此起彼伏的輔鍋爐水位

中遠海運能源運輸股份有限公司 朱 飛

某VLCC安裝了兩臺輔鍋爐，使用輔鍋爐產生蒸汽驅動貨油泵進行卸貨。某日,靠妥碼頭后進行卸貨作業，兩臺輔鍋爐并聯運行供汽期間，出現水位此起彼伏的現象。

故障現象

卸貨初期，通過一臺貨油泵卸貨，僅使用NO.1輔鍋爐供汽，鍋爐負荷穩定在40%，蒸汽壓力穩定在1.3Mpa，輔鍋爐水位穩定在0mm，NO.1輔鍋爐自動補水閥始終保持一定的開度進行補水。卸貨一段時間后，因碼頭需要提速，所以增開一臺貨油泵。對NO.2輔鍋爐點火并聯供汽，兩臺輔鍋爐負荷均在40%，蒸汽壓力均在1.3Mpa，水位均在0mm。在兩臺輔鍋爐并聯使用后，出現了以下現象：

現 象1：NO.1輔鍋爐水位在-150mm至240mm之間變化。

NO.2輔鍋爐水位在240mm至-150mm之間變化。

在NO.1輔鍋爐水位從0mm降至-150mm的過程中，NO.1輔鍋爐自動補水閥逐漸開大，直到全開時，水位才從-150mm開始上升。當水位快到設定水位0mm時，其自動補水閥逐漸關小，待閥全關時，其水位已升至150mm，之后水位繼續上升至240mm。

在NO.1輔鍋爐水位從0mm降至-150mm的同時，NO.2輔鍋爐的水位在0mm保持不變，其自動補水閥處在全關狀態，直到NO.1輔鍋爐水位從-150mm開始上升時，NO.2輔鍋爐的水位才開始下降，降至-150mm，其自動補水閥全開后水位開始上升，水位快到設定水位0mm時，其自動補水閥逐漸關小，待閥全關時，其水位已升至150mm，之后水位繼續上升至240mm。

兩臺輔鍋爐水位大部分時間不能同時穩定在0mm。當NO.1輔鍋爐水位在-150mm，NO.1輔鍋爐自動補水閥全開時， NO.2輔鍋爐水位在240mm，NO.2輔鍋爐自動補水閥全關。嚴重時，輔鍋爐水位還會降到極低停爐水位，導致SHUT DOWN停爐。

現象2：兩臺輔鍋爐水位的變化，導致兩臺輔鍋爐自動補水閥不斷交替開關。NO.1輔鍋爐自動補水閥打開時，NO.2輔鍋爐自動補水閥關閉。反之亦然。

現象3：兩臺輔鍋爐水位此起彼伏的同時，其蒸汽壓力也不斷從1.3Mpa降至1.0Mpa然后又升至1.3Mpa。

故障分析

根據以上的故障現象，我們從三個方面進行分析。

1、水位變化大，有可能是輔鍋爐爐水含鹽量太高，引起汽水共騰。

對兩臺輔鍋爐爐水進行化驗，化驗結果為含鹽量為100ppm，小于說明書要求的300ppm。對熱水井的水化驗，結果也正常。排除含鹽量太高的問題。

2、爐水泵補水能力不足，導致補水量小于供汽量，水位不斷下降（圖1為輔鍋爐補水管路圖）。

圖1 輔鍋爐補水管路圖

檢查爐水泵出口壓力為32bar，與以往卸貨相同。以往卸貨，使用一臺爐水泵可供兩臺輔鍋爐補水用，不會出現補水不足的情況。更換另一臺水泵使用、同時使用兩臺水泵補水，輔鍋爐水位變化情況依然沒有得到改善。另外，兩臺輔鍋爐的自動補水閥始終沒有同時打開過，相當于每次只給一臺輔鍋爐補水，確定爐水泵正常。

3、兩臺輔鍋爐的供汽管路分別有兩個閥（如圖2所示），一個是爐頂閥（靠近爐體，為截止閥），另一個是止回閥(遠離爐體，為板式止回閥)，然后匯聚成一條管路供汽至貨油泵。

圖2 兩臺輔鍋爐供汽管路

止回閥的第一個作用，顧名思義就是用來止回，僅一臺輔鍋爐使用時，防止蒸汽倒灌至另一臺輔鍋爐。

止回閥的第二個作用，兩臺輔鍋爐并聯時調節供汽量，其原理如圖3所示。輔鍋爐的蒸汽壓力為F2，蒸汽總管的蒸汽壓力為F1,止回閥板自身重量為G。

圖3 止回閥原理圖

當F1+G>F2時，止回閥板將關小，輔鍋爐供汽量也將減小。

當F1+G

兩臺輔鍋爐并聯供汽時的正常狀態：兩臺輔鍋爐的蒸汽壓力有差別時，通過止回閥自動調節開度，及時調節兩臺輔鍋爐的供汽量，以保證兩臺輔鍋爐蒸汽壓力均衡，并均勻供汽。因輔鍋爐產生蒸汽去驅動貨油泵，其水位就有下降的趨勢，兩臺自動補水閥將始終保持一定的開度進行補水，通過調節補水閥的開度來維持輔鍋爐水位在設定水位。如果自動補水閥全關以及輔鍋爐水位不降低，就表明該鍋爐處于停止供汽的狀態。

