有孔板的存在，是否清洗。（6）不得超過(guò)規(guī)定的冷卻水溫度，檢查實(shí)際溫度是否超標(biāo)。
     3.1.2蒸汽可能原因動(dòng)力蒸汽問(wèn)題，例如壓力過(guò)低、不夠、太濕或者噴嘴堵塞。（1）為檢查蒸汽質(zhì)量，應(yīng)打開(kāi)動(dòng)力蒸汽管路的所有排氣點(diǎn)。濕蒸汽會(huì)以白色羽狀排放到大氣中。讓其排放，直到羽狀消失，直至蒸汽流量恒定。（2）檢查噴嘴的動(dòng)力蒸汽壓力。當(dāng)使用普通蒸汽壓力表時(shí)，應(yīng)注意，當(dāng)蒸汽關(guān)閉時(shí)，殘余真空依舊會(huì)作用于壓力表，并將指針下移至-100 kPa。因此，實(shí)際壓力可能比指示的要低100 kPa。（3）觸摸中間冷凝器以及噴射器本身，如果中間冷凝器的溫度低于設(shè)計(jì)溫度，且蒸汽入口和冷卻水出口溫度檢測(cè)達(dá)不到溫度溫暖區(qū)間，則表明前一個(gè)噴射器的噴嘴堵塞了。在吸入流為空氣或非過(guò)熱蒸汽的情況下，噴射器的不同區(qū)域會(huì)獲得與其壓力相對(duì)應(yīng)的工作溫度。通常情況下，吸入連接和混合區(qū)必須比擴(kuò)散區(qū)出口要冷。在絕對(duì)壓力0.6 kPa以下，非加熱的擴(kuò)散區(qū)入口也會(huì)從外面結(jié)冰，被覆蓋一層白霜。（4）檢查堵塞的動(dòng)力蒸汽噴嘴，應(yīng)注意不要脫落。小心取出異物，不要損壞噴嘴喉口，并確定其來(lái)源，避免重復(fù)堵塞。如果檢測(cè)到噴嘴堵塞，應(yīng)當(dāng)吹穿。
     3.1.3泄漏噴射器的吸入性能是根據(jù)生產(chǎn)中可預(yù)計(jì)的最大泄露氣流設(shè)計(jì)的。在長(zhǎng)時(shí)間的工作后，額外的漏氣會(huì)導(dǎo)致真空度降低或突然下降?？赡茉颍海?）墊圈破裂。（2）閥門(mén)和凝結(jié)水泵的填料箱，其填料已變得干燥和易滲漏。凝結(jié)水泵的密封水應(yīng)當(dāng)始終為新鮮水。（3）殘液泵腐蝕。（4）濕動(dòng)力蒸汽對(duì)噴射器后彎部的腐蝕。（5）如果使用帶螺紋的噴嘴，如果螺紋被腐蝕，則會(huì)導(dǎo)致蒸汽旁路。（6）冷凝器在冷卻水（噴水嘴噴射霧錐）和蒸汽（只有當(dāng)噴射器水平安裝時(shí)）的沖擊區(qū)域的腐蝕。以上問(wèn)題可通過(guò)水力測(cè)試（泄漏檢測(cè)）進(jìn)行檢測(cè)。
     3.2真空緩降真空突降主要是由單一故障引起的，而真空緩降則意味著脫氣組開(kāi)始磨損，特別是在最后階段。（1）運(yùn)行一段時(shí)間后，最后一級(jí)（通大氣）可能被腐蝕，或者排放管線(xiàn)的外殼可能被污染。因此，在前一個(gè)中間冷凝器的測(cè)量插座上測(cè)量中間真空，并與設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較。（2）拆卸和清洗排放管。徹底吹掃最后一級(jí)并再次測(cè)量中間真空。如果仍然不符合要求，則對(duì)該噴射器進(jìn)行內(nèi)部檢查，并對(duì)動(dòng)力噴嘴和擴(kuò)散器直徑進(jìn)行檢查。如果腐蝕了，清洗干凈。如果磨損了，更換噴嘴。