水電站供排水管道結(jié)露原因分析及處理方法研究

摘要：在水電站運(yùn)行過(guò)程中，供排水管道的結(jié)露是一種常見(jiàn)情況，對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行以及設(shè)備的整潔性等均有很大的影響。文章首先對(duì)水電站供排水管出現(xiàn)結(jié)露對(duì)管道造成的影響進(jìn)行了分析，然后對(duì)水電站供排水管出現(xiàn)結(jié)露的基本原理和主要原因進(jìn)行了分析，提出了水電站供排水管道結(jié)露的處理措施。

關(guān)鍵詞：水電站；供排水管道；結(jié)露原因；處理方法；通風(fēng)系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TV737 文章編號(hào)：1009-2374（2016）32-0119-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.059

水電站供排水管表面經(jīng)常會(huì)遇到結(jié)露的情況，出現(xiàn)這種情況主要是因?yàn)楣艿老到y(tǒng)濕度比較大、管道系統(tǒng)所處的環(huán)境溫度過(guò)高，導(dǎo)致管道外部的溫度比管道環(huán)境空氣露點(diǎn)溫度低造成的。出現(xiàn)管道結(jié)露后會(huì)對(duì)設(shè)備的整潔性以及設(shè)備的自動(dòng)化程度造成比較大的影響，需要采取相應(yīng)的措施來(lái)處理結(jié)露。

1 供排水管道結(jié)露造成的影響

水電站運(yùn)行過(guò)程中，由于電站所處的位置不同，取水方式也有所不同，導(dǎo)致供水水源溫度和廠房環(huán)境溫度之間存在溫度差，當(dāng)溫度差值過(guò)大時(shí)，管道外壁就有可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)露的情況。長(zhǎng)時(shí)間的結(jié)露會(huì)導(dǎo)致供排水管道對(duì)于地面下部出現(xiàn)白色碳酸鈣結(jié)晶，這些結(jié)晶會(huì)對(duì)設(shè)備的清潔性和自動(dòng)化程度造成一定的影響，降低電站設(shè)備運(yùn)行的安全性。同時(shí)結(jié)露降水過(guò)多時(shí)，地面會(huì)處于濕滑的狀態(tài)下，會(huì)增加設(shè)備檢修難度。

2 水電站供排水管道結(jié)露出現(xiàn)的原因

2.1 空氣濕度和溫度的影響

供排水管道出現(xiàn)結(jié)露主要是因?yàn)槔錈峥諝鈱?duì)流交換造成的。在管道對(duì)流換熱過(guò)程中，熱量的轉(zhuǎn)移需要利用流體來(lái)進(jìn)行對(duì)流和導(dǎo)熱，因此管道對(duì)流換熱不僅是受對(duì)流規(guī)律的影響，同時(shí)還會(huì)受導(dǎo)熱規(guī)律的影響。對(duì)流換熱是一種非常復(fù)雜的情況，是由一系列復(fù)雜的因素造成的，從運(yùn)動(dòng)學(xué)理論的角度來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生流動(dòng)主要可以分為自由運(yùn)動(dòng)和受迫運(yùn)動(dòng)兩種。其中受迫運(yùn)動(dòng)下的對(duì)流屬于強(qiáng)制對(duì)流，是攪拌、風(fēng)機(jī)等外力因素下對(duì)流體進(jìn)行作用后產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。自由運(yùn)動(dòng)指的是流體內(nèi)部因?yàn)楦鱾€(gè)部分冷熱不均勻而造成的運(yùn)動(dòng)，例如爐墻壁、暖氣片、供水管道周?chē)諝猱a(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)，這種情況下產(chǎn)生的對(duì)流換熱屬于自然對(duì)流換熱。通常情況下，當(dāng)流體受迫運(yùn)動(dòng)時(shí)，流動(dòng)速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)自由運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，因此相同流體受迫運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的熱量也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)自由運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量。在氣體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于自身具有一定的粘性，會(huì)在壁面產(chǎn)生摩擦，受摩擦作用的影響壁面四周會(huì)處于層流狀態(tài)下，隨著流速的不斷加快，氣體會(huì)產(chǎn)生相互干擾、相互擾動(dòng)的旋渦，此時(shí)氣體會(huì)處于湍流的狀態(tài)下，層流底層的熱量會(huì)順著壁面線的方向傳遞熱量，湍流體的傳熱強(qiáng)度也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于層流的傳熱強(qiáng)度。當(dāng)流體是給定的，流動(dòng)速度越快，層流底層就越薄，產(chǎn)生的放熱量也就越大，放熱系數(shù)a也會(huì)隨之增加。當(dāng)管道布置在室內(nèi)時(shí)，在不考慮風(fēng)力因素和其他因素的情況下，可以使用下述公式計(jì)算a值：

