激波加熱器運行中的常見故障分析

摘 要：激波加熱器是在結合傳熱學、工程熱力學、流體力學等學科相關理論的基礎上所開發(fā)出的一種新型設備，主要具有節(jié)能、環(huán)保、運行與維護成本低等一系列優(yōu)點。當前激波加熱器已在熱力工程中得到廣泛應用，并已取得良好的節(jié)能效果，但是激波加熱器運行過程中的故障問題一直困擾著設備控制人員。本次研究首先闡述了激波加熱器的工作原理，分析了激波加熱器相比同類加熱器的特點，并在此基礎上對激波加熱器運行過程中的常見故障進行了分析，提出了激波加熱器的運行優(yōu)化策略，以期為我國激波加熱器運行管理水平的提升提供理論指導。

關鍵詞：激波加熱器；故障分析；運行優(yōu)化

1 激波加熱器的工作原理與特點

1.1 激波加熱器的工作原理

激波加熱器能夠利用蒸汽與水的直接混合來實現(xiàn)生活供熱與熱水供應，主要由蒸汽噴射段、汽水混合段、射流擴壓段三個部分組成，其工作原理圖如圖1所示。激波加熱器在運行過程中，蒸汽與水的瞬間混合可形成流態(tài)復雜、超可壓縮的汽水相流體，混合流體流速可在不消耗機械能的情況下從亞音速迅速升高到超音速；這一瞬時的熱量與動量轉化也使得設備內的蒸汽快速凝結為高溫高壓的熱水，從而實現(xiàn)供熱、熱水供應等功能。與常規(guī)汽水換熱器相比，激波加熱器具有換熱效率高、節(jié)電、節(jié)水、易維護等一系列優(yōu)點。

1.2 激波加熱器的特點

與其他類型的加熱設備相比，激波加熱器主要具有節(jié)能、環(huán)保、建設成本低、易于管理等方面的特點。

1.2.1 節(jié)能。根據(jù)相關研究數(shù)據(jù)，管殼式加熱器加熱器的熱效率約為75%-85%，螺旋板式加熱器的熱效率較高，但也僅為80-85%，而激波加熱器的熱效率幾乎為100%，較之管殼式加熱器與螺旋板式加熱器的熱效率提高了20%左右，因此激波加熱器的使用也大大節(jié)約了能源，在我國能源緊缺的背景下推廣激波加熱器也將具有更高的社會價值。激波加熱器節(jié)能的特點是與其自身工作原理的特殊性有關，在設備運行過程中，冷水在通過激波加熱器的過程中溫度與壓力均快速升高，出水壓力也將超過進水壓力以及蒸汽壓力，這也省去了傳統(tǒng)加熱器中的增壓裝置與循環(huán)裝置，進一步降低電能損耗。

1.2.2 環(huán)保。與其他換熱器相比，激波加熱器全部或部分省去了增壓裝置與循環(huán)裝置，在降低設備噪聲的同時，也進一步減少了能源損耗，從而實現(xiàn)了節(jié)能減排的要求，對于環(huán)境質量的提高也具有一定的作用。

1.2.3 建設成本低。與管殼式加熱器與螺旋板式加熱器相比，激波加熱器的體積減少了20-30%，占用空間的減少也意味著建設成本的降低。激波加熱器內部沒有轉動部件，因而故障率較低，設備運行與維護成本也比較低。以激波加熱器為基礎的熱力系統(tǒng)，可以省去疏水閥、凝結水管路、回收裝置、增壓泵、循環(huán)泵等一系列部件，這也進一步降低設備運行成本，另外，還解決了傳統(tǒng)管網(wǎng)系統(tǒng)中的跑冒滴漏等問題。

1.2.4 易于管理。激波加熱器均采用不銹鋼材料，無運轉部件，設備操作簡單，易于管理。激波加熱器在配置自動化控制系統(tǒng)后可實現(xiàn)無人監(jiān)管，運行管理與日常維護較為簡單，不需要拆卸清洗。

2 激波加熱器運行中的常見故障分析

2.1 激波加熱器運行中的注意事項

在激波加熱器的運行過程中，必須注意以下幾個方面的問題：在啟動激波加熱器前，必須保證設備運行所需動力（含水、電、汽）被滿足；激波加熱器的蒸汽壓力及冷水供給壓力應保持相對穩(wěn)定，在啟用自動化控制系統(tǒng)時必須保證供電電壓穩(wěn)定在200-230V；在激波加熱器的運行過程中，需要對供暖系統(tǒng)的工作參數(shù)進行實時的監(jiān)控，回水溫度應大于供暖溫度，供暖溫度的控制應根據(jù)首站要求；根據(jù)供暖溫度來調節(jié)蒸汽進氣量；在蒸氣壓較高時，應保證出水溫度低于120℃。