仔細(xì)檢查墊圈，在需要的情況下，只能根據(jù)要求重新鉆孔。（3）在表面冷凝器作為中間冷凝器的情況下，冷卻管不僅在內(nèi)部，而且在外部都有可能被污染甚至腐蝕，不再能達(dá)到所需要的中間真空，因此需要檢查和清洗。（4）檢查填料箱并進(jìn)行水力試驗(yàn)（見(jiàn)2.1）。（5）如果外部檢查和觸摸設(shè)備沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何缺陷，那么在每個(gè)階段都安裝測(cè)量?jī)x器，以便將中間真空與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。（6）將蒸汽噴射器與系統(tǒng)隔斷，進(jìn)行性能檢測(cè)。
     3.3真空不穩(wěn)定這種情況所涉及到的內(nèi)部和外部原因可能會(huì)有很多。（1）如果達(dá)到了所需的真空，但是最后一級(jí)（到大氣）發(fā)生了旋離和脈沖，這說(shuō)明缺乏吸力流。這種不穩(wěn)定性可以通過(guò)在吸入管道中加入蒸汽解決。（2）這種真空波動(dòng)也表明中間冷凝器可能被充滿(mǎn)了。（3）檢查噴射器內(nèi)的水垢沉積。檢查冷卻水壓力和尾水管。（4）如果多級(jí)蒸汽噴射器，例如，1 kPa的蒸汽噴射器的吸入流量過(guò)大，通常沒(méi)有加熱裝置的蒸汽噴射壓縮機(jī)在低負(fù)荷條件下，可以達(dá)到冰點(diǎn)0.5 kPa或以下，然后它會(huì)在結(jié)冰和融化之間交替。（5）如果有加熱裝置，檢測(cè)加熱器。（6）噴射器的特性要求兩級(jí)噴射器第一級(jí)的流量壓力曲線(xiàn)與第二級(jí)的吸力壓力曲線(xiàn)充分重合。如果由于負(fù)載條件的變化沒(méi)有出現(xiàn)這種情況，可能會(huì)導(dǎo)致真空不穩(wěn)定。檢查過(guò)程中的蒸汽和氣體流動(dòng)，檢查噴射壓縮器。它們應(yīng)該與工藝設(shè)備隔開(kāi)，并根據(jù)在不同負(fù)載下對(duì)噴射器壓縮機(jī)進(jìn)行性能檢測(cè)。
     4真空系統(tǒng)常用的性能檢測(cè)方法真空泵的性能檢測(cè)是為了驗(yàn)證其工作性能如吸入壓力、吸入流量、開(kāi)機(jī)時(shí)間，以及消耗指標(biāo)如蒸汽和冷卻水。
     4.1吸入壓力/真空測(cè)量
     4.1.1測(cè)量點(diǎn)/連接（1）吸入壓力直接在吸入接口或噴射器頭部測(cè)量。（2）連接管線(xiàn)（最小直徑10 mm，由銅、厚壁橡膠或透明塑料制成）應(yīng)盡可能短，不應(yīng)下垂。（3）測(cè)量管線(xiàn)必須定期排氣，以避免形成冷凝物堵塞，并一直保持清潔狀態(tài)。
     4.1.2測(cè)量?jī)x表（用于真空測(cè)量）要選用合適的絕壓測(cè)量?jī)x表來(lái)測(cè)量吸入壓力。測(cè)量時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：（1）每個(gè)測(cè)量周期前，壓力表必須校準(zhǔn)。如果校準(zhǔn)設(shè)備不可用，則應(yīng)進(jìn)行真實(shí)性檢查（兩個(gè)不同的測(cè)量設(shè)備顯示完全相同的值）。