鄭勇

（中國水電沙灣水力發(fā)電廠，四川 樂山 614900）

汽水管道是熱力發(fā)電廠的生命線，汽水管道的安全穩(wěn)定運行對于電廠的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟運行具有重要意義。但在熱力發(fā)電廠生產(chǎn)中，經(jīng)常會發(fā)生汽水管道的水擊現(xiàn)象，如處理不當(dāng)，管道的水擊輕者增大了管道的流動阻力，重者損壞管道及設(shè)備，甚至危及人身安全，因此對汽水管道水擊現(xiàn)象的防范處理對于保證熱力發(fā)電廠的安全運行具有重要意義。

1 水擊現(xiàn)象及其危害

當(dāng)水或汽等液體在壓力管道中流動時，當(dāng)遇到突然關(guān)閉或開啟閥門，水泵突然停機或啟動，液體的流動速度會發(fā)生突然變化，由于流體的慣性和壓縮性，引起管道中流動的液體壓力發(fā)生反復(fù)的、急劇的周期性變化，這種現(xiàn)象稱為水擊（或水錘）。

發(fā)生水擊現(xiàn)象時管道內(nèi)壓力會有一個急劇的升高，其數(shù)值可能達到正常工作壓力的幾十倍甚至幾百倍，使管壁材料及管道上的設(shè)備及附件承受很大的壓力，并伴隨著管壁的擴張和收縮，發(fā)出強烈的振動和噪音，有如管道受到錘擊的聲音，同時，高頻交變壓力作用在管壁上，加之強烈的振動和流體的沖擊，使金屬表面打擊出許多麻點。如果此時管道系統(tǒng)存在缺陷，則有可能對管系或設(shè)備造成破壞，導(dǎo)致事故的發(fā)生。所以水擊不僅增加流體的流動阻力，而且也嚴重危及到管道系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的安全運行。特別是大流量、高流速的長管中以及輸送水溫高、流量大的水泵中更為嚴重。

熱力發(fā)電廠中常見的管道水擊現(xiàn)象多發(fā)生在蒸汽管道、給水管道、循環(huán)水管道等汽水管道中，但在蒸汽、給水管道中發(fā)生水擊現(xiàn)象時具體征象有所不同，相應(yīng)的處理防范措施也有所不同。

2 蒸汽管道的水擊與防范處理

2.1 常見蒸汽管道的水擊現(xiàn)象及征象

在熱力發(fā)電廠中水擊現(xiàn)象最容易在蒸汽管道中發(fā)生，以下幾種情況蒸汽管道水擊現(xiàn)象比較普遍：

蒸汽管道由冷態(tài)備用狀態(tài)投入運行，因進汽閥門開啟過快或過大致使管道暖管不足；或是管道疏水未開啟及疏水管堵塞時，管道比較容易發(fā)生水擊。

汽輪機或鍋爐負荷增加速度過快，或是鍋爐汽包發(fā)生滿水、汽水共騰等事故，使蒸汽帶水進入管道。

運行的蒸汽管道停運后相應(yīng)疏水沒有及時開啟或開度不足，在相關(guān)聯(lián)的進汽閥門未關(guān)閉嚴密情況下，漏入停運管道內(nèi)的蒸汽逐漸冷卻為水并積聚在管道中，在一定時間后，管道將發(fā)生水擊。

蒸汽管道發(fā)生上列水擊現(xiàn)象時，主要的征象一是管道系統(tǒng)發(fā)生振動，管道本體、支（吊）架及管道穿墻處均有振動，水擊越強烈振動也越強烈；二是管道內(nèi)發(fā)出刺耳的聲響，但不同情況下的水擊時發(fā)出的聲響各有特點，如投運時暖管或疏水不足的管道多階段性地發(fā)出“咚咚”的聲響；而蒸汽帶水進入管道則多發(fā)出類似空襲警報聲的連續(xù)嘯叫聲；停運后的蒸汽管道如前述發(fā)生水擊時多階段性的發(fā)出如金屬敲擊般的尖銳聲響。第三種征象是蒸汽帶水進入管道時，在管道的法蘭結(jié)合處易發(fā)生冒汽現(xiàn)象，水擊嚴重時，法蘭墊被沖壞致使大量漏汽。

2.2 蒸汽管道水擊的防范與處理

發(fā)生過多次水沖擊的管道，常出現(xiàn)支吊架松脫焊口泄漏等故障，因此，在熱力管道設(shè)計規(guī)程中明確規(guī)定，對于不經(jīng)常流通的管道死端，以及管段的低位點，均應(yīng)考慮設(shè)置疏水閥、疏水管。雖然從管道的設(shè)計安裝時就充分考慮防范發(fā)生管道水擊的可能，但實際運行中，因種種原因仍比較容易遇到前述的各種水擊現(xiàn)象，所以在實際遇到時應(yīng)采取相應(yīng)的處理處理方法及防范措施：

在管道投運時發(fā)生水擊，可關(guān)小或關(guān)閉進汽閥以控制適當(dāng)?shù)呐芩俣?，并及時開啟蒸汽管道疏水閥，若疏水管堵塞，手摸裸露處不燙手，則反復(fù)敲打，必要時更換。

