无声蒸汽加热器串动原因分析及对策

无声蒸汽加热器串动原因分析及对策

摘要：本文针对大庆炼化公司动力一厂外网车间1#、3#、5#

换热站无声蒸汽加热器（又叫管道式汽水混合加热器）从2001年9月开始投运，至2007、2008、2009年先后出现热水管网多次发生串动导致管线焊道泄漏、局部管网发生水击等现象进行原因分析，以及改进措施。

关键词：无声蒸汽加热器

一、zj3型无声蒸汽加热器的结构分析

1.无声蒸汽加热器构造和工作原理

1.1无声蒸汽加热器由芯管（拉伐尔喷管）和外壳组成，芯管壁有很多斜孔，芯管进水端相对很小部位为喉口，芯管中间部分是混合加热区，芯管与外壳之间是蒸汽区。

1.2管道式汽水混合加热器工作过程中，冷水从喉口高速喷入加热区，同时形成抽力，蒸汽从芯管斜孔高速喷入加热区，汽水混合瞬时加热，达到加热介质的目的，根据需要被加热到某一温度的介质，从加热器的出口端流出，生产热水。

1.3管道式汽水混合加热器，核心部件是芯管，其流线形状、喉部口径、斜孔数量、斜孔角度等都是关键，综合影响到噪音、振动、压力损失等使用效果。

2.无声加热器的优点

2.1无声蒸汽加热器加热速度快，噪声强度低（≤65db），热效率

高（≥95%），高效节能，体积小，结构简单，便于安装、投资少、使用寿命长等特点。

2.2在同样条件下，采用无声加热器较蒸汽间接式热交换器，加热速度可提高7~10倍，每吨蒸汽可以节省热能16％，节水１立方米，操作简便，安全可靠。

二、无声蒸汽加热器发生串动原因分析

1.无声蒸汽加热器串动现象

1.1无声蒸汽加热器本体振动较大，蒸气喷射声较大。

1.2分、回水缸压力表指针波动范围较大（0.10~0.20mpa）之间，频繁波动。

1.3取热水回水管线串动明显，有时串动幅度较大。

1.4采暖水、伴热水末端或局部有时发生水击现象。

2.从流体力学、热力学和设备常见问题三个方面分析振动原因2.1当低温水经过缩径管时，压力能转变为速度能，在缩颈管出口处速度最大压力最低，会在蒸汽进孔处形成较强的负压并形成涡流区，使蒸汽很容易被抽入并与低温水混合，但在之后的流道中速度逐渐降低压力逐渐升高，对蒸汽的抽力与混合能力逐渐降低，造成汽水交替串动，甚至水会回流到蒸汽区，蒸汽与水更小面积接触换热，而产生更大噪音，甚至是可怕的爆炸声音。

2.2蒸汽与水混合，是面接触换热，接触面水瞬间汽化膨胀，即局部爆炸，总会产生噪音和振动。

2.3蒸汽压力不稳定，加热器也不能正常工作。当蒸汽区压力小

于加热区压力时，水回流到蒸汽区，管道系统压力瞬间下降；当蒸汽区压力大于加热区压力，蒸汽挤压回流水冲向加热区，管道系统压力瞬间上升。如此反复，对管道系统产生冲击，而产生振动，即我们常说的水锤。

2.4管道式汽水混合加热器正常工作时，蒸汽区压力大于加热区压力0.05~0.10mpa，当蒸汽压力与热水压力比值过大，造成混合时间不够，混合效果不好，形成游离的汽泡，在流程的后段由于流体的压力升高而破裂，产生振动。

2.5无声蒸汽加热器内部填料损坏，造成渐扩管各段的蒸汽分散不均匀，使汽水的混合状态不稳定。

2.6蒸汽喷孔堵塞严重，汽水混合不均匀。

2.7收缩管与渐扩管连接处错位。

3.无声蒸汽加热器使用过程中存在问题

3.1因现场无汽侧和水侧压力、温度表，导致调整时无法保证汽侧与水侧压差在0.05~0.1mpa之间。

3.2无声蒸汽加热器出口端未安装超压排空阀，在投、停或压力发生较大变化时，无法及时将超压水或汽体排除。

3.3无声蒸汽加热器蒸汽入口处不锈钢填料固定支架钢筋太细，长期投用后固定支架钢筋容易发生变形断裂。

3.4收缩管与渐扩管连接螺丝太细，在长期投用或频繁震动过程中容易松动，导致收缩管与渐扩管连接处发生错位。

3.5无声蒸汽加热器内部喷管位置固定支架为三点活动支架，在

发生震动时，容易松动滑落，起不到固定作用。

3.6渐扩管外壁填料采用缠绕式固定，在热水和蒸汽流量或压力发生突然变化时，缠绕的填料极易发生错位混乱。

三、防止无声蒸汽加热器串动预防措施

1.完善无声蒸汽加热器现场监控手段，计划在每台无声蒸汽加热器进出口安装现场压力、温度表，密切监视水压和蒸汽压力，及时调整，保证无声加热器的工作条件。

2.无声蒸汽加热器出口端安装超压排空阀，在投、停或压力发生较大变化时，及时将超压水或汽体排除。

3.无声蒸汽加热器定期维护检修，保证渐扩管外壁填料在热水和蒸汽流量或压力发生突然变化时不发生错位混乱，杜绝故障发生。

4.细化无声蒸汽加热器投运、调整操作步骤。

四、结论

经过调查分析可以看出，蒸汽无声加热器存在一定问题，但通过完善和整改，能过达到安全平稳运行和节能降耗的目的。参考文献[1]《流体学概论》，作者：l.普朗特等著，出版社：科学出版社，出版时间：1984.[2]《工程热力学》，作者：杨玉顺，出版社：机械工业出版社，出版时间： 2009-6-1.