关于电厂管道水击产生的原因分析及解决方法

一、水击现象及其危害当水或汽等流体在压力管道中流动时，当遇到突然关闭或开启阀门，水泵突然停机或启动，温度急剧变化时，流体的流动速度会发生突然变化，由于流体的惯性和压缩性，引起管道中流动的流体压力发生反复的、急剧的周期性变化，这种现象称为水击（或水锤）。 发生水击现象时管道内压力会有一个急剧的升高，其数值可能达到正常工作压力的几倍甚至数十倍，使管壁材料及管道上的设备及附件承受很大的压力，并伴随着管壁的扩张和收缩，发出强烈的振动和噪音，有如管道受到锤击的声音。同时，高频交变应力作用在管壁上，加之强烈的振动和流体的冲击，会使金属表面打击出许多麻点。如果此时管道系统存在缺陷，则有可能对管道或热力设备造成破坏，导致事故的发生。所以水击不仅增加流体的流动阻力，而且也严重危及到管道系统及有关设备的安全运行。特别是大流量、高流速的长管中以及输送温度高、压力大的水泵中更为严重。电厂中常见的管道水击现象多发生在蒸汽管道、给水管道、循环水管道、疏水管道等汽水管道中，但在蒸汽、给水管道中发生水击现象时具体现象有所不同，相应的处理防范措施也有所不同。二、蒸汽管道的水击与防范处理1、常见蒸汽管道的水击现象及特征在热力发电厂中水击现象最容易在蒸汽管道中发生，以下几种情况蒸汽管道水击现象比较普遍：（1）蒸汽管道由冷态备用状态投入运行，因进汽阀门开启过快或过大致使管道暖管不足；或是管道疏水未开启及疏水管堵塞时，管道比较容易发生水击。如蒸汽管网供暖和停暖时。（2）汽轮机或锅炉负荷增加速度过快，或是锅炉汽包发生满水、汽水共腾等事故，使蒸汽带水进入管道。（3）运行的蒸汽管道停运后相应疏水没有及时开启或开度不足，在相关联的进汽阀门未关闭严密情况下，漏入停运管道内的蒸汽逐渐冷却为水并积聚在管道中，在一定时间后，管道将发生水击。蒸汽管道发生上列水击现象时，主要的现象是管道系统发生振动，管道本体、支（吊）架及管道穿墙处均有振动，水击越强烈振动也越强烈；二是管道内发出刺耳的声响，但不同情况下的水击时发出的声响各有特点，如投运时暖管或疏水不足的管道多阶段性地发出“咚咚”的声响；而蒸汽带水进入管道则多发出类似空袭警报声的连续啸叫声；停运后的蒸汽管道如前述发生水击时多阶段性的发出如金属敲击般的尖锐声响。第三种现象是蒸汽带水进入管道时，在管道的法兰结合处易发生冒汽现象，水击严重时，法兰垫被冲坏致使大量漏汽。2、蒸汽管道水击的防范与处理发生过多次水冲击的管道，常出现支吊架松脱焊口泄漏等故障，因此，在热力管道设计规程中明确规定，对于不经常流通的管道死端，以及管段的低位点，均应考虑设置疏水阀、疏水管。虽然从管道的设计安装时就充分考虑防范发生管道水击的可能，但实际运行中，因种种原因仍比较容易遇到前述的各种水击现象，所以在实际遇到时应采取相应的处理方法及防范措施：（1）在管道投运时发生水击，可关小或关闭进汽阀以控制适当的暖管速度，一般热电厂应在本企业规程中规定暖管曲线以控制温升。并及时开启蒸汽管道疏水阀，若疏水管堵塞，则手摸裸露处不烫手，反复适当用力敲打，必要时更换。（2）要避免汽轮机或锅炉快速的大幅度调节负荷，因特殊情况负荷频繁大幅度变动时，要注意锅炉汽包水位的调节，必要时撤除锅炉水位的自动调节，改为手动调节，若锅炉汽包水位过高，应关小给水或开启汽包放水阀，适当降低水位，同时要及时开启相应蒸汽管道疏水。（3）对于汽水共腾现象，主要原因在于炉水含盐量过大，在汽包水面上出现大量泡沫。要改善给水品质，适当加强定期排污和连续排污以避免发生汽水共腾。（4）停运后的蒸汽管道发生水击时，一要检查相关进汽阀门是否关闭严密，二要检查停运管道疏水是否开启，如未开启要及时缓慢开启，采用疏水母管系统时，还要避免疏水母管带压，防止其它管道的蒸汽通过疏水管道串入停运的蒸汽管道内，致使管道的水击现象加剧。三、各类给水管道内的水击与防范措施1、常见的水管道水击现象及特征电厂主要的水管道如给水管道、循环水管道的水冲击一般较少发生，破坏性也不大，但是，一旦出现，则管道与支吊架容易发生“嘣嘣”的振动，发出尖锐的金属敲击声，对管道阀门、焊口、支吊架亦会造成不同程度的损坏。