2.2 激波加熱器的停機故障分析

停機故障是激波加熱器的常見故障，在出現(xiàn)停機故障時，應先關閉設備蒸汽閥門，然后認真查找停機原因并盡快進行故障分析與排除。激波加熱器停機故障的原因主要包括以下幾個方面：（1）激波加熱器蒸汽溫度低于0.08MPa，可以考慮增大蒸汽分汽缸閥門，保證蒸汽壓力維持在正常范圍內。（2）回水口壓力突然降至極限壓力以下，應及時檢查設備失水情況，并及時補水。（3）回水溫度過高，可以立即關閉蒸汽閥門降低回水溫度。（4）系統(tǒng)運行所使用的水質較差不好，設備進水口處出現(xiàn)雜物，現(xiàn)場控制人員應拆下設備并清除雜物。（5）自動控制柜斷電，應檢查控制柜電源開關是否跳閘。（6）回水壓力超出程序設定的上限或下限，應調節(jié)泄水閥或開啟補水泵調整回水壓力至正常范圍。（7）自控報警設備檢測壓力的程序設定值為0.15MPa。設備由于上述造成停機故障原因會出現(xiàn)檢測點壓力過高的情況（非負值），設備非正常運行，需先停機再依上述方法排除故障。

2.3 激波加熱器的運行優(yōu)化

首先應重視激波加熱器的優(yōu)化配置，使激波加熱器始終處于最優(yōu)的運行狀態(tài)，降低設備運行的故障率。激波加熱器的構造和工作原理使其在用蒸汽加熱水的同時，還能以蒸汽做動力帶動水循環(huán)，但這種動力的實現(xiàn)是有條件的。通過總結具體的設備運行經(jīng)驗，可以得出激波加熱器穩(wěn)定運行的關鍵是需要有基本負荷的保證。所謂基本負荷主要是考慮供熱初期及末期（室外溫度較高時）的實際供熱量，有了基本負荷，激波加熱器才能達到最佳的運行狀況，并最大程度地降低循環(huán)泵的運行功率，直至取消系統(tǒng)循環(huán)泵。其次，應合理選擇循環(huán)泵。在具體的熱力工程項目中，循環(huán)泵的設置是基于初運行負荷較低、激波加熱器不能提供足夠的循環(huán)動力來考慮的，選擇的循環(huán)泵的流量為系統(tǒng)的計算水量，揚程考慮了熱力站、二次管網(wǎng)及戶內系統(tǒng)的總的阻力損失?？紤]到激波加熱器正常運行時可以降低循環(huán)泵的運行功率甚至取消系統(tǒng)循環(huán)泵，應選擇采用變頻調速、可實現(xiàn)自動控制的循環(huán)泵。另外，在具體的激波加熱器供熱系統(tǒng)中，還必須不斷完善系統(tǒng)設計。在工程設計中，應全面綜合地考慮問題，進行工藝、自控等專業(yè)的整體系統(tǒng)設計。系統(tǒng)設計應以合理的設備選型為基礎，以激波加熱器的正常運行工況為主導，認真考慮激波加熱器運行各階段可能遇到的問題，結合系統(tǒng)自動調節(jié)控制的總體設想，對系統(tǒng)的工藝設計進行更為深入的細節(jié)處理。

3 結束語

激波加熱器是利用蒸汽與水的直接混合來實現(xiàn)生活供熱與熱水供應等功能新型換熱設備，主要由蒸汽噴射段、汽水混合段、射流擴壓段三個部分構成。激波加熱器運行中停機故障的原因主要包括蒸汽壓力較低、回水口壓力突然下降、回水溫度超過設計溫度、系統(tǒng)水質不好、回水壓力超出程序設定、檢測點壓力過高等，在具體的運行管理中，必須保證一定的基本負荷，從而使激波加熱器處于較優(yōu)的運行狀態(tài)，選擇合理的循環(huán)泵型號，并對加熱系統(tǒng)進行全方位的優(yōu)化設計，從而有效減少激波加熱器的運行故障。

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