山西工程技術(shù)學(xué)院

調(diào)和槽中蒸汽盤管的滲漏分析及治理

劉曉瑞

山西工程技術(shù)學(xué)院

蒸汽盤管用于潤滑油調(diào)和槽中油品的加熱，一旦發(fā)生滲漏就會導(dǎo)致水進(jìn)入油品，出現(xiàn)不合格產(chǎn)品，給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的影響，甚至?xí)斐删薮蟮膿p失。蒸汽盤管滲漏的原因有兩種，一是磨損，二是水錘現(xiàn)象，控制蒸汽中冷凝水進(jìn)入調(diào)和槽的盤管是解決問題的關(guān)鍵。對蒸汽盤管滲漏問題提出整改對策：在蒸汽運(yùn)行主管道的最低處以及主管的節(jié)點(diǎn)處，安裝冷凝水排放裝置，將運(yùn)行中的冷凝水排在管道外，同時分支管改成向上出口。對于重新更新的盤管，在制作時加大螺旋的角度，避免盤管中存水。整改后，調(diào)和槽蒸汽盤管由原來的調(diào)和次數(shù)500次發(fā)生滲漏，變?yōu)楝F(xiàn)在調(diào)和次數(shù)1200次時檢測出問題點(diǎn)，延長了蒸汽盤管使用壽命3倍以上。

調(diào)和槽；蒸汽；盤管；滲漏；冷凝水；改進(jìn)

潤滑油的生產(chǎn)是將一定比例的基礎(chǔ)油和添加劑在調(diào)和槽中加熱到一定溫度，攪拌混合而成。一般的加熱方法是在調(diào)和槽中布置一圈一圈的蒸汽盤管。蒸汽盤管與油品直接接觸，將蒸汽的熱量傳導(dǎo)給油品，使油品的溫度升高。當(dāng)蒸汽盤管使用一段時間后會出現(xiàn)盤管滲漏的情況。一旦發(fā)生滲漏，水就進(jìn)入所調(diào)和的油品內(nèi)致使油品乳化，出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。如何預(yù)防蒸汽管滲漏，延長蒸汽管使用壽命是潤滑油調(diào)和廠設(shè)備管理的一項(xiàng)重要工作。

1 蒸汽在蒸汽管中的流動分析

從蒸汽鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽為有一定壓力的飽和蒸汽，蒸汽中沒有攜帶冷凝水，為比較純的水蒸氣。但隨著蒸汽的移動，飽和蒸汽向外散發(fā)出一部分熱量，隨之，在蒸汽中也會攜帶一定量的冷凝水。

冷凝水在管中隨蒸汽運(yùn)動時一般分為三種情況：第一種為穩(wěn)定型，定量的冷凝水在管道底部隨蒸汽平穩(wěn)運(yùn)行；第二種為冷凝水隨蒸汽的移動逐漸增加，越聚越多；第三種為不穩(wěn)定型，冷凝水在局部突然增多，致使部分截面全部為冷凝水。第一種情況與第二種情況管道中的介質(zhì)為氣液兩相流，管道底部主要為液體沖刷磨損，磨損痕跡為較均勻的坑狀。而第三種情況為氣液兩相流紊流狀況，除正常的磨損外，還會發(fā)生氣液混合流動產(chǎn)生的漩渦沖擊，致使蒸汽突遇冷凝水而產(chǎn)生水擊(即水錘)，這種情況會對管件產(chǎn)生致命的損害。

2 蒸汽盤管滲漏原因

2.1 漏水蒸氣管現(xiàn)狀分析

漏水部位是兩個直徑為0.1mm的小孔，小孔左右為沖刷的痕跡。蒸汽入口沖刷痕跡為漩渦狀的坑，隨后出現(xiàn)帶狀條形的痕跡。將盤管中間割開后可以看出滲漏小孔周圍的內(nèi)壁狀況。蒸汽進(jìn)入的一邊出現(xiàn)了漩渦狀的沖涮痕跡，說明在這個地方出現(xiàn)了汽液紊流的情況[1]。而在小孔后面，呈帶狀沖涮痕跡，說明管道中汽液兩相呈規(guī)則運(yùn)行狀況。

2.2 磨損

帶有冷凝水的蒸汽進(jìn)入調(diào)和槽蒸汽管后，其冷凝水在蒸汽管下部隨蒸汽流動，在流動的過程與下壁產(chǎn)生摩擦，使蒸汽管下壁發(fā)生磨損。磨損與蒸汽攜帶冷凝水的流動速度成正比，與蒸汽管材料的耐磨性成反比。磨損的直接原因就是蒸汽中攜帶的冷凝水。

