此起彼伏的輔鍋爐水位

中遠(yuǎn)海運(yùn)能源運(yùn)輸股份有限公司 朱 飛

某VLCC安裝了兩臺(tái)輔鍋爐，使用輔鍋爐產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)貨油泵進(jìn)行卸貨。某日,靠妥碼頭后進(jìn)行卸貨作業(yè)，兩臺(tái)輔鍋爐并聯(lián)運(yùn)行供汽期間，出現(xiàn)水位此起彼伏的現(xiàn)象。

故障現(xiàn)象

卸貨初期，通過一臺(tái)貨油泵卸貨，僅使用NO.1輔鍋爐供汽，鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定在40%，蒸汽壓力穩(wěn)定在1.3Mpa，輔鍋爐水位穩(wěn)定在0mm，NO.1輔鍋爐自動(dòng)補(bǔ)水閥始終保持一定的開度進(jìn)行補(bǔ)水。卸貨一段時(shí)間后，因碼頭需要提速，所以增開一臺(tái)貨油泵。對(duì)NO.2輔鍋爐點(diǎn)火并聯(lián)供汽，兩臺(tái)輔鍋爐負(fù)荷均在40%，蒸汽壓力均在1.3Mpa，水位均在0mm。在兩臺(tái)輔鍋爐并聯(lián)使用后，出現(xiàn)了以下現(xiàn)象：

現(xiàn) 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(dòng)補(bǔ)水閥逐漸開大，直到全開時(shí)，水位才從-150mm開始上升。當(dāng)水位快到設(shè)定水位0mm時(shí)，其自動(dòng)補(bǔ)水閥逐漸關(guān)小，待閥全關(guān)時(shí)，其水位已升至150mm，之后水位繼續(xù)上升至240mm。

在NO.1輔鍋爐水位從0mm降至-150mm的同時(shí)，NO.2輔鍋爐的水位在0mm保持不變，其自動(dòng)補(bǔ)水閥處在全關(guān)狀態(tài)，直到NO.1輔鍋爐水位從-150mm開始上升時(shí)，NO.2輔鍋爐的水位才開始下降，降至-150mm，其自動(dòng)補(bǔ)水閥全開后水位開始上升，水位快到設(shè)定水位0mm時(shí)，其自動(dòng)補(bǔ)水閥逐漸關(guān)小，待閥全關(guān)時(shí)，其水位已升至150mm，之后水位繼續(xù)上升至240mm。

兩臺(tái)輔鍋爐水位大部分時(shí)間不能同時(shí)穩(wěn)定在0mm。當(dāng)NO.1輔鍋爐水位在-150mm，NO.1輔鍋爐自動(dòng)補(bǔ)水閥全開時(shí)， NO.2輔鍋爐水位在240mm，NO.2輔鍋爐自動(dòng)補(bǔ)水閥全關(guān)。嚴(yán)重時(shí)，輔鍋爐水位還會(huì)降到極低停爐水位，導(dǎo)致SHUT DOWN停爐。

現(xiàn)象2：兩臺(tái)輔鍋爐水位的變化，導(dǎo)致兩臺(tái)輔鍋爐自動(dòng)補(bǔ)水閥不斷交替開關(guān)。NO.1輔鍋爐自動(dòng)補(bǔ)水閥打開時(shí)，NO.2輔鍋爐自動(dòng)補(bǔ)水閥關(guān)閉。反之亦然。

現(xiàn)象3：兩臺(tái)輔鍋爐水位此起彼伏的同時(shí)，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(jù)以上的故障現(xiàn)象，我們從三個(gè)方面進(jìn)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(duì)兩臺(tái)輔鍋爐爐水進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果為含鹽量為100ppm，小于說(shuō)明書要求的300ppm。對(duì)熱水井的水化驗(yàn)，結(jié)果也正常。排除含鹽量太高的問題。

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

圖1 輔鍋爐補(bǔ)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(tái)爐水泵可供兩臺(tái)輔鍋爐補(bǔ)水用，不會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)水不足的情況。更換另一臺(tái)水泵使用、同時(shí)使用兩臺(tái)水泵補(bǔ)水，輔鍋爐水位變化情況依然沒有得到改善。另外，兩臺(tái)輔鍋爐的自動(dòng)補(bǔ)水閥始終沒有同時(shí)打開過，相當(dāng)于每次只給一臺(tái)輔鍋爐補(bǔ)水，確定爐水泵正常。

3、兩臺(tái)輔鍋爐的供汽管路分別有兩個(gè)閥（如圖2所示），一個(gè)是爐頂閥（靠近爐體，為截止閥），另一個(gè)是止回閥(遠(yuǎn)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(tái)輔鍋爐供汽管路

止回閥的第一個(gè)作用，顧名思義就是用來(lái)止回，僅一臺(tái)輔鍋爐使用時(shí)，防止蒸汽倒灌至另一臺(tái)輔鍋爐。

止回閥的第二個(gè)作用，兩臺(tái)輔鍋爐并聯(lián)時(shí)調(diào)節(jié)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(dāng)F1+G>F2時(shí)，止回閥板將關(guān)小，輔鍋爐供汽量也將減小。