水管道的水击现象主要有以下几种：（1）水管道内存有蒸汽或空气，而启动给水泵或循环水泵没有关闭出口阀时，因管道内流体流速突然变化易发生水击现象。（2）水泵运行不正常（如汽蚀、叶轮损坏等），或水泵出口阀工作失效（如阀芯的损坏脱落、出口逆止阀摇摆不稳定），及管道内流体流量不稳、波动大等情况时比较容易引起管道内给水压力波动和惯性冲击。（3）管道内水温度剧烈变化时易发生水击。（4）水管道上阀门关闭（或开启）时动作过快过猛，管道内流体的流动速度突然受阻或增大，管道内压力易发生反复急剧的变化，造成对管道的强烈冲击。2、各类给水管道水击的防范与处理在电厂各类给水管道设计中，已经采取相当多的技术措施，如尽量缩短管道长度或保证阀门一定的启闭时间；如增大管道直径以降低管中流速，从而使水击发生时速度的变化量降低，相应地减小水击压力的数值；如在管道上装设安全阀及抗水击的专用阀门，当管中压力升高值超过允许数值时，安全阀开启泄压，使管中压力不致有过大的升高等一系列防范措施。运行时对于发生给水管道发生水击时，也能采取适当处理措施控制防范水击的产生与扩大：（1）发生上述第一种水击时，可暂将水泵停运，停止管道内水击的能量的来源，并同时开启管道上的空气阀，排出空气。此类水击一般容易发生在循环水管道系统，最易形成水击的运行工况是循环水泵启、停，出口阀门开、关过程时。避免发生水击的措施是：水泵出口阀门开、关行程的时间曲线应符合设计要求，启泵前应设法向管道系统内灌水、排出空气，启动泵后再排尽剩余的空气。（2）水泵或出口逆止阀工作不正常而发生水击时，应及时切换为备用泵运行，检查水泵及逆止阀。若是流量不稳、波动大引起的，则应设法调整相关水泵或阀门以保持流量稳定。（3）要注意高温饱和水管道及相关设备的调节，防止压力骤然下降，管道内饱和水汽化引起冲击。（4） 根据管道特性调整各类电动阀门启闭时间，适当延长阀门的启闭时间。采用正确的阀门操作方法，管道操作中启停过程应严格控制阀门的开关顺序及速度。结束语：通过对电厂汽水管道水击现象、水击原因的分析，提出了防止电厂汽水管道水击的一般性措施。在工作中，还应加强对汽水管道水击的重视，严格执行运行规程，仔细观察，精心操作，保证电厂热力管道及设备的安全运行。二、水击事故锅炉水击事故是在锅筒、汽水管道、省煤器中发生的水流剧烈撞击的一种现象。水击时，常常发出很大的响声和震动。严重的水击可使部件受到损坏，阀门、法兰渗漏、震裂，甚至造成管道破裂。一种“水击”是蒸汽冷凝后形成局部真空负压，使水流在突然有压差的情况下互相撞击，此种“水击”大多在蒸汽管道、省煤器、有蒸汽加压装置的锅筒等部位发生。另一种“水击”是由于高速流动的给水被突然截止后，水流的很大的惯性力撞击管道部件所造成，一般多发生在给水管道系统中。以下分别叙述。1 蒸汽管道水击事故的原因及处理这是一种最常见的水击事故。主要原因是蒸汽管道暖管时过争、疏水不够或发生汽水共腾和满水事故时，在蒸汽管道里积聚了许多水而造成的。蒸汽管道发生水击事故后，要关小主汽阀，减缓送汽、并立即加强疏水，使水击减级或消除；同时要详细检查管道部件支架有否被震坏的情况。2 省煤器水击事故的原因及处理省煤器发生水击有两种原因，一种是非沸腾式省煤器过热汽化时，与温度很低的给水相遇，由于蒸汽体积突然冷缩而造成的。另一种是省煤器入口给水管路上的逆止阀动作不正常，忽开忽关，而引起高速流动的给水的惯性冲击。前一种事故发生后，应立即打开旁通烟道，使省煤器出水温度达到正常值时，如无渗漏和其它异常情况，则可恢复正常运行；后一种事故则要检查给水管路上的逆止阀动作情况，如已失灵，应更换。3 锅筒的水击事故原因及处理锅筒的水击事故也有两种情况，一种是没有省煤器的锅炉，其锅筒内水位低于进水导入管时大量进低温给水而引起蒸汽空间蒸汽冷凝所造成；另一种情况是锅筒蒸汽加热时，进汽和加热速度太快所造成。这两种水击现象都会因锅内进水管、进气管的支架不牢固、联结松动而加剧。处理的措施