防止蒸汽與冷凝水系統的水錘現象

【資料簡介】

                      關于蒸汽與冷凝水系統的水錘
　　　
　　　水錘是眾所所周知的現象，水錘產生的瞬時高壓遠比系統平常承受的壓力要大，而且向各個方向傳播，往往造成制備和管系的破壞。
　　　水錘的發生常伴以強大的爆炸聲敲擊聲。
　　　
　　　兩種水錘：
水力學水錘，發生在無蒸汽發生的常溫或冷的液流裝置或系統中；
熱水錘，發生在蒸汽/冷凝裝置或加壓熱水系統中。
　　　在高溫液體系統中，這兩種水錘都有可能發生。
　　　
　　　
水力學水錘的發生機理
　　　在有液體流動的管線中閥門的快速關斷，閥上游的液流被突然阻塞，液體的慣性力產生壓力的突增，而由于液體是不可壓縮的，這一壓力突增只能向管系的各個方向傳播，其傳播速度為聲速。
　　　在關斷閥門的下游，液流不可能突然停止，于是在貼近閥門處將形成真空。于是，液流被重新拉向閥門，對閥門產生二次撞擊，產生一個壓力被它在幾次往返中失去其強度。
　　　
2、  熱水錘的機理
　　熱水錘由泠凝水夾帶蒸汽泡而形成，也可以由蒸汽進入充滿低溫冷凝水的管線而形成。當蒸汽泡由于冷凝突然塌縮，而形成真空，周圍的冷凝水從四面八方泡心流聚而撞擊，這就是所謂的“爆聚”，或者“聚爆”，即implosion
（見右圖）。
　　　此類水錘主要由下列情況產生：
a）閥門與設備安裝不當，管線敷設不當；
b）閥門操作不當；
c）設備故障。
　　　水錘的強度取決于蒸汽與水表面接觸的程度，      implosion        explosion
蒸汽的流速以及蒸汽與水的溫度差。
　　　排水不當的蒸汽管線也可導致水錘的產生。在這種蒸汽管線內，水流速度顯然大大低于蒸汽流速。如果水被蒸汽加速然后撞上一個障礙物，壓力的突增就會產生，就像兩股水頭的對撞一樣，此時由冷凝造成的真空泡立即被子水填充。這種水錘相當危險，它所造成的侵蝕常可在設備上找到，特別是在透平機的葉片上。
　　　被包圍的空氣或氣袋的突然轉移可造成另一類的水錘。

3、  如何對付水錘
　　　液體傳輸管線突然關斷所造成的壓力震擊可用圖解法計算確定，這個方法可將摩擦力，液體以及使用材料的彈性模數等因數考慮在內。這類壓力的震擊可借助閥門與管線的正確選用而得到抑制。甚至，加裝類似于柱塞泵下游的阻尼罐可將其*消除。
　　　然而熱水錘就難以確切計算了。這一點在裝置設計時就必須加以考慮并在運行中時刻注意。熱水錘只能靠裝置的正確的設計與安裝以及正確的操作來加以避免。的是裝置的構建本身即具有不產生水錘的條件。如果這點做不到，則應采取有效的阻尼措施。
　　　以下列舉一些在實踐上可取的實例。其中圖a）表示可能發生水錘的裝置，圖b）表示避免或緩沖水錘的建議方法。

圖1，蒸汽管線
a）在切斷閥將蒸汽關閉后，上升管段的蒸汽將冷凝成水，并冷卻。在閥再次開啟時蒸汽與冷水卻。在閥再次開啟時蒸汽與冷水相遇將產生水錘。
b）裝用疏水器將冷凝水排除可避免水錘。
a）距冷凝水罐遠端熱交換器下來的冷凝水在集水管中迅速冷卻到冷凝水罐近端交換器與其下來的冷凝水和二次蒸汽相遇，引起水錘。
b）如果兩組熱交換器分別用水管單獨接入冷凝水罐即可避免水錘。                                  ，冷凝水管有上升段
a）冷凝水管向上爬升易引起水錘，而且很難制止它。
b）的辦法是裝設阻尼罐，它可
以緩沖水錘，即使有水錘發生也可吸收使冷凝水幾乎無聲地通過上升  段。
                                                  圖3

