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），流向沸騰焙燒車間519余熱發(fā)電站除氧器設(shè)備，經(jīng)過相關(guān)處理后作為余熱鍋爐補(bǔ)水使用。

一.存在問題

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?，F(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?？赏茢酁榧訅撼F車間冷凝水管道內(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正常壓力，并經(jīng)常產(chǎn)生破壞性影響?？赏茢酁閮粢汗ば蚶淠艿纼?nèi)流量小的凝結(jié)水與硫酸水處理車間冷凝水管道（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)無自動(dòng)排氣閥，無法及時(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)。