摘要：結合某石化企業加氫裝置3.5 MPa蒸汽管網溫度劇烈波動而導致蒸汽分水罐多次泄漏，并且人孔法蘭呲開大量泄漏最終導致裝置停產搶修的事故，提出了增設高溫預緊碟簧的抗溫度波動措施，取得較好效果，對于同類設備具有較高推廣應用價值。

　　關鍵詞：波動;預緊碟簧;預緊力

　　循環氫壓縮機組是加氫裝置的核心設備，機組承擔著為裝置提供循環氫、帶走反應熱量的任務。由于循環氫壓縮機具有流量大、壓縮比小的特點，因此大型加氫裝置循環氫壓縮機組多屬于汽輪機驅動的離心式壓縮機組。為防止汽輪機驅動蒸汽溫度驟降凝結帶水從而威脅機組安全運行，汽輪機驅動蒸汽進汽管路上均設置分水罐^[1]。蒸汽分水罐屬高溫運行設備，抵抗溫度波動能力較弱，一旦遭遇蒸汽管網溫度壓力大幅波動，極易發生泄漏事故。

　　1 3.5 MPa蒸汽分水罐

　　某加氫裝置循環氫離心壓縮機組使用背壓式汽輪機驅動，驅動蒸汽壓力為 3.5 MPa，溫度為400 ℃。為防止蒸汽系統溫度波動時凝結水損壞汽輪機葉片，在 3.5 MPa蒸汽進汽管路上設置分水罐，該分水罐選用“高進高出”結構，凝結水自容器底部通過疏水器實現連續疏水，從而保證汽輪機驅動蒸汽品質[2]。蒸汽分水罐的結構見圖1。

　　該蒸汽分水罐的人孔結構型式為垂直吊蓋帶頸對焊法蘭人孔，執行標準為 HG/T 21521-2005，即法蘭螺栓連接結構的垂直吊蓋人孔，人孔墊片型式選用內外環纏繞墊，型號規格為 DN 500 mm，PN 11.0 MPa。蒸汽分水罐技術參數見表1。

　　表1 3.5 MPa蒸汽分水罐技術參數

　　2 存在問題

　　因該裝置 3.5 MPa蒸汽來源多，蒸汽系統極不穩定，常發生溫度及壓力大幅波動。該裝置 2015上半年運行數據顯示：3.5 MPa 蒸汽管網壓力波動6次，最大波動幅度達 1 MPa;蒸汽管網溫度波動 5次，最大溫度波動幅度近100℃。而且溫度變化較快，曾在 10 min 內溫度驟降 60 ℃，降溫速度高達360 ℃/h，遠超裝置不大于30 ℃/h的控制指標。

　　壓力容器的人孔使用法蘭螺栓連接結構，當溫度大幅驟降時，由于法蘭及墊片直接接觸輸送介質，法蘭及墊片將先于螺栓發生收縮變形，導致連接螺栓收縮量小于法蘭及墊片收縮量，螺栓剩余預緊力較正常預緊力將減少，當剩余預緊力低于要求的最小預緊力時，將發生泄漏現象^[3]。

　　3 改進措施

　　針對 3.5 MPa 蒸汽管網溫度和壓力頻繁波動的情況，決定采用以下改造方案加強密封性能。

　　3.1 增設高溫預緊碟簧

　　碟簧具有低行程、高負荷、所需空間小等特性，能通過很小的變形提供足夠的預緊載荷，吸收溫度、壓力波動造成 的應力松弛，補償法蘭和密封材料的變形，尤其適用于溫度波動大的密封部位。碟簧結構及安裝結構分別見圖2，3。

　　增設預緊碟簧后，溫度出現大幅波動時，碟簧可及時釋放儲蓄的彈性勢能，補償螺栓松弛，保證墊片最小預緊力，保證法蘭螺栓連接可靠運行^[4]。

　　3.2 人孔墊片的選型

　　增設高溫預緊碟簧后，由于碟簧彈性模量較大，因此，需提供較大的螺栓預緊載荷，從而達到壓縮碟簧、儲蓄勢能的目的。但是，原設計普通纏

　　繞墊由于承載面積較小，按照碟簧要求緊固載荷施壓后，將造成纏繞墊片纏繞帶部分端面比壓過大，從而導致墊片壓潰現象。

　　3.3 更換緊固螺栓

　　人孔連接螺栓材質為 25Cr2MoVA/35CrMoA，選材滿足要求，但螺栓兩側增設碟簧后，原設計螺栓長度不滿足緊固要求，同時，考慮螺栓強度，將原有螺栓全部更換為加長的全螺紋螺栓^[5]。

　　3.4 法蘭螺栓定力矩緊固

　　為保證連接螺栓承載一致，防止局部預緊力不足，選取一定緊固力矩，用液壓扳手進行定力矩緊固。緊固程序按最終緊固載荷的 30%、60%、80%、100%、100%五遍緊固方案，保證緊固質量。溫度大幅波動后極易造成纏繞墊松散、壓潰。為規避纏繞墊片的局限性，考慮到波齒墊片在壓縮量、回彈率、強度等方面更具優勢，具備更強的克服溫度波動能力，因此，墊片應選為波齒墊片。

　　4 結束語

　　該改造項目于 2015年 2月裝置停工搶修期間實施，運行至今先后4次出現中壓蒸汽壓力及溫度大幅波動現象，但均未對裝置運行造成明顯影響。

　　實踐證明，該改造項目提高了中壓蒸汽分水罐人孔法蘭抗溫度波動能力，增加了設備運行可靠性，減少因泄漏帶來的停工次數，節省了檢修費用，為裝置的長周期安全平穩運行提供了有利保障。

　　參考文獻：

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　　[4] 國家機械標準化委員會 .GB/T1972-2005 碟形彈簧[S].北京：中國標準出版社，2005：10-13.

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