當(dāng)F1+G

兩臺(tái)輔鍋爐并聯(lián)供汽時(shí)的正常狀態(tài)：兩臺(tái)輔鍋爐的蒸汽壓力有差別時(shí)，通過止回閥自動(dòng)調(diào)節(jié)開度，及時(shí)調(diào)節(jié)兩臺(tái)輔鍋爐的供汽量，以保證兩臺(tái)輔鍋爐蒸汽壓力均衡，并均勻供汽。因輔鍋爐產(chǎn)生蒸汽去驅(qū)動(dòng)貨油泵，其水位就有下降的趨勢(shì)，兩臺(tái)自動(dòng)補(bǔ)水閥將始終保持一定的開度進(jìn)行補(bǔ)水，通過調(diào)節(jié)補(bǔ)水閥的開度來(lái)維持輔鍋爐水位在設(shè)定水位。如果自動(dòng)補(bǔ)水閥全關(guān)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(tài)。

上述故障現(xiàn)象中，存在自動(dòng)補(bǔ)水閥全開或者全關(guān)的現(xiàn)象以及水位升降明顯，說(shuō)明并聯(lián)使用的兩臺(tái)輔鍋爐可能因止回閥異常導(dǎo)致供汽不均勻，一臺(tái)輔鍋爐大量供汽時(shí)，另一臺(tái)停止供汽。供汽的輔鍋爐（假設(shè)為NO.1輔鍋爐）相當(dāng)于承擔(dān)了兩臺(tái)輔鍋爐的供汽，導(dǎo)致水位下降明顯，自動(dòng)補(bǔ)水閥需要開得足夠大或者全開，才能滿足水位要求。因補(bǔ)水的水溫低于輔鍋爐內(nèi)部的水溫，大量補(bǔ)水加上熱脹冷縮效應(yīng)，NO.1輔鍋爐蒸汽壓力就會(huì)在比較低的狀態(tài)，停止供汽。這時(shí)不供汽的輔鍋爐（假設(shè)為NO.2輔鍋爐）就開始大量供汽，同樣出現(xiàn)上述現(xiàn)象。NO.1輔鍋爐停止供汽后，因自動(dòng)補(bǔ)水閥還在打開狀態(tài)繼續(xù)補(bǔ)水，水位上升，待水位達(dá)到設(shè)定水位，自動(dòng)補(bǔ)水閥開始關(guān)小，又因關(guān)閥的滯后性，待閥全關(guān)后，水位已遠(yuǎn)超設(shè)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(nèi)部膨脹，進(jìn)一步導(dǎo)致水位上升，直到其蒸汽壓力處于較高狀態(tài)，又開始供汽。此時(shí)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(lián)的輔鍋爐出現(xiàn)水位、蒸汽壓力及自動(dòng)補(bǔ)水閥異常變化的現(xiàn)象，與本文開頭敘述的故障現(xiàn)象一致，所以故障原因很可能就在止回閥上面。

驗(yàn)證故障

1、驗(yàn)證輔鍋爐止回閥的問題

(1)驗(yàn)證No.2輔鍋爐止回閥

關(guān)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(duì)其進(jìn)行點(diǎn)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(yàn)證No.1鍋爐止回閥

關(guān)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(duì)其進(jìn)行點(diǎn)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(shí)物圖

（1）將NO.1輔鍋爐停爐，對(duì)蒸汽管路進(jìn)行放汽后，拆出止回閥，發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)槽里面自由開關(guān)了。

（2）通過查閱止回閥說(shuō)明書，確認(rèn)止回閥對(duì)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(fù)的NO.1輔鍋爐止回閥閥板開度遠(yuǎn)超200mm，其開度超標(biāo)的原因是止回閥閥板耳朵彎曲使整個(gè)閥板在閥體上下沉，包括閥體上的轉(zhuǎn)槽磨損變大，從而在閥板全開時(shí)閥體無(wú)法限制其開度。

圖5 回閥閥板的開度要求

為了進(jìn)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(gè)與蒸汽管路內(nèi)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(jié)果閥板兩側(cè)都能碰到管壁。如果不對(duì)該止回閥進(jìn)一步修復(fù)，使用時(shí)，該止回閥閥板兩側(cè)將長(zhǎng)期與蒸汽管路內(nèi)壁進(jìn)行撞擊，甚至?xí)ㄔ谡羝苈飞蠈?dǎo)致無(wú)法關(guān)閉，引起更嚴(yán)重的后果。

為了修復(fù)好NO.1輔鍋爐止回閥，經(jīng)過仔細(xì)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(lái)限制閥板的開度（如圖6示）。檢測(cè)修復(fù)后的NO.1輔鍋爐止回閥，其閥板的開度達(dá)到說(shuō)明書要求，而且閥板的兩側(cè)也不會(huì)碰到管壁。

圖6 進(jìn)一步修復(fù)的NO.1輔鍋爐止回閥

圖7 輔鍋爐內(nèi)部剖面圖

確認(rèn)故障已解決

檢修結(jié)束后，對(duì)NO.1輔鍋爐止回閥進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為止回閥可以止回。

按照卸貨時(shí)的狀態(tài)，將兩臺(tái)輔鍋爐并聯(lián)供汽，測(cè)試兩個(gè)小時(shí)，兩臺(tái)輔鍋爐水位均保持在0mm；兩臺(tái)輔鍋爐自動(dòng)補(bǔ)水閥均保持一定的開度進(jìn)行補(bǔ)水，說(shuō)明兩臺(tái)輔鍋爐同時(shí)在供汽，這點(diǎn)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(yè)均使用兩臺(tái)輔鍋爐并聯(lián)供汽，再也沒有出現(xiàn)輔鍋爐水位此起彼伏的現(xiàn)象，修復(fù)后的NO.1輔鍋爐止回閥經(jīng)受住了考驗(yàn)。