水擊是蒸汽系統(tǒng)中常見現(xiàn)象,它不僅損壞管道、閥門和設(shè)備，造成設(shè)備停機和影響生產(chǎn)，嚴(yán)重時還會引發(fā)安全事故。

最近,孚雷德考察的一些企業(yè)，涉及到化工、制藥、石化和電子行業(yè)，都存在蒸汽系統(tǒng)水擊問題，而且最嚴(yán)重的水擊都發(fā)生于熱交換系統(tǒng)。今天，孚雷德就換熱系統(tǒng)中的水擊問題與大家略作分享。

換熱系統(tǒng)的水擊現(xiàn)象發(fā)生在三個地方：系統(tǒng)蒸汽入口、換熱設(shè)備內(nèi)、設(shè)備出口/冷凝水回收管。

換熱系統(tǒng)蒸汽入口發(fā)生的水擊

由于所供蒸汽往往都含水(過熱蒸汽除外)，加上在管道輸送過程中的散熱冷凝，換熱系統(tǒng)的供汽管道中通常會含有冷凝水。當(dāng)某個時刻因負(fù)載瞬間加大而蒸汽速度提高時，管道中的冷凝水會產(chǎn)生水浪，水浪在蒸汽的快速推動下朝著流向逐漸加大，當(dāng)其升高至管道頂部而阻塞管道使水浪前后形成一道暫時性的水封時，它阻擋了蒸汽的通路，前后壓差變大，被前后較大的壓差推動高速加速前沖，像子彈出膛。而且,在高速前沖時，冷凝水的量愈來愈多，速度亦越來越快，最終撞擊到閥門、彎管或設(shè)備金屬壁就發(fā)生水擊現(xiàn)象。當(dāng)系統(tǒng)停機后起機時，由于管道中冷凝水量大，蒸汽速度變化快，水擊往往會更嚴(yán)重。

供汽管道在冷凝水量較大時，尤其當(dāng)冷凝水液位接近管道通徑的80%時(管道口徑比較小時容易發(fā)生)，如果管道存在彎頭或裝有調(diào)節(jié)閥，即使負(fù)載穩(wěn)定也會發(fā)生水擊。

換熱設(shè)備內(nèi)的水擊

發(fā)生在換熱設(shè)備內(nèi)部的水擊往往是由換熱設(shè)備內(nèi)部積水所致。

失流問題引起的設(shè)備積水。失流是指疏水閥后的總背壓大于或等于換熱設(shè)備內(nèi)蒸汽空間的壓力，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)冷凝水無法排除而引起積水。換熱設(shè)備失流，主要有兩種可能：1)換熱面積過大引起失流。換熱設(shè)備的換熱面積過大時換熱能力提高，換熱器所需蒸汽壓力降低，導(dǎo)致?lián)Q熱器內(nèi)蒸汽壓力過低而引起失流，無法通過疏水閥正常排出冷凝水;2)二次側(cè)流體入口溫度升高/流量降低/出口設(shè)定溫度降低引起失流。這三種情況都回引起換熱系統(tǒng)負(fù)荷降低，使得控制閥關(guān)小以降低蒸汽的壓力，導(dǎo)致設(shè)備出口疏水閥前后壓差偏小而失流，換熱設(shè)備內(nèi)部積水。

疏水閥選型問題引起換熱設(shè)備積水。疏水閥選型過小或疏水閥疏水溫度過低(如熱靜力型)也會導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備內(nèi)部冷凝水不能及時排除而積水。

什么情況下內(nèi)部積水會引發(fā)設(shè)備內(nèi)水擊?實踐證明，當(dāng)設(shè)備下端的冷凝水溫度與蒸汽溫度相同時，不會有蒸汽被冷凝水冷凝，也沒有水擊發(fā)生;當(dāng)冷凝水的溫度遠(yuǎn)低于蒸汽溫度時，蒸汽接觸到低溫冷凝水時瞬間冷凝，只會產(chǎn)生很少蒸汽泡，幾乎不會產(chǎn)生水擊;當(dāng)冷凝水與蒸汽溫差為20-30℃時，蒸汽被冷凝水冷凝速度較慢，蒸汽與冷凝水接觸時間較長，會有大量的汽泡聚集，當(dāng)蒸汽達(dá)到冷凝點時，大量的蒸汽瞬間冷凝，大量汽泡破滅，其體積瞬間縮小幾百到上千倍，真空區(qū)瞬間形成，冷凝水會被高速吸到這個真空的空間，這樣就會形成水擊。

設(shè)備出口/冷凝水回收管水擊

設(shè)備失流引起出口水擊發(fā)生。當(dāng)設(shè)備存在失流時，冷凝水無法排除導(dǎo)致內(nèi)部積水，二次側(cè)溫度降低，蒸汽調(diào)節(jié)閥開度增大使蒸汽壓力瞬間提升，推動設(shè)備內(nèi)冷凝水沖擊下游閥門、管道，形成水擊，尤其當(dāng)冷凝水管道存在直角連接方式時水擊會更為嚴(yán)重。

二次蒸汽引起水擊。由于壓力的降低，疏水閥出口的冷凝水會發(fā)生閃蒸，因此，在冷凝水回收管線中往往水、汽兩相共存。有時，在冷凝水液面下會存在因二次蒸汽產(chǎn)生的汽泡(例如，當(dāng)疏水閥出口管線連接到冷凝水主管線的下端時)，當(dāng)冷凝水回收管線的溫度低于疏水閥出口二次蒸汽的溫度時，回收管線中的冷凝水就會冷卻這些汽泡使其破裂，汽泡的破裂使得冷凝水中瞬間形成空心區(qū)，空心區(qū)周圍的冷凝水就會沖向該區(qū)域，導(dǎo)致水擊的形成。另外，在水-汽兩相系統(tǒng)中，蒸汽的速度達(dá)到水的10倍。與供汽管道內(nèi)發(fā)生的情形類似，如果冷凝水形成的水浪升高至管道頂部而阻塞管道，冷凝水水浪的前后就會形成一道暫時性的水封，它阻擋了蒸汽的通過，使得水封后的壓力下降，水封前后的壓差推動冷凝水水封高速加速前沖，形成水擊。

換熱系統(tǒng)中的水擊就像一枚隱性炸彈，它危及設(shè)備、廠房和人員安全，解除這枚炸彈刻不容緩!