調和槽中蒸汽盤管的滲漏分析及治理

山西工程技術學院

調和槽中蒸汽盤管的滲漏分析及治理

劉曉瑞

山西工程技術學院

蒸汽盤管用于潤滑油調和槽中油品的加熱，一旦發生滲漏就會導致水進入油品，出現不合格產品，給生產帶來嚴重的影響，甚至會造成巨大的損失。蒸汽盤管滲漏的原因有兩種，一是磨損，二是水錘現象，控制蒸汽中冷凝水進入調和槽的盤管是解決問題的關鍵。對蒸汽盤管滲漏問題提出整改對策：在蒸汽運行主管道的最低處以及主管的節點處，安裝冷凝水排放裝置，將運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，調和槽蒸汽盤管由原來的調和次數500次發生滲漏，變為現在調和次數1200次時檢測出問題點，延長了蒸汽盤管使用壽命3倍以上。

調和槽；蒸汽；盤管；滲漏；冷凝水；改進

潤滑油的生產是將一定比例的基礎油和添加劑在調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，將蒸汽的熱量傳導給油品，使油品的溫度升高。當蒸汽盤管使用一段時間后會出現盤管滲漏的情況。一旦發生滲漏，水就進入所調和的油品內致使油品乳化，出現不合格產品。如何預防蒸汽管滲漏，延長蒸汽管使用壽命是潤滑油調和廠設備管理的一項重要工作。

1 蒸汽在蒸汽管中的流動分析

從蒸汽鍋爐中產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動時一般分為三種情況：第一種為穩定型，定量的冷凝水在管道底部隨蒸汽平穩運行；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，還會發生氣液混合流動產生的漩渦沖擊，致使蒸汽突遇冷凝水而產生水擊(即水錘)，這種情況會對管件產生致命的損害。

2 蒸汽盤管滲漏原因

2.1 漏水蒸氣管現狀分析

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壁狀況。蒸汽進入的一邊出現了漩渦狀的沖涮痕跡，說明在這個地方出現了汽液紊流的情況[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則運行狀況。

2.2 磨損

帶有冷凝水的蒸汽進入調和槽蒸汽管后，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生摩擦，使蒸汽管下壁發生磨損。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攪在一起，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化中，蒸汽的動能全部轉化為較大壓強的沖擊力，其頻率很高。這樣大的壓強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，產生疲勞現象，金屬表面開始呈蜂窩狀，隨之應力更加集中，管壁材料產生剝落現象。在高溫高壓下，冷凝水也會產生帶電現象。管中的不同部位，因水錘產生溫度差異形成溫差熱電偶，導致金屬表面電解作用，即電化學腐蝕[2]。

綜上所述，蒸汽盤管滲漏的原因有兩種，一是磨損，二是水錘現象。控制蒸汽中冷凝水進入調和槽的盤管是解決問題的關鍵。

3 冷凝水產生原因

3.1 分支管設計不正確增加了蒸汽中冷凝水

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

分支管的正確設計：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 是潤滑油調和槽中蒸汽管道的不合理設計——水平出口，該設計容易將冷凝水帶入調和槽盤管中。

圖2 蒸汽管道不合理設計

3.2 停止運行時產生冷凝水

在停止蒸汽運行后所有管道的蒸汽都會凝聚成水，調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行。

4 對策研究

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

（2）減少停止運行時產生的冷凝水。在調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 改進措施

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

（4）建立健全檢測制度，提前發現問題點，做到預防維修。根據蒸汽沖涮的特點，利用超聲波測厚儀對蒸汽盤管進行測量。測量點間距一般為150mm，對于皮厚在2mm以下的點，進行更換維修。要制定出相應的標準，以對測量結果進行判斷。

（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 結論

按照以上對策對蒸汽盤管進行整改后，調和槽蒸汽盤管由原來的調和次數500次發生滲漏，變為現在調和次數1200次時檢測出問題點，經維修后繼續使用。整個盤管的更換要到調和次數為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．大型鍋爐房系統的設計與研究[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