（2）必須注意測(cè)量?jī)x表的分類(lèi)代碼。所示的測(cè)量誤差即測(cè)量范圍導(dǎo)致的數(shù)值誤差，應(yīng)小于等于1%。（3）使用的儀表量程必須按待測(cè)壓力調(diào)整。即測(cè)得的壓力不應(yīng)小于最大量程的10%。（4）測(cè)量?jī)x表可能不耐受高溫，這一點(diǎn)必須注意，特別是當(dāng)壓力測(cè)量點(diǎn)在高溫時(shí)。沒(méi)有完全溫度補(bǔ)償?shù)膬x表在高溫下會(huì)給出錯(cuò)誤的測(cè)量值。（5）測(cè)量?jī)x表必須沒(méi)有異物。測(cè)量膜片上任何固體顆粒液滴都會(huì)使測(cè)量結(jié)果失真。
     4.2吸入流量測(cè)定由于抽吸氣流可以由各種氣體和蒸汽組成的混合物，因此為了證明真空泵正常運(yùn)行，通常需要用等效的大氣空氣流進(jìn)行測(cè)試，而不考慮可冷凝蒸汽部分。原則上，可以通過(guò)這種方式把多級(jí)真空泵作為一個(gè)完整的單元來(lái)測(cè)試。也可以單獨(dú)測(cè)試每一級(jí)，但必須證明每級(jí)的吸入和排出側(cè)的壓力條件。
     4.2.1測(cè)量方法可以使用多種方法來(lái)確定氣體介質(zhì)的連續(xù)吸入流量，例如節(jié)流點(diǎn)(孔板或噴嘴)的壓差測(cè)量或根據(jù)位移和浮子原理的直接測(cè)量。就蒸汽噴射真空泵而言，有一種方法被證明是特別直接和足夠精確的，即測(cè)量相應(yīng)尺寸噴嘴在過(guò)臨界流量時(shí)的吸入流量。通過(guò)一個(gè)或多個(gè)這樣的噴嘴將大氣空氣或水蒸氣引入蒸汽噴射真空泵的吸入側(cè)真空室中，由此吸入的氣流僅由噴嘴前的狀態(tài)和最窄的噴嘴孔確定。為了實(shí)現(xiàn)過(guò)度壓降，例如大氣在噴嘴之前，在蒸汽噴射真空泵正前方的吸入室中需要50 kPa的壓力。如果除空氣和水蒸氣外，還要抽空其他氣體或蒸汽，則必須將這些抽吸流量轉(zhuǎn)換為空氣或水蒸氣的當(dāng)量（kg/h），并適當(dāng)考慮實(shí)際溫度。具體可根據(jù)圖2曲線(xiàn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

圖2吸入流量與相對(duì)分子質(zhì)量和溫度相關(guān)的校正因子

例如：5 kg氣體(M=80)、20 ℃，相當(dāng)于5×0.7=3.5 kg氣體(M=29)、20 ℃；20 kg水蒸氣(M=18)、20 ℃，相當(dāng)于20×1.21=24.2 kg氣體(M=29)、20 ℃；100 kg水蒸氣(M=18)、150 ℃，相當(dāng)于100×1.1=110 kg水蒸氣（M=18）、20 ℃，相當(dāng)于110×1.21=133 kg氣體(M=29)、20 ℃。在具有足夠精度的情況下，用大氣空氣測(cè)量時(shí)，可以忽略不同氣壓位置、濕度和溫度的影響，這樣一般就可以將特定的氣流分配給特定的噴嘴孔。但是，在水蒸氣的情況下，必須考慮壓力、溫度和可能的濕度。
