中厚板除鳞系统蓄能器失压后的处理措施

张新顺

(新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂)

1 问题的提出

轧钢生产中高压水除鳞系统利用高压泵产生高压水，再通过管路输送到除鳞集管，最终通过集管上的喷嘴将高压水喷射出来，打击在高温的钢坯上，从而去除钢坯表面氧化铁皮。

2021年1月初，八钢中厚板高压水除鳞系统在正常停泵40分钟后，现场除鳞管路还有水喷出，并随着水和空气一起从喷嘴喷出。检查发现除鳞系统蓄能器压力由19.2MPa降至2.6MPa，立即关闭蓄能器出口的三个手动截止阀，蓄能器压力不再下降。

分析认为，这种异常情况的原因是由于最低液面阀发生故障，造成其单向阀功能失效。此时蓄能器的水已经跑空，而且蓄能器中的大部分空气也已放空。结合现场实际情况对问题原因进行分析，针对蓄能器存在的故障制定解决措施。

2 八钢中厚板除鳞系统简述

八钢中厚板除鳞系统工艺布置如图1所示。

如图1所示，低压水经过过滤器后进入低压缓冲水罐和除鳞泵，在除鳞泵的作用下，将低压水的压力增压至19MPa，之后高压水经过泵出口的止回阀、气动截至阀后，送达蓄能器及除鳞点。除鳞泵主要性能参数见表1。

表1 八钢中厚板除鳞泵主要性能参数

当除鳞点喷水时，由于除鳞点喷水量大于除鳞泵的供水量，蓄能器内储存的高压水在压力势能的作用下，通过手动截止阀(9、10、11)以及最低液面阀进入系统管路用于补充水量。当液位计检测到水管中的液位低于设定值时，最低液面阀会自动关闭，以防止蓄能器水罐中的水被全部排出、甚至蓄能器中空气被放空而失压等发生严重事故。

当生产现场不需要除鳞时，泵供出的高压水会通过最低液面阀、手动截止阀(9、10、11)进入到蓄能器中，直到蓄能器中的压力与泵出口的压力平衡。此时，由于泵的出水量小，并由于叶轮与水摩擦生热，会造成除鳞泵内部的水温升高，当温度高于设定值时，最小流量阀自动打开加大泵的出水量，从而降低泵的温度。

当除鳞泵正常运行时，最低液面阀为双向导通状态；当除鳞泵停止运行时，最低液面阀会自动切换成单向阀状态，即蓄能器水罐中的水不能排出。

由于蓄能器中的气体会逐渐损耗，因此需要通过高压空压机向蓄能器补充空气。

(1)过滤器；(2)低压缓冲水罐；(3)除鳞泵；(4)止回阀；(5)气动截至阀；(6)最小流量阀；(7)高压空压机；(8)蓄能器；(9)、(10)、(11)截止阀；(12)最低液面阀；(13)排气阀

3 恢复蓄能器水位和压力的措施

为了分析故障原因，将蓄能器故障状态与蓄能器初次投用时要求进行了对比。

3.1 蓄能器初次投用时的操作步骤

蓄能器在初次投用前，蓄能器中没有水和空气，此时蓄能器达到使用条件的操作步骤如下：

(1)向蓄能器水罐注水：打开蓄能器出口的手动截止阀、打开蓄能器水罐顶部的排气阀、开启低压水(水压0.8MPa)、打开气动截至阀以及最低液面阀，此时低压水就可以进入到蓄能器水罐。

该步序需要8小时。

(2)向蓄能器打气：当蓄能器水罐中的水位达到设定的位置后，关闭手动截止阀(9、10、11)、关闭蓄能器顶部的排气阀、开启高压空压机向蓄能器气罐打气，达到蓄能器所需的压力。

该步序需要48小时，其中将蓄能器压力提升至2.6MPa需要8小时。

(3)开启除鳞泵、打开手动截止阀(9、10、11)，在除鳞泵出口高压水的压力势能作用下，蓄能器的压力上升到正常值。

3.2 故障处理方案

发生故障时，不同于初次使用时的状态，故障时蓄能器中还有压缩空气，压力为2.6MPa(高于低压供水压力)，此时低压水不可能进入到水罐中，也不可能将剩余气体排放掉，因为重新补气达到需要压力需要8小时。

处理方案：

(1)更换最低液面阀，恢复最低液面阀的功能；

(2)开启空压机向蓄能器补气。

此步骤省去了向蓄能器注水的步序，节约8小时。

(3)补气压力达到目标值后，打开蓄能器三台水罐与除鳞系统管路相连通的截止阀、开启除鳞泵。

由于蓄能器中有2.6MPa的气压，因此省去了打压时间，可节约8小时。

(4)当除鳞泵开启正常后，蓄能器中的压力及水罐液位均达到正常值后即可投用除鳞系统、恢复生产。

现场采用此处理方案，处理故障时间减少16小时。

4 故障处理中需要注意的两个关键点

4.1 确定补气压力值开启除鳞泵

如果除鳞泵开早了(即蓄能器的压力还没有达到开启除鳞泵的必要值)，水进入到气罐中会造成蓄能器的补偿压力和缓冲振动的功能下降；如果除鳞泵开启晚了(即蓄能器的压力超过了开启除鳞泵的必要值)，又会出现水罐中的水位过低甚至水罐中充满气体的情况，这种情况会造成除鳞系统管路中混入气体，并在除鳞时产生水锤现象，从而造成除鳞系统设备损坏的严重问题。

补气压力值可根据平衡方程(P1V1=P2V2)及设备的参数通过计算得出。P1、V1分别是补气后蓄能器内气体的压力和体积；P2、V2为正常状态下蓄能器内气体的压力和体积。

以八钢中厚板的情况为例：八钢中厚板产线的高压水蓄能器系统有3台水罐、11台气罐，容积均为4m3；蓄能器正常工作时，最高压力为19.2MPa，水罐液位控制为罐体内净高的75%。

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

即在补气压力达到16.11MPa时可开启除鳞泵。

4.2 控制好手动截止阀的时间差

在开除鳞泵之前，一定要首先打开蓄能器水罐与除鳞系统管路相连的手动截止阀(9、10、11)。

八钢中厚板除鳞系统的三个水罐(1#、2#、3#)并联，其中1#水罐与4台气罐串联、2#水罐与4台气罐串联、3#水罐与3台气罐串联，这三组气罐之间也是并联。因中厚板蓄能器水罐与除鳞系统管路连接的阀门是手动阀，在人工开启阀门时，三个阀门的开启有明显的时间相差，这就会造成除鳞泵所供的高压水首先进入先打开阀门的水罐，将该水罐中原有的气体压缩到11台气罐及其他2台水罐中。如果三个阀门打开的时间差不大，三个水罐中的水位会有差异。如打开阀门的时间差足够大的极端情况，就会出现一台水罐中充满水后并且水进入到与该水罐相串联的气罐中，而另外2台水罐中全部是气体的严重问题，现场生产不允许此类情况发生。因此，为了防止出现这种情况，必须先打开水罐上与除鳞系统管路连接的截止阀，之后再开启除鳞泵。

5 结束语

中厚板生产线的高压水除鳞系统压力高，处置不当会引发事故。高压水除鳞系统是关键设备，其运行状况会影响到产品表面质量。因此，在生产现场处理除鳞系统故障时，一定要在充分理解和掌握除鳞系统工作原理的前提下，认真思考，确保除鳞系统设备安全、稳定运行。