中厚板除鱗系統(tǒng)蓄能器失壓后的處理措施

張新順

(新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠)

1 問(wèn)題的提出

軋鋼生產(chǎn)中高壓水除鱗系統(tǒng)利用高壓泵產(chǎn)生高壓水，再通過(guò)管路輸送到除鱗集管，最終通過(guò)集管上的噴嘴將高壓水噴射出來(lái)，打擊在高溫的鋼坯上，從而去除鋼坯表面氧化鐵皮。

2021年1月初，八鋼中厚板高壓水除鱗系統(tǒng)在正常停泵40分鐘后，現(xiàn)場(chǎng)除鱗管路還有水噴出，并隨著水和空氣一起從噴嘴噴出。檢查發(fā)現(xiàn)除鱗系統(tǒng)蓄能器壓力由19.2MPa降至2.6MPa，立即關(guān)閉蓄能器出口的三個(gè)手動(dòng)截止閥，蓄能器壓力不再下降。

分析認(rèn)為，這種異常情況的原因是由于最低液面閥發(fā)生故障，造成其單向閥功能失效。此時(shí)蓄能器的水已經(jīng)跑空，而且蓄能器中的大部分空氣也已放空。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)問(wèn)題原因進(jìn)行分析，針對(duì)蓄能器存在的故障制定解決措施。

2 八鋼中厚板除鱗系統(tǒng)簡(jiǎn)述

八鋼中厚板除鱗系統(tǒng)工藝布置如圖1所示。

如圖1所示，低壓水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)入低壓緩沖水罐和除鱗泵，在除鱗泵的作用下，將低壓水的壓力增壓至19MPa，之后高壓水經(jīng)過(guò)泵出口的止回閥、氣動(dòng)截至閥后，送達(dá)蓄能器及除鱗點(diǎn)。除鱗泵主要性能參數(shù)見表1。

表1 八鋼中厚板除鱗泵主要性能參數(shù)

當(dāng)除鱗點(diǎn)噴水時(shí)，由于除鱗點(diǎn)噴水量大于除鱗泵的供水量，蓄能器內(nèi)儲(chǔ)存的高壓水在壓力勢(shì)能的作用下，通過(guò)手動(dòng)截止閥(9、10、11)以及最低液面閥進(jìn)入系統(tǒng)管路用于補(bǔ)充水量。當(dāng)液位計(jì)檢測(cè)到水管中的液位低于設(shè)定值時(shí)，最低液面閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，以防止蓄能器水罐中的水被全部排出、甚至蓄能器中空氣被放空而失壓等發(fā)生嚴(yán)重事故。

當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不需要除鱗時(shí)，泵供出的高壓水會(huì)通過(guò)最低液面閥、手動(dòng)截止閥(9、10、11)進(jìn)入到蓄能器中，直到蓄能器中的壓力與泵出口的壓力平衡。此時(shí)，由于泵的出水量小，并由于葉輪與水摩擦生熱，會(huì)造成除鱗泵內(nèi)部的水溫升高，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，最小流量閥自動(dòng)打開加大泵的出水量，從而降低泵的溫度。

當(dāng)除鱗泵正常運(yùn)行時(shí)，最低液面閥為雙向?qū)顟B(tài)；當(dāng)除鱗泵停止運(yùn)行時(shí)，最低液面閥會(huì)自動(dòng)切換成單向閥狀態(tài)，即蓄能器水罐中的水不能排出。

由于蓄能器中的氣體會(huì)逐漸損耗，因此需要通過(guò)高壓空壓機(jī)向蓄能器補(bǔ)充空氣。

(1)過(guò)濾器；(2)低壓緩沖水罐；(3)除鱗泵；(4)止回閥；(5)氣動(dòng)截至閥；(6)最小流量閥；(7)高壓空壓機(jī)；(8)蓄能器；(9)、(10)、(11)截止閥；(12)最低液面閥；(13)排氣閥

3 恢復(fù)蓄能器水位和壓力的措施

為了分析故障原因，將蓄能器故障狀態(tài)與蓄能器初次投用時(shí)要求進(jìn)行了對(duì)比。

3.1 蓄能器初次投用時(shí)的操作步驟

蓄能器在初次投用前，蓄能器中沒有水和空氣，此時(shí)蓄能器達(dá)到使用條件的操作步驟如下：

(1)向蓄能器水罐注水：打開蓄能器出口的手動(dòng)截止閥、打開蓄能器水罐頂部的排氣閥、開啟低壓水(水壓0.8MPa)、打開氣動(dòng)截至閥以及最低液面閥，此時(shí)低壓水就可以進(jìn)入到蓄能器水罐。

該步序需要8小時(shí)。

(2)向蓄能器打氣：當(dāng)蓄能器水罐中的水位達(dá)到設(shè)定的位置后，關(guān)閉手動(dòng)截止閥(9、10、11)、關(guān)閉蓄能器頂部的排氣閥、開啟高壓空壓機(jī)向蓄能器氣罐打氣，達(dá)到蓄能器所需的壓力。