     4.2.2應(yīng)用當(dāng)真正的吸入流量用于性能檢測(cè)時(shí)，可以將整個(gè)真空設(shè)備作為一個(gè)單元進(jìn)行測(cè)試。但如果只有一個(gè)等效的吸入流量，那么只能將直接串聯(lián)的噴射器作為一個(gè)單元進(jìn)行測(cè)試，基于水力值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
     4.2.3測(cè)量點(diǎn)和測(cè)量連接可以通過(guò)幾個(gè)噴嘴引入所需的（等效的）抽吸流量。在這種情況下，最好不要將噴嘴直接連接到噴射頭，而是連接到具有穩(wěn)定流動(dòng)區(qū)域的互連管道（見(jiàn)圖3和圖4）。在該管道部分中，抽吸流可以在整個(gè)橫截面上擴(kuò)散，以在噴射器頭中產(chǎn)生所需的穩(wěn)定流動(dòng)。
     4.2.4測(cè)量?jī)x表在使用大氣空氣噴嘴時(shí)，不需要進(jìn)一步測(cè)量?jī)x器。為了減少測(cè)量誤差，可以用精確的氣壓計(jì)測(cè)定氣壓，從而校正噴嘴的質(zhì)量流量。如果噴嘴前在非大氣條件下與其他氣體和蒸汽一起工作，那么必須在那一點(diǎn)測(cè)量溫度和壓力。
     4.2.5測(cè)量接口對(duì)于性能測(cè)量，應(yīng)用符合美國(guó)熱交換協(xié)會(huì)(Heat exchange institute)標(biāo)準(zhǔn)的噴嘴（見(jiàn)圖5）。由于其規(guī)定的輪廓和表面質(zhì)量，可以清楚地確定和再現(xiàn)噴嘴損耗系數(shù)。如果制作精良，這些噴嘴則無(wú)需校準(zhǔn)就可以使用。

圖3用于測(cè)量超臨界壓力比下的水蒸氣流量的裝置

圖4使用HEI噴嘴以超臨界壓力比測(cè)量氣流的裝置

圖5HEI噴嘴的尺寸比

4.3排氣時(shí)間測(cè)定排氣時(shí)間是指真空裝置壓縮從大氣壓中排出的氣體的體積，直到符合性能數(shù)據(jù)的最終真空所需要的時(shí)間。在排氣過(guò)程中，先前計(jì)算的排氣時(shí)間適用于沒(méi)有泄露氣流的容器體積。
     4.4動(dòng)力蒸汽消耗測(cè)定動(dòng)力蒸汽是指通過(guò)噴射器動(dòng)力噴嘴的蒸汽氣流。必須是干燥的、飽和的或稍微過(guò)熱的。動(dòng)力蒸汽的測(cè)量方法與吸入蒸汽的測(cè)量方法相同?，F(xiàn)有的動(dòng)力噴嘴在這里被用作測(cè)量噴嘴。它的形式不同于HEI噴嘴，可使噴嘴損失系數(shù)變小，因此動(dòng)力噴嘴氣流的計(jì)算結(jié)果也比HEI的要小。壓力和溫度要在動(dòng)力噴嘴前直接測(cè)量。動(dòng)力噴嘴直徑既可以直接測(cè)量，也可以從操作儀器中取值。
     4.5冷卻水消耗測(cè)定冷卻水水流是指進(jìn)入冷凝器的大量水流。要測(cè)量溫升，即冷卻水進(jìn)水口和出水口的溫度。測(cè)量應(yīng)該直接在進(jìn)口和出口噴嘴處進(jìn)行，這樣可以將大氣影響降到最低。溫度計(jì)可以直接安裝或使用浸入式外殼。可以使用水銀溫度計(jì)或電子溫度傳感器（如PT100）。在冷凝器中測(cè)量的溫度差只能是3 ℃。如果已知進(jìn)入冷凝器的蒸汽氣流，在冷卻水流的升溫跨度也已知的情況下，可以從熱平衡中計(jì)算出實(shí)際的冷卻水流量。如果水泵的增壓已知，也可以通過(guò)冷卻水泵的特性曲線(xiàn)來(lái)估算冷卻水水流。