此起彼伏的辅锅炉水位

Alexandria2020

此起彼伏的辅锅炉水位

某VLCC安装了两台辅锅炉，使用辅锅炉产生蒸汽驱动货油泵进行卸货。某日,靠妥码头后进行卸货作业，两台辅锅炉并联运行供汽期间，出现水位此起彼伏的现象。

故障现象

卸货初期，通过一台货油泵卸货，仅使用NO.1辅锅炉供汽，锅炉负荷稳定在40%，蒸汽压力稳定在1.3Mpa，辅锅炉水位稳定在0mm，NO.1辅锅炉自动补水阀始终保持一定的开度进行补水。卸货一段时间后，因码头需要提速，所以增开一台货油泵。对NO.2辅锅炉点火并联供汽，两台辅锅炉负荷均在40%，蒸汽压力均在1.3Mpa，水位均在0mm。在两台辅锅炉并联使用后，出现了以下现象：

现象1：NO.1辅锅炉水位在-150mm至240mm之间变化。

NO.2辅锅炉水位在240mm至-150mm之间变化。

在NO.1辅锅炉水位从0mm降至-150mm的过程中，NO.1辅锅炉自动补水阀逐渐开大，直到全开时，水位才从-150mm开始上升。当水位快到设定水位0mm时，其自动补水阀逐渐关小，待阀全关时，其水位已升至150mm，之后水位继续上升至240mm。

在NO.1辅锅炉水位从0mm降至-150mm的同时，NO.2辅锅炉的水位在0mm保持不变，其自动补水阀处在全关状态，直到NO.1辅锅炉水位从-150mm开始上升时，NO.2辅锅炉的水位才开始下降，降至-150mm，其自动补水阀全开后水位开始上升，水位快到设定水位0mm时，其自动补水阀逐渐关小，待阀全关时，其水位已升至150mm，之后水位继续上升至240mm。

两台辅锅炉水位大部分时间不能同时稳定在0mm。当NO.1辅锅炉水位在-150mm，NO.1辅锅炉自动补水阀全开时，NO.2辅锅炉水位在240mm，NO.2辅锅炉自动补水阀全关。严重时，辅锅炉水位还会降到极低停炉水位，导致SHUT DOWN停炉。

现象2：两台辅锅炉水位的变化，导致两台辅锅炉自动补水阀不断交替开关。NO.1辅锅炉自动补水阀打开时，NO.2辅锅炉自动补水阀关闭。反之亦然。

现象3：两台辅锅炉水位此起彼伏的同时，其蒸汽压力也不断从1.3Mpa降至1.0Mpa然后又升至1.3Mpa。

故障分析

根据以上的故障现象，我们从三个方面进行分析。

1、水位变化大，有可能是辅锅炉炉水含盐量太高，引起汽水共腾。

对两台辅锅炉炉水进行化验，化验结果为含盐量为100ppm，小于说明书要求的300ppm。对热水井的水化验，结果也正常。排除含盐量太高的问题。

2、炉水泵补水能力不足，导致补水量小于供汽量，水位不断下降(图1为辅锅炉补水管路图)。

检查炉水泵出口压力为32bar，与以往卸货相同。以往卸货，使用一台炉水泵可供两台辅锅炉补水用，不会出现补水不足的情况。更换另一台水泵使用、同时使用两台水泵补水，辅锅炉水位变化情况依然没有得到改善。另外，两台辅锅炉的自动补水阀始终没有同时打开过，相当于每次只给一台辅锅炉补水，确定炉水泵正常。

图1 辅锅炉补水管路图

3、两台辅锅炉的供汽管路分别有两个阀(如图2所示)，一个是炉顶阀(靠近炉体，为截止阀)，另一个是止回阀(远离炉体，为板式止回阀)，然后汇聚成一条管路供汽至货油泵。

图2 两台辅锅炉供汽管路

图3 止回阀原理图

止回阀的第一个作用，顾名思义就是用来止回，仅一台辅锅炉使用时，防止蒸汽倒灌至另一台辅锅炉。

止回阀的第二个作用，两台辅锅炉并联时调节供汽量，其原理如图3所示。辅锅炉的蒸汽压力为F2，蒸汽总管的蒸汽压力为F1,止回阀板自身重量为G。

当F1+G>F2时，止回阀板将关小，辅锅炉供汽量也将减小。

当F1+G<F2时，止回阀板将开大，辅锅炉供汽量也将变大。

两台辅锅炉并联供汽时的正常状态：两台辅锅炉的蒸汽压力有差别时，通过止回阀自动调节开度，及时调节两台辅锅炉的供汽量，以保证两台辅锅炉蒸汽压力均衡，并均匀供汽。因辅锅炉产生蒸汽去驱动货油泵，其水位就有下降的趋势，两台自动补水阀将始终保持一定的开度进行补水，通过调节补水阀的开度来维持辅锅炉水位在设定水位。如果自动补水阀全关以及辅锅炉水位不降低，就表明该锅炉处于停止供汽的状态。