要避免汽輪機或鍋爐快速的大幅度調(diào)節(jié)負荷，因特殊情況負荷頻繁大幅度變動時，要注意鍋爐汽包水位的調(diào)節(jié)，必要時撤除鍋爐水位的自動調(diào)節(jié)，改為手動調(diào)節(jié)，若鍋爐汽包水位過高，應(yīng)關(guān)小給水或開啟汽包放水閥，適當(dāng)降低水位，同時要及時開啟相應(yīng)蒸汽管道疏水。另外，蒸汽負荷增加時，應(yīng)及時調(diào)整燃燒，增加燃料量和風(fēng)量，注意分辨虛假水位。

對于汽水共騰現(xiàn)象，主要原因在于爐水含鹽量過大，在汽包水面上出現(xiàn)大量泡沫。要改善給水品質(zhì)，適當(dāng)加強定期排污和連續(xù)排污以避免發(fā)生汽水共騰。

停運后的蒸汽管道發(fā)生水擊時，一要檢查相關(guān)進汽閥門是否關(guān)閉嚴密，二要檢查停運管道疏水是否開啟，如未開啟要及時緩慢開啟，采用疏水母管系統(tǒng)時，還要避免疏水母管帶壓，其它管道的蒸汽通過疏水管道串入停運的蒸汽管道內(nèi)，致使管道的水擊現(xiàn)象加劇。

3 各類給水管道內(nèi)的水擊與防范處理

3.1 常見的水管道水擊現(xiàn)象及征象

熱力發(fā)電廠主要的水管道如給水管道、循環(huán)水管道的水沖擊一般較少發(fā)生，破壞性也不大，但是，一旦出現(xiàn)，則管道與支吊架容易發(fā)生“嘣嘣”的振動，發(fā)出尖銳的金屬敲擊聲，對管道閥門、焊口、支吊架亦會造成不同程度的損壞。水管道的水擊現(xiàn)象主要有以下幾種：

水管道內(nèi)存有蒸汽或空氣，而啟動給水泵或循環(huán)水泵沒有關(guān)閉出口閥時，因管道內(nèi)流體流速突然變化易發(fā)生水擊現(xiàn)象。

水泵運行不正常（如汽蝕、葉輪損壞等），或水泵出口閥工作失效（如閥芯的損壞脫落、出口逆止閥搖擺不穩(wěn)定），及管道內(nèi)流體流量不穩(wěn)、波動大等情況時比較容易引起管道內(nèi)給水壓力波動和慣性沖擊。管道內(nèi)水溫度劇烈變化時易發(fā)生水擊。水管道上閥關(guān)閉（或開啟）時動作過快過猛，管道內(nèi)流體的流動速度的水突然受阻或增大，管道內(nèi)壓力易發(fā)生反復(fù)急劇的變化，造成對管道的強烈沖擊。

3.2 各類給水管道水擊的防范與處理

在熱力發(fā)電廠各類給水管道設(shè)計中，已經(jīng)采取相當(dāng)多的技術(shù)措施，如盡量縮短管道長度或保證閥門一定的啟閉時間；如增大管道直徑以降低管中流速，從而使水擊發(fā)生時速度的變化量降低，相應(yīng)地減小水擊壓力的數(shù)值；如在管道上裝設(shè)安全閥及抗水擊的專用閥門，當(dāng)管中壓力升高值超過允許數(shù)值時，安全閥開啟泄壓，使管中壓力不致有過大的升高等一系列防范措施。運行時對于發(fā)生給水管道發(fā)生水擊時，也能采取適當(dāng)處理措施控制防范水擊的產(chǎn)生與擴大：

發(fā)生前列第一種水擊時，可暫將水泵停運，停止管道內(nèi)水擊的能量的來源，并同時開啟管道上的空氣閥，排出空氣。

此類水擊一般容易發(fā)生在循環(huán)水管道系統(tǒng)，最易形成水擊的運行工況是循環(huán)水泵啟、停，出口蝶閥開、關(guān)過程時。避免發(fā)生水擊的措施是：水泵出口蝶閥開、關(guān)行程的時間曲線應(yīng)符合設(shè)計要求進行調(diào)整，啟泵前應(yīng)設(shè)法向管道系統(tǒng)內(nèi)灌水、排盡空氣，啟泵后再排出剩余的空氣。

水泵或出口逆止閥工作不正常而發(fā)生水擊時，應(yīng)及時切換為備用泵運行，檢查水泵及逆止閥。若是流量不穩(wěn)、波動大引起的，則應(yīng)設(shè)法調(diào)整相關(guān)水泵或閥門以保持流量穩(wěn)定。

要注意高溫飽和水管道及相關(guān)設(shè)備的調(diào)節(jié)，防止壓力驟然下降，管道內(nèi)飽和水汽化引起沖擊。

根據(jù)管道特性調(diào)整各類電動閥門啟閉時間，適當(dāng)延長閥門的啟閉時間。采用正確的閥門操作方法，管道操作中啟停過程應(yīng)嚴格控制閥門的開關(guān)順序及速度。

[1]侯文剛編.《工程流體力學(xué)》，重慶電力學(xué)校，水利電力出版社.

[2]黃生琪,周菊華.《熱力設(shè)備水沖擊的原因分析及防范措施》《熱能動力工程》總第95 期.

[3]王全勝,李樹權(quán),馮永新.《發(fā)電廠水擊現(xiàn)象探討》.