冷凝水管道振動(dòng)異響原因簡(jiǎn)析及改進(jìn)措施

羅成林

摘 要：由于設(shè)計(jì)缺陷，合格冷凝水管道投入運(yùn)行時(shí)存在水擊，出現(xiàn)振動(dòng)異響。針對(duì)故障進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)和查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，列出幾種可能導(dǎo)致故障的原因，并分析研究，提出改進(jìn)措施，加以實(shí)施，解決問(wèn)題，確保安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：合格冷凝水管道；水擊；故障原因分析；改進(jìn)措施

公司合格冷凝水（溫度100°C，壓力0.4MPa）也稱為凝結(jié)水，綜合管網(wǎng)有三條冷凝水輸送管道，屬于壓力管道，一條為硫酸水處理車(chē)間306尾氣吸收工序解析塔的凝結(jié)水輸送管道（管徑DN100，機(jī)械泵），另一條是成品車(chē)間204凈液工序的板式換熱器的凝結(jié)水輸送管道（管徑DN80，機(jī)械泵），第三條是加壓除鐵車(chē)間311液體SO2制備工序的換熱器凝結(jié)水輸送管道（管徑DN125，汽動(dòng)泵），這三條管道在H軸線交匯，合為一條管道（管徑DN150），流向沸騰焙燒車(chē)間519余熱發(fā)電站除氧器設(shè)備，經(jīng)過(guò)相關(guān)處理后作為余熱鍋爐補(bǔ)水使用。

一.存在問(wèn)題

合格冷凝水管道投入運(yùn)行時(shí)，在H軸線三條管道交匯附近出現(xiàn)振動(dòng)異響比較明顯，特別是天氣寒冷時(shí)振動(dòng)異響更嚴(yán)重，針對(duì)異常現(xiàn)象，熱工保障組組織做了如下的試驗(yàn)。

試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果

針對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，熱工保障組進(jìn)行原因分析，判定為加壓除鐵車(chē)間冷凝水管道異常造成的總管振動(dòng)和異響，于是采取加壓除鐵車(chē)間冷凝水管道匯入總管前端加裝三通及截止閥的改造，斷開(kāi)匯入總管，單獨(dú)敷設(shè)一根DN125管道到預(yù)熱發(fā)電站除氧器，投入運(yùn)行后，總管振動(dòng)異響大大減弱了。

運(yùn)行大約6個(gè)月左右后，發(fā)現(xiàn)加壓除鐵車(chē)間冷凝水輸送管道整條的滑動(dòng)支座滑板偏移嚴(yán)重，甚至有三塊滑板從滑座上偏離并下墜懸空，以及管道在三通附近存在振動(dòng)異響明顯。凈液工序合格冷凝水輸送管道整條的滑動(dòng)支座滑板偏移嚴(yán)重，固定支座與管道焊接部位拉裂 ，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器附近存在振動(dòng)異響明顯。

二.故障原因分析

1.蒸汽凝結(jié)水在管道內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中，因壓降而產(chǎn)生二次蒸汽，形成汽液混相流，當(dāng)流速增加或改變流向時(shí)會(huì)引起水擊，導(dǎo)致振動(dòng)和異響。可推斷為加壓除鐵車(chē)間冷凝水管道內(nèi)凝結(jié)水流到三通處，流向?yàn)榧鞭D(zhuǎn)向引起水擊，出現(xiàn)振動(dòng)異響。

2.在密閉管路系統(tǒng)（包括泵）內(nèi)，由于流體流量急劇變化而引起較大的壓力波動(dòng)并造成振動(dòng)的現(xiàn)象稱為水錘，又稱"水擊"。其瞬間壓力可大大超過(guò)正常壓力，并經(jīng)常產(chǎn)生破壞性影響。可推斷為凈液工序冷凝水管道內(nèi)流量小的凝結(jié)水與硫酸水處理車(chē)間冷凝水管道（DN100）內(nèi)流量更大的凝結(jié)水交匯（管徑DN80變徑為管徑DN150），流量急劇變化引起壓力波動(dòng)而發(fā)生水錘或水擊，出現(xiàn)振動(dòng)異響。

