日常工作中,John-Paul会接触到形形色色的设备,包括阀门、泵、膨胀节 (伸缩接头)和软管等。工厂技师们会全面负责所有和软管相关的问题,John-Paul则负责管理厂里的膨胀节,它们不仅数量众多而且技术难度更高。
John-Paul Schmidt是陶氏化学管道应力负责人
“我来陶氏不久就开始接触膨胀节了,”John-Paul说道:“涉及到的有些问题挺复杂的。膨胀节的功能是隔离振动,一般用在那些常态下存在运动的场合,比如沉降,或是用于保护某些容易受损的喷嘴。我们有许多反应釜都是采用玻璃管线连接的,因为它们具有出色的耐腐蚀性能,还能防止产品受到污染。反应釜的喷嘴也是玻璃的,显然也很容易损坏, 因此需要会用膨胀节来保护它们。”
除了膨胀节,John-Paul也和各种不同类型的泵打交道——包括容积泵(正位 移泵)和向心压缩机。他的体会是,影响泵机安全的最大挑战之一就是卖家提供 的信息不够充分。“如果卖家都搞不清泵机的最大负荷,那就谈不上什么安全运行了。”他接着说道:“安装泵机时,我的关注重点是确保出口、入口端不会受到过大的外力,进而确保可靠运行。如果接头部位承受过大外力,外壳就可能变形,或导致联轴节对中偏差。那样的话泵就很难正常运转;密封圈也可能提前失效,或是出现一些影响可靠性的其它问题,并最终导致工厂停车。”
作为工艺安全阀门施工团队的负责人,John-Paul对于泄压装置自然也不会陌生。他在压力安全阀、爆破片和其它许多类似设备上也投入了大量精力。总体而言,他认为不用太担心泄压装置自身的运行,更需关注的是它们与管道总成的关系和相互影响。
每次来到施工现场,他问工艺工程师的第一个问题都是“阀门有没有快开或快关功能”——既然首要职责就是深挖那些所谓难以预料的潜在风险,这无疑就是最关键的问题了。
液锤现象
液锤也称为水锤或液压冲击,它是流体在运动时,突然受到阻碍或被迫改变方向而造成的压力冲击波。当处于管道系统末端的阀门突然关闭时,或是一根管道中的蒸汽和另一管道中的冷凝液或两相流混合。上述两种情况都会在管道中产生压力波,也就是所谓的水锤现象。水锤会带来一些严重后果,比如噪音和振动,乃至于管道爆裂。
手绘的管道系统设计等距图。图中管道应力工程师附注了位移,以及云形框中的指示。
“设计任何设备时,都不会将目标设定为能够承受水锤的冲击——当然管道也不是。水锤难以预料也极度危险,”John-Paul告诉我们:“水锤会导致管道破裂和泵机故障,也可能损坏钢质壳体和阀门内件。”
经过妥善设计、操作和维护的蒸汽系统,基本上不会遭遇水锤——但它的难度在于万一发生时无法有效应对。要想避免水锤发生,需要深刻理解它的根本成因和外围因素,也要有合理的设计,并按规程妥善操作和维护。此外也有一些辅助手段缓解水锤的冲击,包括蓄能器、膨胀箱、 调压塔和泄压阀。
“我的首要职责就是确保不会发生意外,”他补充道:“并确保我们设计师的 方案没有安全隐患。水锤无法预测只能尽量设法避免,但万一它还是发生了,我们希望通过各种努力,尽量维持设备的安全运行。”
人的因素
大家应该不难想象,协调一个十八人的工程师团队,为建设项目提供咨询和现 场技术支持,这些都不是省心的工作。在林林总总的日常工作中,John-Paul认为最具挑战性的是人的因素,特别是要有能力保持顺畅沟通,以及和同事保持目标一致。
在任何行业,协调、培训和激励员工的实际难度都大得难以想象,但John- Paul相信聆听不同声音的重要性: 与众不同的人材善于提出不一样的观点,会质疑我们的想法和做法,但这恰恰能激励我们努力工作,不断进步。
“我的工作离不开同事们的帮助, 哪怕有时候和他们挺难相处。”他笑着说道:“但如果没有人来挑战我们,我们也会止步不前。”
在John-Paul看来,工作中最感兴趣的部分就是能自由地学习新技术,还能在工作中甚至工作之余,和同行们切磋交流。
“我会和美国机械工程师协会的专业人士和专家们交流互动,也喜欢读那些技术专刊。我有充足的自由时间给自己充电,然后把学到的东西用来解决实际问题, 那是一种令人激动并带来成就感的体验。”
在陶氏化学工作期间,最令他难忘的经历无疑是星期日半夜两点被电话叫到工地上。“一到那里,我就被十多位怒气冲冲的管道装配工围住了。原来是他们在作业时,发现维护计划有一处潜在的问题,没法进行下去了。但当我两小时后离开时,他们个个都面带笑容,因为他们已经有了明确的解决方案。帮助别人解决难题会让人获得满足感。第二天早晨,我一打开电脑就发现项 目组负责人给我发来了感谢信,直到今天我还把它挂在墙上。”
“很自豪我是在一家特别注重安全的企业工作,” 他总结道:“我尊重这家企业,也尊重它的价值观。我们可以叫停某个建设项目或维护方案,只要发现其中有不安全因素存在。安全是陶氏化学的首要考量,当然如果真的发生意外状况,我们都会积极设法维持工厂的正常运行,或是设法让维护方案如期进行。”
有很多因素都会引发液锤的发生——以下仅列举极少一部分 最常见的成因:
蒸汽流水锤,或称为两相流水锤。如果蒸汽管道和冷凝管道的下端蓄积了冷凝液就有可能发生。蒸汽会导致管道中的水体表面产生波纹(涟漪波),如果液面足够高,导致波纹充满管道内剩余空间,管道中的水就会像出膛的子弹一样高速冲击,速度可达每秒 数百英尺,并毁坏管道。
冷凝诱发的水锤可分为两种具体情况,一种是蒸汽进入了含有水(冷却的冷凝水)的管道,另一种是水被注入含有蒸汽的管道系统。这种水锤的发生可分为四个步骤:快速冷凝;蒸汽转变成水;管道内突然出现真空,或者说压力急剧下降;管道内的水在局 部压差下产生冲击波。
水流水锤是指流速突然下降或停止流动,在任何水系统中都有可能发生。产生的机理和蒸汽流水锤相似。