蒸汽系統水錘不只是一個系統問題，更是個安全問題 。它不僅會對人員和設備造成致命的傷害，有時會引發重大安全事故！而且，水錘還會大幅增加設備和系統的維修保養與停機時間，嚴重影響正常生產，給企業造成經濟損失。
不幸的是，有82%的蒸汽系統存在著不同程度的水錘，而人們卻誤以為水錘是蒸汽和冷凝水系統中自然而不可消除的現象，這種觀念是大錯特錯的。實際上，通過合理設計和正確運行，任何系統都可消除水錘的困擾。
本文孚雷德會詳細解釋蒸汽系統中水錘產生的原因和帶來的後果。
基本介紹
- 中文名：蒸汽系統水錘
- 危害： 破壞閥門內部組件、閥門外殼被擊裂、壓力表因過渡承壓而毀壞等
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解決水錘問題—立刻
水錘不只是一個系統問題，更是個安全問題 。它不僅會對人員和設備造成致命的傷害，有時會引發重大安全事故！而且，水錘還會大幅增加設備和系統的維修保養與停機時間，嚴重影響正常生產，給企業造成經濟損失。
發生原因
到底哪些地方會發生水錘呢？
水錘會發生於任何蒸汽或冷凝水管線，尤其在多相流系統，如冷凝水兩相系統中，情況更加嚴重。冷凝水兩相系統中包含兩種狀態，液態(冷凝水) 和汽態(閃蒸汽或新蒸汽)。很明顯，只要蒸汽系統中有冷凝水與閃蒸蒸汽或新蒸汽同時存在，就存在水－汽兩相狀態。在蒸汽套用中，存在這種兩相流的情形比比皆是，典型的例子如熱交換器、蒸汽主管線、冷凝水回收管線、伴熱管線等，有時，泵的出口管線也有類似情況。
設備起機時發生的水錘是最常見的。這時，由於供汽閥門開啟速度較快，沒有足夠的系統預熱時間並將冷凝水及時排出，水錘就不可避免。
水錘對系統有哪些具體
危害
？
破壞閥門內部組件
閥門外殼被擊裂
壓力表因過渡承壓而毀壞
設備內部變形
管道連線件破裂
閥門泄露
換熱器列管或板片損壞
管道焊接處甚至管道破裂
管道支撐損壞
正如文章開頭提到，水錘嚴重時不僅破壞設備和裝置，還會危及人員生命安全。
大家要注意，有時水錘發生時，人耳無法聽到。例如，冷凝水回收系統中產生的蒸汽汽泡體積很小，它的破裂會產生我們稱之為的“熱衝擊”就根本無法聽到，然而這種衝擊仍會對設備造成損壞。
統計數據顯示，蒸汽系統中提前失效的設備、部件有67%是由水錘所致。
孚雷德將水錘產生劇烈衝擊的四種狀態描述如下：
1.水壓衝擊
蒸汽系統中的一小部分水錘是由水壓衝擊所致。就像家裡的水龍頭，當其打開時，從管道入戶點到水龍頭出口，可能會有80公斤的水流以大約3米/秒即每小時11公里的速度快速流動。如果突然間關閉水龍頭，就像一隻重達80公斤的錘子瞬時被阻停時產生的衝擊力，這時會聽到非常大的撞擊聲，聽起來好像錘子敲擊金屬的聲音。這種衝擊力高達20巴，會從後往前，來回反覆，直到管路系統內的壓力得到分散和平衡。
這種情形也會發生在蒸汽和冷凝水系統中的抽吸或排放管系中。通常，安裝水泵時都會裝有止回閥，當泵起停時，由於止回閥切斷朝某一方向的流動，流體流動急速停止，導致水壓衝擊產生。緩慢關閉閥門，正如緩慢關閉水龍頭一樣，是避免水錘的有效方法。
在停止流動前降低水的流速，水的動量降低，破壞性的水錘現象將不會發生。
2.熱衝擊
在大氣壓下, 1千克蒸汽所占據的體積是同質量水的1673倍，這個倍數隨著壓力的提高而減小。
當蒸汽釋放熱量後冷凝，其體積瞬間縮小几百到上千倍時，真空區瞬間形成，管道內的冷凝水會被高速吸到這個真空的空間，這種情況就會形成水錘。
在水-汽兩相共存的冷凝水管線中，在冷凝水液面下可能會產生汽泡，比如，當疏水閥出口管線連線到冷凝水主管線的下端時，管線中冷凝水的溫度低（壓力低，溫度就低）於疏水閥疏水管出口二次蒸汽的溫度時，冷凝水管線中的冷凝水就會冷卻二次蒸汽汽泡使其立即破裂，汽泡的破裂使得冷凝水中瞬間形成空心區， 冷凝水就會沖向該區域，導致水錘的形成。
3.流動衝擊
當開啟一個較大口徑的蒸汽切斷閥時, 如果不是緩慢開啟，並預先對管道進行預熱，而是一下子全部打開， 蒸汽會沖向溫度較低的管道而快速形成冷凝水，這些冷凝水在沿著管道向前衝擊之際水量在持續增加，形成冷凝水衝擊浪。它會繼續高速前行，直到突然間遇到彎頭或閥門使其流向發生改變。當冷凝水遭遇流向的被動改變， 這種突然間的“剎車”就會造成水錘。 尤其,在切斷閥前和管道沿線沒有合適的疏水點時,情況會更為嚴重。
4.壓差衝擊
它發生在冷凝水和蒸汽在同一管線但二者速度不同的場合，尤以冷凝水回收管線最為普遍。
在水-汽兩相系統中，蒸汽的速度達到水的10倍。如果冷凝水形成的水浪升高至管道頂部而阻塞管道，冷凝水水浪的前後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，水封前後的壓差推動冷凝水水封高速加速前沖，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。
當這個高動量的冷凝水子彈急速飛馳時， 擋在它前面的欲改變其方向的彎頭、閥門、設備等任何障礙物都會遭到重創。
冷凝水回到回收管時，由於回收管內壓力偏低，會產生二次蒸汽。如果回收管選型偏小，冷凝水回收管內壓力增加。 較高的壓力推著閃蒸汽以較高的速度沖向開式冷凝水回收罐，閃蒸汽沿途散熱冷凝，更加大了上面提及的“壓差”和提高了速度。閃蒸汽速度高於冷凝水的速度，驅使冷凝水形成波浪。只要這些波浪未高及管道頂部和隔斷閃蒸汽通道，就不會有問題。這就是為什麼冷凝水管道口徑選型要足夠大的原因。