上述故障現象中，存在自動補水閥全開或者全關的現象以及水位升降明顯，說明并聯使用的兩臺輔鍋爐可能因止回閥異常導致供汽不均勻，一臺輔鍋爐大量供汽時，另一臺停止供汽。供汽的輔鍋爐（假設為NO.1輔鍋爐）相當于承擔了兩臺輔鍋爐的供汽，導致水位下降明顯，自動補水閥需要開得足夠大或者全開，才能滿足水位要求。因補水的水溫低于輔鍋爐內部的水溫，大量補水加上熱脹冷縮效應，NO.1輔鍋爐蒸汽壓力就會在比較低的狀態，停止供汽。這時不供汽的輔鍋爐（假設為NO.2輔鍋爐）就開始大量供汽，同樣出現上述現象。NO.1輔鍋爐停止供汽后，因自動補水閥還在打開狀態繼續補水，水位上升，待水位達到設定水位，自動補水閥開始關小，又因關閥的滯后性，待閥全關后，水位已遠超設定水位。NO.1輔鍋爐一直在燃燒升汽，大量溫度較低水在輔鍋爐內部膨脹，進一步導致水位上升，直到其蒸汽壓力處于較高狀態，又開始供汽。此時NO.2輔鍋爐處在蒸汽壓力較低，停止供汽。

分析止回閥異常使并聯的輔鍋爐出現水位、蒸汽壓力及自動補水閥異常變化的現象，與本文開頭敘述的故障現象一致，所以故障原因很可能就在止回閥上面。

驗證故障

1、驗證輔鍋爐止回閥的問題

(1)驗證No.2輔鍋爐止回閥

關閉NO.2輔鍋爐爐頂閥，通過輔鍋爐排污等方法使其蒸汽壓力為0.5Mpa。

打開NO.1輔鍋爐爐頂閥，對其進行點火升汽，使蒸汽壓力為1.2Mpa。

打開NO.2輔鍋爐爐頂閥，觀察其蒸汽壓力仍是0.5Mpa，表明止回閥止回效果好。

(2)驗證No.1鍋爐止回閥

關閉NO.1輔鍋爐爐頂閥，通過輔鍋爐排污等方法使其蒸汽壓力為0.5Mpa。

打開NO.2輔鍋爐爐頂閥，對其進行點火升汽，使蒸汽壓力為1.2Mpa。

打開NO.1輔鍋爐爐頂閥，觀察其蒸汽壓力立即與NO.2輔鍋爐蒸汽壓力一致，表明NO.1輔鍋爐止回閥沒有止回效果，極大可能卡在常開的位置。

2、拆檢NO.1輔鍋爐止回閥（如圖4所示）。

圖4 回閥實物圖

（1）將NO.1輔鍋爐停爐，對蒸汽管路進行放汽后，拆出止回閥，發現其閥板卡在常開的位置，其卡阻原因是止回閥的閥板耳朵彎曲，卡在固定閥板耳朵的轉槽里面。通過矯正、打磨閥板耳朵后，止回閥閥板能在閥體上的轉槽里面自由開關了。

（2）通過查閱止回閥說明書，確認止回閥對閥板的開度有一定要求：閥板全開與閥體的距離為200mm（如圖5所示）。而修復的NO.1輔鍋爐止回閥閥板開度遠超200mm，其開度超標的原因是止回閥閥板耳朵彎曲使整個閥板在閥體上下沉，包括閥體上的轉槽磨損變大，從而在閥板全開時閥體無法限制其開度。

圖5 回閥閥板的開度要求

為了進一步了解止回閥閥板開度過大造成的影響，使用銅皮制作了一個與蒸汽管路內徑一樣大小的管，套在NO.1輔鍋爐止回閥上，將其閥板開到最大，結果閥板兩側都能碰到管壁。如果不對該止回閥進一步修復，使用時，該止回閥閥板兩側將長期與蒸汽管路內壁進行撞擊，甚至會卡在蒸汽管路上導致無法關閉，引起更嚴重的后果。

為了修復好NO.1輔鍋爐止回閥，經過仔細考究，最后確定在止回閥閥體上鉆眼攻牙，擰入兩顆M10鋼螺桿的辦法來限制閥板的開度（如圖6示）。檢測修復后的NO.1輔鍋爐止回閥，其閥板的開度達到說明書要求，而且閥板的兩側也不會碰到管壁。

圖6 進一步修復的NO.1輔鍋爐止回閥

圖7 輔鍋爐內部剖面圖

確認故障已解決

檢修結束后，對NO.1輔鍋爐止回閥進行測試，測試結果為止回閥可以止回。

按照卸貨時的狀態，將兩臺輔鍋爐并聯供汽，測試兩個小時，兩臺輔鍋爐水位均保持在0mm；兩臺輔鍋爐自動補水閥均保持一定的開度進行補水，說明兩臺輔鍋爐同時在供汽，這點非常重要；蒸汽壓力也不再忽高忽低的變化。

在之后的幾次卸貨作業均使用兩臺輔鍋爐并聯供汽，再也沒有出現輔鍋爐水位此起彼伏的現象，修復后的NO.1輔鍋爐止回閥經受住了考驗。