可初步斷定在旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器附近為真正的兩條冷凝水管道的凝結(jié)水交匯點(diǎn)。另外也可以從滑動(dòng)支座的滑板移動(dòng)方向判定出交匯點(diǎn)，滑板往水流方向移動(dòng)。

3.蒸汽在各用汽設(shè)備中放出汽化潛熱后，變?yōu)榻跬瑴赝瑝合碌娘柡湍Y(jié)水，所具有的熱量可達(dá)蒸汽全熱量的20% ～30%，且壓力、溫度越高，凝結(jié)水具有的熱量就越多，占蒸汽總熱量的比例也就越大。可以看出，三條管道的凝結(jié)水水源的壓力、溫度是不同的，不同參數(shù)的凝結(jié)水匯聚在一起容易引起水擊打現(xiàn)象。

4. 加壓除鐵車(chē)間凝結(jié)水液位控制汽動(dòng)泵自動(dòng)啟停，儲(chǔ)罐很小，啟停頻繁，為頻繁間斷性輸送冷凝水，管道內(nèi)部可能產(chǎn)生氣阻，而管網(wǎng)中段管道最高點(diǎn)無(wú)自動(dòng)排氣閥，無(wú)法及時(shí)排出二次蒸汽，氣液相混流容易引起水擊。

凈液工序及硫酸水處理車(chē)間的凝結(jié)水儲(chǔ)槽容量也有限，機(jī)械泵也受液位控制，也會(huì)出現(xiàn)間斷性輸送冷凝水，但間斷頻率相對(duì)較低。

5.硫酸水處理車(chē)間冷凝水管道與凈液工序冷凝水管道交匯為垂直連接，容易引起壓降而產(chǎn)生二次蒸汽，形成汽液混相流，易引起水擊。

6.各車(chē)間冷凝水流量、壓力及溫度變更，對(duì)管道管徑能否滿足使用要求產(chǎn)生影響。也可能是產(chǎn)生水擊的因素。

三、改進(jìn)措施

1.為了防止或減輕水擊作用，可采取相應(yīng)的消除措施，如延緩管路或泵的開(kāi)閉時(shí)間、安裝水錘消除器等。延緩管路可嘗試將三通改為長(zhǎng)半徑彎頭，減小阻力。延緩泵開(kāi)閉時(shí)間，即將汽動(dòng)泵改為機(jī)械泵，但需要增加儲(chǔ)槽和管道、電氣設(shè)施等，增加成本，必要時(shí)可改造。為了排除由上往下敷設(shè)管道中熱水汽化產(chǎn)生的氣體，保證管內(nèi)水通暢，應(yīng)在管道最高處安裝自動(dòng)排氣閥，在三條冷凝水管道上安裝排氣閥的位置參見(jiàn)下圖：

2.為減少壓降，凝結(jié)水支管應(yīng)在凝結(jié)水總管上部順介質(zhì)流向呈45°斜接。硫酸水處理車(chē)間與凈液工序冷凝水管道交匯連接改為45°斜接可減少壓降。

3.在計(jì)算核對(duì)凝結(jié)水管道管徑時(shí)，應(yīng)充分估計(jì)汽體的混相率，并應(yīng)留有充分的余量，同時(shí)，在布置凝結(jié)水管道時(shí)應(yīng)防止產(chǎn)生水擊。

4. DN100及DN80管道用DN20，2MPa，200℃排氣閥，DN150及DN125管道用DN25，2MPa，200℃排氣閥，建議選用304不銹鋼材質(zhì)自動(dòng)排氣閥，各2只。

5.單獨(dú)分開(kāi)敷設(shè)管道，可以避免不同壓力、流量、溫度的冷凝水交匯，而產(chǎn)生流體流量急劇變化而引起水錘，但需要增加成本，必要時(shí)可以考慮此方案。

四、總結(jié)

根據(jù)故障原因分析結(jié)果及改進(jìn)措施，通過(guò)公司熱工保障組組織現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)改進(jìn)方案，按照確定的順序，逐一排除故障原因，以最小的投入解決問(wèn)題，避免或最大程度減小水擊現(xiàn)象，確保合格冷凝水管道正常運(yùn)行，也同時(shí)避免或減小管道振動(dòng)異響影響管網(wǎng)桁架的穩(wěn)固性、牢靠性，確保公司安全生產(chǎn)。