水锤是什么?
在压力管道中,由于一些外部原因(阀门开启或关闭过快,水泵突然停止),液体流量急剧变化,导致瞬时压力发生显著、反复、快速的变化,从而对管道和阀门产生强烈的水冲击波,产生“空转化现象,就像是一个锤子敲打,伴随着“砰砰砰”的水锤声,所以被称为水锤。
水锤不仅发生在水系统中,也发生在常见的蒸汽系统和冷凝水回收系统中。本文主要研究蒸汽和凝结水管网中的水锤现象。
水锤的危害
水锤的产生使管道中的压力急剧增加到正常压力的几倍甚至十倍,危害很大,影响生产和生活。如果压力过高,会导致管道破裂。相反,如果压力过低,会导致管道坍塌,损坏阀门和固定部件。
三次水锤的成因
1.蒸汽管道水锤
1)、蒸汽管道中的冲击
蒸汽分配管道会出现水锤现象。通常在第一次供应蒸汽时,缓慢关闭阀门可以有效地消除管道中冷凝水水位高引起的水锤,但这种方法对消除蒸汽突然冷凝引起的水锤作用不大。
由于冷凝水是造成这两种水锤的关键,去除冷凝水是解决这两种水锤最有效的办法。正确安装疏水阀非常重要,这样蒸汽分配管道中的冷凝水可以瞬间连续排出。
2)、管道布置
如果疏水阀已经安装在推荐的位置,水锤仍然存在。那么最有可能的原因之一就是管道安装的倾斜度不正确。如果管道安装的倾斜度不正确,冷凝水不会正常流入疏水阀,从而在某些位置形成高水位冷凝水。
蒸汽管向上倾斜:出现水锤
蒸汽管向下倾斜:无水锤现象
长距离的蒸汽分配管道如果轻微上升,可能会造成水锤。安装蒸汽管道时,需要用液位计反复测量管道的倾斜度。
3)冷凝水积聚在分配管道的末端
造成这种水锤的部分原因,为了真正消除这个问题,有必要对整个管道系统进行检查,找出确切的原因,制定相应的对策。
2.设备附近的撞击
设备中的水锤类似于蒸汽分配管道中的水锤,通常是由高液位冷凝水的积聚引起的。两者的区别在于,即使发生这种类型的水锤,设备也能正常工作。
例如,壳管式热交换器。当设备负荷降低时(如被加热产品数量减少或产品温度升高),压差也随之减小直至消失,从而使冷凝水在换热器内积聚。这种现象被称为“停滞”。根据背压,当设备停止时,冷凝水将充满整个管壳式换热器。
当蒸汽被送到有高级冷凝水的空房间时,会瞬间冷凝形成水锤。在大多数情况下,这种小规模的水锤只是暂时的,不像蒸汽管道中那样剧烈。
但这样的小规模水锤如果频繁或长时间发生,会削弱设备的硬度,使其突然断裂。这种间隙通常发生在高压、重载、设备全开的状态下。冷凝水的快速排放是防止和消除这种情况的关键。
除了滞流之外,许多其他情况也会导致冷凝水在设备中积聚。如换热器或压力平衡管的结构,疏水阀和管道安装不当,凝结水回收管道的状况等。
消除和减少水锤危害的基本方法
1.如果蒸汽总管中有水锤,需要缓慢立即关闭阀门,切断蒸汽流,水锤可能会停止。水锤停止时,慢慢打开阀门。如果阀门关闭,水锤仍不停止,说明是蒸汽突然凝结形成的波浪形水锤。当管道中的冷凝水水位接近80%时,就会形成水锤。在这种情况下,应选择合适的排水阀及时排水,或检查管道安装是否正确,或扩大排水管道。蒸汽输送前,蒸汽管应充分加热并彻底排空,然后缓慢打开阀门输送蒸汽。
2.蒸汽管末端的水锤可以通过在末端安装排水阀进行排水来解决。
3.如果水锤是由冷凝水回流引起的,可以通过安装止回阀来解决,但止回阀应该是柔性的,不应该开关。
4.如果换热设备产生水锤,可以用气动比例控制阀代替设备入口管道的气动开关阀。
5.尽量缩短阀门和容器之间的管道长度。
6.安全阀、排气阀空阀或蓄能器安装在管道上。
综上所述,通过选择正确的疏水阀类型和类型以及正确的管道系统布置,可以解决大部分水锤问题。如果疏水阀长期遭受水锤冲击,经常损坏,那一定是系统布置不合理,必须尽快解决。
两个常见的重要应用是蒸汽主管和带温控热交换器的排水:
a、一般来说,蒸汽主管应每隔30~50米设置一个疏水点,并配有适当大小的集水箱;所有立管底部必须疏水,否则会产生水锤。
B.只有冷凝水能够及时排出,温控换热器才能高效工作。无论安装哪种疏水阀,如果阀门后面有升力,都可能发生水锤。
因此,管道的正确设计和安装非常重要,这将有助于系统在使用寿命内安全运行,充分发挥最佳的热性能。
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