該步序需要48小時(shí)，其中將蓄能器壓力提升至2.6MPa需要8小時(shí)。

(3)開啟除鱗泵、打開手動(dòng)截止閥(9、10、11)，在除鱗泵出口高壓水的壓力勢(shì)能作用下，蓄能器的壓力上升到正常值。

3.2 故障處理方案

發(fā)生故障時(shí)，不同于初次使用時(shí)的狀態(tài)，故障時(shí)蓄能器中還有壓縮空氣，壓力為2.6MPa(高于低壓供水壓力)，此時(shí)低壓水不可能進(jìn)入到水罐中，也不可能將剩余氣體排放掉，因?yàn)橹匦卵a(bǔ)氣達(dá)到需要壓力需要8小時(shí)。

處理方案：

(1)更換最低液面閥，恢復(fù)最低液面閥的功能；

(2)開啟空壓機(jī)向蓄能器補(bǔ)氣。

此步驟省去了向蓄能器注水的步序，節(jié)約8小時(shí)。

(3)補(bǔ)氣壓力達(dá)到目標(biāo)值后，打開蓄能器三臺(tái)水罐與除鱗系統(tǒng)管路相連通的截止閥、開啟除鱗泵。

由于蓄能器中有2.6MPa的氣壓，因此省去了打壓時(shí)間，可節(jié)約8小時(shí)。

(4)當(dāng)除鱗泵開啟正常后，蓄能器中的壓力及水罐液位均達(dá)到正常值后即可投用除鱗系統(tǒng)、恢復(fù)生產(chǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)采用此處理方案，處理故障時(shí)間減少16小時(shí)。

4 故障處理中需要注意的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

4.1 確定補(bǔ)氣壓力值開啟除鱗泵

如果除鱗泵開早了(即蓄能器的壓力還沒有達(dá)到開啟除鱗泵的必要值)，水進(jìn)入到氣罐中會(huì)造成蓄能器的補(bǔ)償壓力和緩沖振動(dòng)的功能下降；如果除鱗泵開啟晚了(即蓄能器的壓力超過(guò)了開啟除鱗泵的必要值)，又會(huì)出現(xiàn)水罐中的水位過(guò)低甚至水罐中充滿氣體的情況，這種情況會(huì)造成除鱗系統(tǒng)管路中混入氣體，并在除鱗時(shí)產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，從而造成除鱗系統(tǒng)設(shè)備損壞的嚴(yán)重問(wèn)題。

補(bǔ)氣壓力值可根據(jù)平衡方程(P1V1=P2V2)及設(shè)備的參數(shù)通過(guò)計(jì)算得出。P1、V1分別是補(bǔ)氣后蓄能器內(nèi)氣體的壓力和體積；P2、V2為正常狀態(tài)下蓄能器內(nèi)氣體的壓力和體積。

以八鋼中厚板的情況為例：八鋼中厚板產(chǎn)線的高壓水蓄能器系統(tǒng)有3臺(tái)水罐、11臺(tái)氣罐，容積均為4m3；蓄能器正常工作時(shí)，最高壓力為19.2MPa，水罐液位控制為罐體內(nèi)凈高的75%。

因此可知：V1=(11+3)×4=56m3，P2=19.2MPa；V2=4×11+4×0.25×3=47m3；則P1=16.11MPa

即在補(bǔ)氣壓力達(dá)到16.11MPa時(shí)可開啟除鱗泵。

4.2 控制好手動(dòng)截止閥的時(shí)間差

在開除鱗泵之前，一定要首先打開蓄能器水罐與除鱗系統(tǒng)管路相連的手動(dòng)截止閥(9、10、11)。

八鋼中厚板除鱗系統(tǒng)的三個(gè)水罐(1#、2#、3#)并聯(lián)，其中1#水罐與4臺(tái)氣罐串聯(lián)、2#水罐與4臺(tái)氣罐串聯(lián)、3#水罐與3臺(tái)氣罐串聯(lián)，這三組氣罐之間也是并聯(lián)。因中厚板蓄能器水罐與除鱗系統(tǒng)管路連接的閥門是手動(dòng)閥，在人工開啟閥門時(shí)，三個(gè)閥門的開啟有明顯的時(shí)間相差，這就會(huì)造成除鱗泵所供的高壓水首先進(jìn)入先打開閥門的水罐，將該水罐中原有的氣體壓縮到11臺(tái)氣罐及其他2臺(tái)水罐中。如果三個(gè)閥門打開的時(shí)間差不大，三個(gè)水罐中的水位會(huì)有差異。如打開閥門的時(shí)間差足夠大的極端情況，就會(huì)出現(xiàn)一臺(tái)水罐中充滿水后并且水進(jìn)入到與該水罐相串聯(lián)的氣罐中，而另外2臺(tái)水罐中全部是氣體的嚴(yán)重問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)不允許此類情況發(fā)生。因此，為了防止出現(xiàn)這種情況，必須先打開水罐上與除鱗系統(tǒng)管路連接的截止閥，之后再開啟除鱗泵。

5 結(jié)束語(yǔ)

中厚板生產(chǎn)線的高壓水除鱗系統(tǒng)壓力高，處置不當(dāng)會(huì)引發(fā)事故。高壓水除鱗系統(tǒng)是關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀況會(huì)影響到產(chǎn)品表面質(zhì)量。因此，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)處理除鱗系統(tǒng)故障時(shí)，一定要在充分理解和掌握除鱗系統(tǒng)工作原理的前提下，認(rèn)真思考，確保除鱗系統(tǒng)設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。