2.3 水錘

飽和蒸汽進(jìn)入盤管后，與被擠壓的空氣一起與冷凝水相碰，由于相碰時氣體速度較大會與冷凝水?dāng)囋谝黄?，蒸汽、空氣在冷凝水中形成瞬間的氣泡并破裂。在這樣的物理過程轉(zhuǎn)化中，蒸汽的動能全部轉(zhuǎn)化為較大壓強(qiáng)的沖擊力，其頻率很高。這樣大的壓強(qiáng)頻率作用于管壁上會引起金屬表面局部塑性變形與硬化變脆，產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，金屬表面開始呈蜂窩狀，隨之應(yīng)力更加集中，管壁材料產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。在高溫高壓下，冷凝水也會產(chǎn)生帶電現(xiàn)象。管中的不同部位，因水錘產(chǎn)生溫度差異形成溫差熱電偶，導(dǎo)致金屬表面電解作用，即電化學(xué)腐蝕[2]。

綜上所述，蒸汽盤管滲漏的原因有兩種，一是磨損，二是水錘現(xiàn)象。控制蒸汽中冷凝水進(jìn)入調(diào)和槽的盤管是解決問題的關(guān)鍵。

3 冷凝水產(chǎn)生原因

3.1 分支管設(shè)計(jì)不正確增加了蒸汽中冷凝水

從蒸汽鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽在運(yùn)行過程中產(chǎn)生冷凝水是正常的現(xiàn)象。但因蒸汽管道設(shè)計(jì)不合理而造成的冷凝水增加是可以避免的。蒸汽管道設(shè)計(jì)不正確情形見圖1（a）。

分支管的正確設(shè)計(jì)：分支管向上出口，如圖1（b）所示，可以減少蒸汽中的冷凝水。

圖1分支管的連接

圖2 是潤滑油調(diào)和槽中蒸汽管道的不合理設(shè)計(jì)——水平出口，該設(shè)計(jì)容易將冷凝水帶入調(diào)和槽盤管中。

圖2 蒸汽管道不合理設(shè)計(jì)

3.2 停止運(yùn)行時產(chǎn)生冷凝水

在停止蒸汽運(yùn)行后所有管道的蒸汽都會凝聚成水，調(diào)和槽中盤管的冷凝水會聚在盤管的底部，主管及分支管道中的冷凝水會聚在管道的最低處，并且會越聚越多。在每一天開始送汽時，這些積聚的冷凝水會隨蒸汽一起運(yùn)行。

4 對策研究

（1）減少運(yùn)行過程中產(chǎn)生的冷凝水。如圖3所示，在蒸汽運(yùn)行主管道的最低處以及主管的節(jié)點(diǎn)處，安裝冷凝水排放裝置[3]，將運(yùn)行中的冷凝水排在管道外，同時分支管改成向上出口。

（2）減少停止運(yùn)行時產(chǎn)生的冷凝水。在調(diào)和槽蒸汽盤管下端增加盤管放水裝置，見圖3。在送蒸汽前放凈調(diào)和槽盤管中的冷凝水，在主管最低處放凈主管中的冷凝水。

圖3 改進(jìn)措施

（3）降低蒸汽運(yùn)行速度。在每次開閥送汽時，一定要做到緩緩而開，避免突開閥門產(chǎn)生的蒸汽漩渦。將多個調(diào)和槽共用一個疏水器改為一個調(diào)和槽專用一個疏水器，并及時檢修疏水器，讓疏水器有效地發(fā)揮作用，使運(yùn)行的蒸汽流速降到最低。

（4）建立健全檢測制度，提前發(fā)現(xiàn)問題點(diǎn)，做到預(yù)防維修。根據(jù)蒸汽沖涮的特點(diǎn)，利用超聲波測厚儀對蒸汽盤管進(jìn)行測量。測量點(diǎn)間距一般為150mm，對于皮厚在2mm以下的點(diǎn)，進(jìn)行更換維修。要制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以對測量結(jié)果進(jìn)行判斷。

（5）對于重新更新的盤管，在制作時加大螺旋的角度，避免盤管中存水。

5 結(jié)論

按照以上對策對蒸汽盤管進(jìn)行整改后，調(diào)和槽蒸汽盤管由原來的調(diào)和次數(shù)500次發(fā)生滲漏，變?yōu)楝F(xiàn)在調(diào)和次數(shù)1200次時檢測出問題點(diǎn)，經(jīng)維修后繼續(xù)使用。整個盤管的更換要到調(diào)和次數(shù)為2000次以上，延長了蒸汽盤管使用壽命3倍以上，有效避免了由于蒸汽管滲漏而引起的質(zhì)量問題。

[1]郭鵬，趙會軍，慈智，等．基于次聲波法的天然氣管道泄漏檢測[J]．油氣田地面工程，2011，33（8）：43-44．

[2]李銀凱，石剛，李劍．輸油管道泄漏檢測與定位系統(tǒng)升級改造[J]．油氣田地面工程，2011，30（11）：53-54．

[3]趙淑珍，劉宗信．大型鍋爐房系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J]．天然氣與石油，2011，29（2）：75-78．

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.031