上述故障现象中，存在自动补水阀全开或者全关的现象以及水位升降明显，说明并联使用的两台辅锅炉可能因止回阀异常导致供汽不均匀，一台辅锅炉大量供汽时，另一台停止供汽。供汽的辅锅炉(假设为NO.1辅锅炉)相当于承担了两台辅锅炉的供汽，导致水位下降明显，自动补水阀需要开得足够大或者全开，才能满足水位要求。因补水的水温低于辅锅炉内部的水温，大量补水加上热胀冷缩效应，NO.1辅锅炉蒸汽压力就会在比较低的状态，停止供汽。这时不供汽的辅锅炉(假设为NO.2辅锅炉)就开始大量供汽，同样出现上述现象。NO.1辅锅炉停止供汽后，因自动补水阀还在打开状态继续补水，水位上升，待水位达到设定水位，自动补水阀开始关小，又因关阀的滞后性，待阀全关后，水位已远超设定水位。NO.1辅锅炉一直在燃烧升汽，大量温度较低水在辅锅炉内部膨胀，进一步导致水位上升，直到其蒸汽压力处于较高状态，又开始供汽。此时NO.2辅锅炉处在蒸汽压力较低，停止供汽。

分析止回阀异常使并联的辅锅炉出现水位、蒸汽压力及自动补水阀异常变化的现象，与本文开头叙述的故障现象一致，所以故障原因很可能就在止回阀上面。

验证故障

1、验证辅锅炉止回阀的问题

(1)验证No.2辅锅炉止回阀

关闭NO.2辅锅炉炉顶阀，通过辅锅炉排污等方法使其蒸汽压力为0.5Mpa。

打开NO.1辅锅炉炉顶阀，对其进行点火升汽，使蒸汽压力为1.2Mpa。

打开NO.2辅锅炉炉顶阀，观察其蒸汽压力仍是0.5Mpa，表明止回阀止回效果好。

(2)验证No.1锅炉止回阀

关闭NO.1辅锅炉炉顶阀，通过辅锅炉排污等方法使其蒸汽压力为0.5Mpa。

打开NO.2辅锅炉炉顶阀，对其进行点火升汽，使蒸汽压力为1.2Mpa。

打开NO.1辅锅炉炉顶阀，观察其蒸汽压力立即与NO.2辅锅炉蒸汽压力一致，表明NO.1辅锅炉止回阀没有止回效果，极大可能卡在常开的位置。

2、拆检NO.1辅锅炉止回阀(如图4所示)。

(1)将NO.1辅锅炉停炉，对蒸汽管路进行放汽后，拆出止回阀，发现其阀板卡在常开的位置，其卡阻原因是止回阀的阀板耳朵弯曲，卡在固定阀板耳朵的转槽里面。通过矫正、打磨阀板耳朵后，止回阀阀板能在阀体上的转槽里面自由开关了。

图4 回阀实物图

图5 回阀阀板的开度要求

(2)通过查阅止回阀说明书，确认止回阀对阀板的开度有一定要求：阀板全开与阀体的距离为200mm(如图5所示)。而修复的NO.1辅锅炉止回阀阀板开度远超200mm，其开度超标的原因是止回阀阀板耳朵弯曲使整个阀板在阀体上下沉，包括阀体上的转槽磨损变大，从而在阀板全开时阀体无法限制其开度。

为了进一步了解止回阀阀板开度过大造成的影响，使用铜皮制作了一个与蒸汽管路内径一样大小的管，套在NO.1辅锅炉止回阀上，将其阀板开到最大，结果阀板两侧都能碰到管壁。如果不对该止回阀进一步修复，使用时，该止回阀阀板两侧将长期与蒸汽管路内壁进行撞击，甚至会卡在蒸汽管路上导致无法关闭，引起更严重的后果。

为了修复好NO.1辅锅炉止回阀，经过仔细考究，最后确定在止回阀阀体上钻眼攻牙，拧入两颗M10钢螺杆的办法来限制阀板的开度(如图6示)。检测修复后的NO.1辅锅炉止回阀，其阀板的开度达到说明书要求，而且阀板的两侧也不会碰到管壁。

图6 进一步修复的NO.1辅锅炉止回阀

确认故障已解决

检修结束后，对NO.1辅锅炉止回阀进行测试，测试结果为止回阀可以止回。

按照卸货时的状态，将两台辅锅炉并联供汽，测试两个小时，两台辅锅炉水位均保持在0mm；两台辅锅炉自动补水阀均保持一定的开度进行补水，说明两台辅锅炉同时在供汽，这点非常重要；蒸汽压力也不再忽高忽低的变化。

在之后的几次卸货作业均使用两台辅锅炉并联供汽，再也没有出现辅锅炉水位此起彼伏的现象，修复后的NO.1辅锅炉止回阀经受住了考验。

内容来源：中国船检