圖4,如何避免冷凝水進入給水
罐時造成的水錘。
a）當避免閃蒸汽熱量的浪費，
冷凝用通常在水面以下進入給
水罐，但因此容易形成大的汽
泡，造成水錘并有很大的聲音，
而且，如a）若交換器停機，冷                      圖4
凝水很容易返流入交換器，這
在重新開機時容易引起嚴重水
錘。                     
b）如果冷凝水管從給水罐上方
進入，氣水口改成許多小孔，
且在水平面上方在管子上鉆一
小孔，上述種種毛病當可避免。
  
圖5,如何避免交換器因真空（
負壓）的形成造成積水而引發
的水錘。
a）交換器在關停時會因內部蒸
汽的冷凝而形成負壓（真空），
原先排出的泠凝水會因此而被
吸回交換器，或者冷凝水無法
*排除（真空甚至會使交換
器造成*性變形）。這樣，
在交換器重新起動時蒸汽可能
與冷水相遇造成水錘。                              圖5
b）采用圓盤止回閥可破除真空，
從而避免交換器積水，避免了
可能發生的水錘。

圖6，如何減免加熱與冷卻裝
置中的水錘
a）當從加熱過程轉入冷卻過程
或反之，電磁閥的突然開啟或
關閉可造成水學和熱力學的水
錘。
b）如果減慢電磁閥的開啟和關
閉速度，當可避免水錘的發生，
因此建議使用帶陰尼的電磁閥
或電動閥。                                        圖6
　　　　　　　　　　　　

 

圖7,蒸汽側控制的水平熱交換器
如何更除水錘。
a）加熱管中的冷凝水存積可導致
水錘，特別是在低負荷時。此時
蒸汽以相對高速流過水面將在水
中形成汽泡，汽泡遇冷會突然北
凝結。
加熱面內冷凝水存積的原因有： 
—錯誤選擇疏水器的工作原理。
—疏水器排量過小或損壞。
—疏水器可能獲得的壓差太小，
例如疏水器下游升程過高或冷凝
水集水管壓力過高。
—加熱面的蒸汽太低，例如加熱
面過大。
—在低負荷情況下加熱面的壓降
太大。蒸汽側調節閥節流越強壓
降就越大。如果被加熱的液體溫
度低于100℃,加熱面即可能形成
真空（對疏水器來說即是負壓降）。
此時冷凝水的排放便不再可能。
相反，冷凝水可能被吸回熱交換
器。
b）為避免水錘，重要的是要保證
在任何負載條件下都能將冷凝水
從加熱面*排故障，以下是一
些具體辦法。
采用帶自動排氣功能的浮球
疏水器。其他任何類型的疏水器
都不可能在操作條件改變時作出
足夠快速的反應。
核查疏水器規格大小是否合
適，是否完好無損。
使用調節閥不可節流太強，保
持加熱面的小壓力。
減少負荷的波動
減小背壓，盡量做到自流排放。
疏水器盡量裝在較低位，以使
冷凝水向下自由排放，這樣做可以
得到額外的水頭。
疏水器上游的管線盡量做得較大較長，使便于在調節閥節流進易于排放。
上項如做不到，可在疏水器上游裝集水罐。

裝設破真空器，防止真空形成。
10、熱交換器下游裝設止回閥，防止冷凝水被吸回加熱面。
11、使用加熱面較小的熱交換器，增大蒸汽壓以作補償。
如果在采取以上各項措施后仍不能消除水錘，那么剩下的*措施是
12、采用立式熱交換器，立式熱交換器在任何時候都不發生不錘。

4、蒸汽與冷凝水管線的水錘
當蒸汽管線內存積少量冷凝水時，高速流動的蒸汽會推動冷凝水緩慢移動。當水流通到障礙（例如管道的彎曲段，閥門等）時冷凝水中夾帶的蒸汽泡會因突然的冷凝而塌縮，造成水錘。故蒸汽管線應在相隔一段距離內（例如每100米）以及管道向上爬升前裝設疏水器，疏水器應從集水罐接出。取用蒸汽的支管則應蒸汽干管的頂部接出。避免將水帶進熱交換器。具體做法見下圖。產品所屬安全閥選型，感謝您訪問我們申弘閥門的如有任何疑問.您可以致電給我們,我們一定會盡心盡力為您提供的服務。如需要了解更多其它閥類產品的信息可以點擊減壓閥查看。