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防止蒸汽與冷凝水系統(tǒng)的水錘現(xiàn)象

  • 發(fā)布日期:2013/7/12      瀏覽次數(shù):11551
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                          關(guān)于蒸汽與冷凝水系統(tǒng)的水錘
       
       水錘是眾所所周知的現(xiàn)象,水錘產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓遠(yuǎn)比系統(tǒng)平常承受的壓力要大,而且向各個(gè)方向傳播,往往造成制備和管系的破壞。
       水錘的發(fā)生常伴以強(qiáng)大的爆炸聲敲擊聲。
       
       兩種水錘:
    水力學(xué)水錘,發(fā)生在無(wú)蒸汽發(fā)生的常溫或冷的液流裝置或系統(tǒng)中;
    熱水錘,發(fā)生在蒸汽/冷凝裝置或加壓熱水系統(tǒng)中。
       在高溫液體系統(tǒng)中,這兩種水錘都有可能發(fā)生。
       
       
    水力學(xué)水錘的發(fā)生機(jī)理
       在有液體流動(dòng)的管線中閥門(mén)的快速關(guān)斷,閥上游的液流被突然阻塞,液體的慣性力產(chǎn)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(gè)方向傳播,其傳播速度為聲速。
       在關(guān)斷閥門(mén)的下游,液流不可能突然停止,于是在貼近閥門(mén)處將形成真空。于是,液流被重新拉向閥門(mén),對(duì)閥門(mén)產(chǎn)生二次撞擊,產(chǎn)生一個(gè)壓力被它在幾次往返中失去其強(qiáng)度。
       
    2、  熱水錘的機(jī)理
      熱水錘由泠凝水夾帶蒸汽泡而形成,也可以由蒸汽進(jìn)入充滿低溫冷凝水的管線而形成。當(dāng)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(jiàn)右圖)。
       此類水錘主要由下列情況產(chǎn)生:
    a)閥門(mén)與設(shè)備安裝不當(dāng),管線敷設(shè)不當(dāng);
    b)閥門(mén)操作不當(dāng);
    c)設(shè)備故障。
       水錘的強(qiáng)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(dāng)?shù)恼羝芫€也可導(dǎo)致水錘的產(chǎn)生。在這種蒸汽管線內(nèi),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(gè)障礙物,壓力的突增就會(huì)產(chǎn)生,就像兩股水頭的對(duì)撞一樣,此時(shí)由冷凝造成的真空泡立即被子水填充。這種水錘相當(dāng)危險(xiǎn),它所造成的侵蝕??稍谠O(shè)備上找到,特別是在透平機(jī)的葉片上。
       被包圍的空氣或氣袋的突然轉(zhuǎn)移可造成另一類的水錘。

    3、  如何對(duì)付水錘
       液體傳輸管線突然關(guān)斷所造成的壓力震擊可用圖解法計(jì)算確定,這個(gè)方法可將摩擦力,液體以及使用材料的彈性模數(shù)等因數(shù)考慮在內(nèi)。這類壓力的震擊可借助閥門(mén)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(jì)算了。這一點(diǎn)在裝置設(shè)計(jì)時(shí)就必須加以考慮并在運(yùn)行中時(shí)刻注意。熱水錘只能靠裝置的正確的設(shè)計(jì)與安裝以及正確的操作來(lái)加以避免。的是裝置的構(gòu)建本身即具有不產(chǎn)生水錘的條件。如果這點(diǎn)做不到,則應(yīng)采取有效的阻尼措施。
       以下列舉一些在實(shí)踐上可取的實(shí)例。其中圖a)表示可能發(fā)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(guān)閉后,上升管段的蒸汽將冷凝成水,并冷卻。在閥再次開(kāi)啟時(shí)蒸汽與冷水卻。在閥再次開(kāi)啟時(shí)蒸汽與冷水相遇將產(chǎn)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(yuǎn)端熱交換器下來(lái)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(lái)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(dú)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(shè)阻尼罐,它可
    以緩沖水錘,即使有水錘發(fā)生也可吸收使冷凝水幾乎無(wú)聲地通過(guò)上升  段。
                                                      圖3


    圖4,如何避免冷凝水進(jìn)入給水
    罐時(shí)造成的水錘。
    a)當(dāng)避免閃蒸汽熱量的浪費(fèi),
    冷凝用通常在水面以下進(jìn)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(jī),冷                      圖4
    凝水很容易返流入交換器,這
    在重新開(kāi)機(jī)時(shí)容易引起嚴(yán)重水
    錘。                     
    b)如果冷凝水管從給水罐上方
    進(jìn)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(dāng)可避免。
      
    圖5,如何避免交換器因真空(
    負(fù)壓)的形成造成積水而引發(fā)
    的水錘。
    a)交換器在關(guān)停時(shí)會(huì)因內(nèi)部蒸
    汽的冷凝而形成負(fù)壓(真空),
    原先排出的泠凝水會(huì)因此而被
    吸回交換器,或者冷凝水無(wú)法
    *排除(真空甚至?xí)菇粨Q
    器造成*性變形)。這樣,
    在交換器重新起動(dòng)時(shí)蒸汽可能
    與冷水相遇造成水錘。                              圖5
    b)采用圓盤(pán)止回閥可破除真空,
    從而避免交換器積水,避免了
    可能發(fā)生的水錘。

    圖6,如何減免加熱與冷卻裝
    置中的水錘
    a)當(dāng)從加熱過(guò)程轉(zhuǎn)入冷卻過(guò)程
    或反之,電磁閥的突然開(kāi)啟或
    關(guān)閉可造成水學(xué)和熱力學(xué)的水
    錘。
    b)如果減慢電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)
    閉速度,當(dāng)可避免水錘的發(fā)生,
    因此建議使用帶陰尼的電磁閥
    或電動(dòng)閥。                                        圖6
                

     

    圖7,蒸汽側(cè)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(dǎo)致
    水錘,特別是在低負(fù)荷時(shí)。此時(shí)
    蒸汽以相對(duì)高速流過(guò)水面將在水
    中形成汽泡,汽泡遇冷會(huì)突然北
    凝結(jié)。
    加熱面內(nèi)冷凝水存積的原因有: 
    —錯(cuò)誤選擇疏水器的工作原理。
    —疏水器排量過(guò)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(guò)高或冷凝
    水集水管壓力過(guò)高。
    —加熱面的蒸汽太低,例如加熱
    面過(guò)大。
    —在低負(fù)荷情況下加熱面的壓降
    太大。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)閥節(jié)流越強(qiáng)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(duì)疏水器來(lái)說(shuō)即是負(fù)壓降)。
    此時(shí)冷凝水的排放便不再可能。
    相反,冷凝水可能被吸回?zé)峤粨Q
    器。
    b)為避免水錘,重要的是要保證
    在任何負(fù)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(dòng)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(shí)作出
    足夠快速的反應(yīng)。
    核查疏水器規(guī)格大小是否合
    適,是否完好無(wú)損。
    使用調(diào)節(jié)閥不可節(jié)流太強(qiáng),保
    持加熱面的小壓力。
    減少負(fù)荷的波動(dòng)
    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(zhǎng),使便于在調(diào)節(jié)閥節(jié)流進(jìn)易于排放。
    上項(xiàng)如做不到,可在疏水器上游裝集水罐。


    裝設(shè)破真空器,防止真空形成。
    10、熱交換器下游裝設(shè)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(bǔ)償。
    如果在采取以上各項(xiàng)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(shí)候都不發(fā)生不錘。

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