發電廠防止汽水管道水擊的措施

鄭勇

（中國水電沙灣水力發電廠，四川 樂山 614900）

汽水管道是熱力發電廠的生命線，汽水管道的安全穩定運行對于電廠的安全生產、經濟運行具有重要意義。但在熱力發電廠生產中，經常會發生汽水管道的水擊現象，如處理不當，管道的水擊輕者增大了管道的流動阻力，重者損壞管道及設備，甚至危及人身安全，因此對汽水管道水擊現象的防范處理對于保證熱力發電廠的安全運行具有重要意義。

1 水擊現象及其危害

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

發生水擊現象時管道內壓力會有一個急劇的升高，其數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備及附件承受很大的壓力，并伴隨著管壁的擴張和收縮，發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。如果此時管道系統存在缺陷，則有可能對管系或設備造成破壞，導致事故的發生。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及有關設備的安全運行。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。

熱力發電廠中常見的管道水擊現象多發生在蒸汽管道、給水管道、循環水管道等汽水管道中，但在蒸汽、給水管道中發生水擊現象時具體征象有所不同，相應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象及征象

在熱力發電廠中水擊現象最容易在蒸汽管道中發生，以下幾種情況蒸汽管道水擊現象比較普遍：

蒸汽管道由冷態備用狀態投入運行，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，管道比較容易發生水擊。

汽輪機或鍋爐負荷增加速度過快，或是鍋爐汽包發生滿水、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疏水沒有及時開啟或開度不足，在相關聯的進汽閥門未關閉嚴密情況下，漏入停運管道內的蒸汽逐漸冷卻為水并積聚在管道中，在一定時間后，管道將發生水擊。

蒸汽管道發生上列水擊現象時，主要的征象一是管道系統發生振動，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；二是管道內發出刺耳的聲響，但不同情況下的水擊時發出的聲響各有特點，如投運時暖管或疏水不足的管道多階段性地發出“咚咚”的聲響；而蒸汽帶水進入管道則多發出類似空襲警報聲的連續嘯叫聲；停運后的蒸汽管道如前述發生水擊時多階段性的發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，在管道的法蘭結合處易發生冒汽現象，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

發生過多次水沖擊的管道，常出現支吊架松脫焊口泄漏等故障，因此，在熱力管道設計規程中明確規定，對于不經常流通的管道死端，以及管段的低位點，均應考慮設置疏水閥、疏水管。雖然從管道的設計安裝時就充分考慮防范發生管道水擊的可能，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象，所以在實際遇到時應采取相應的處理處理方法及防范措施：

在管道投運時發生水擊，可關小或關閉進汽閥以控制適當的暖管速度，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，則反復敲打，必要時更換。

要避免汽輪機或鍋爐快速的大幅度調節負荷，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節，必要時撤除鍋爐水位的自動調節，改為手動調節，若鍋爐汽包水位過高，應關小給水或開啟汽包放水閥，適當降低水位，同時要及時開啟相應蒸汽管道疏水。另外，蒸汽負荷增加時，應及時調整燃燒，增加燃料量和風量，注意分辨虛假水位。

對于汽水共騰現象，主要原因在于爐水含鹽量過大，在汽包水面上出現大量泡沫。要改善給水品質，適當加強定期排污和連續排污以避免發生汽水共騰。

停運后的蒸汽管道發生水擊時，一要檢查相關進汽閥門是否關閉嚴密，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，致使管道的水擊現象加劇。

3 各類給水管道內的水擊與防范處理

3.1 常見的水管道水擊現象及征象

熱力發電廠主要的水管道如給水管道、循環水管道的水沖擊一般較少發生，破壞性也不大，但是，一旦出現，則管道與支吊架容易發生“嘣嘣”的振動，發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。水管道的水擊現象主要有以下幾種：

水管道內存有蒸汽或空氣，而啟動給水泵或循環水泵沒有關閉出口閥時，因管道內流體流速突然變化易發生水擊現象。

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定），及管道內流體流量不穩、波動大等情況時比較容易引起管道內給水壓力波動和慣性沖擊。管道內水溫度劇烈變化時易發生水擊。水管道上閥關閉（或開啟）時動作過快過猛，管道內流體的流動速度的水突然受阻或增大，管道內壓力易發生反復急劇的變化，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

在熱力發電廠各類給水管道設計中，已經采取相當多的技術措施，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，從而使水擊發生時速度的變化量降低，相應地減小水擊壓力的數值；如在管道上裝設安全閥及抗水擊的專用閥門，當管中壓力升高值超過允許數值時，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。運行時對于發生給水管道發生水擊時，也能采取適當處理措施控制防范水擊的產生與擴大：

發生前列第一種水擊時，可暫將水泵停運，停止管道內水擊的能量的來源，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生在循環水管道系統，最易形成水擊的運行工況是循環水泵啟、停，出口蝶閥開、關過程時。避免發生水擊的措施是：水泵出口蝶閥開、關行程的時間曲線應符合設計要求進行調整，啟泵前應設法向管道系統內灌水、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生水擊時，應及時切換為備用泵運行，檢查水泵及逆止閥。若是流量不穩、波動大引起的，則應設法調整相關水泵或閥門以保持流量穩定。

要注意高溫飽和水管道及相關設備的調節，防止壓力驟然下降，管道內飽和水汽化引起沖擊。

根據管道特性調整各類電動閥門啟閉時間，適當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嚴格控制閥門的開關順序及速度。

[1]侯文剛編.《工程流體力學》，重慶電力學校，水利電力出版社.

[2]黃生琪,周菊華.《熱力設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,馮永新.《發電廠水擊現象探討》.