總而言之，水電站供排水管道的結(jié)露現(xiàn)象想要消除，必須要保證管道外壁溫度大于空氣露點(diǎn)問(wèn)題，并做好隔熱處理。

2.2 電站通風(fēng)系統(tǒng)的影響

由于電站廠房主要使用機(jī)械進(jìn)排風(fēng)和自然進(jìn)排風(fēng)的方式進(jìn)行通風(fēng)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，主廠房會(huì)利用直流式的方式組織氣流。主送風(fēng)系統(tǒng)會(huì)將自然風(fēng)送入到主廠房的夾層、廠房發(fā)電機(jī)層、灌漿觀測(cè)廊道層、水輪基層，然后進(jìn)入到主廠房下游側(cè)的廊道中，并從下游側(cè)各層廊道排風(fēng)系統(tǒng)排出熱濁空氣。但是由于廠房空間比較大，氣流、冷量和室外空氣交換難免會(huì)受到影響，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)露的情況。

3 管道結(jié)露處理的措施

3.1 隔熱體的設(shè)計(jì)重點(diǎn)

在對(duì)水電站供排水管道結(jié)露進(jìn)行控制時(shí)，要以降低冷熱量對(duì)流交換為基本原則。為了徹底阻斷熱空氣和冷水管產(chǎn)生對(duì)流交換，避免管道表面結(jié)露，可以使用物體覆蓋到管道表面進(jìn)行絕熱，保證常溫環(huán)境下管道外部保護(hù)層的溫度大于環(huán)境的露點(diǎn)溫度。因?yàn)楣艿捞幵诘蜏氐沫h(huán)境狀態(tài)下，管道外部表面很容易受到腐蝕，需要增設(shè)防銹層。由于水電站供排水管道和油氣管道不同，需要設(shè)置標(biāo)識(shí)層，所以設(shè)計(jì)水電站供排水管道防結(jié)露保護(hù)層時(shí)，需要綜合考慮防腐層、保護(hù)層、防潮層、保冷層、防銹層、標(biāo)識(shí)層等方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)水電站供排水管道隔熱體時(shí)，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是科學(xué)計(jì)算保冷層。需要在防止保冷層外表面不結(jié)露的情況下準(zhǔn)確計(jì)算出保冷層的厚度，并計(jì)算出冷量的損失，避免保冷層外表面和供排水管道外表面出現(xiàn)結(jié)露。按照規(guī)定要求，為了降低水冷量的損失，需要按照保冷層表面不結(jié)露的原則對(duì)保冷層的厚度進(jìn)行計(jì)算。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，保冷層外表面的溫度至少要比環(huán)境露點(diǎn)溫度高出0.3℃，而根據(jù)英國(guó)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，保冷層外表面溫度要比環(huán)境露點(diǎn)溫度高0.56℃。由于我國(guó)地域廣袤，不同地區(qū)的氣象差異非常大，在對(duì)保冷層厚度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，主要使用經(jīng)濟(jì)厚度法進(jìn)行計(jì)算，然后利用熱平衡法對(duì)外表面溫度進(jìn)行校核，要求保冷層的外表面溫至少要比露點(diǎn)溫度高出0.3℃，以此來(lái)避免保冷層外表面結(jié)露，降低冷量的損失。而對(duì)于供排水管道來(lái)說(shuō)，不需要對(duì)冷量的損失進(jìn)行考慮，只需要使用表面溫度法對(duì)保冷層的厚度進(jìn)行計(jì)算，就可以解決管道外表面結(jié)露的問(wèn)題。

因?yàn)楸＠浣Y(jié)構(gòu)主要包括防潮層、防銹層、保護(hù)層等，保護(hù)層比較薄，產(chǎn)生的熱阻也比較小，因此保冷結(jié)構(gòu)表面溫度可以按照保冷層外表面溫度進(jìn)行計(jì)算，得出的計(jì)算結(jié)果就為防止外表面結(jié)構(gòu)結(jié)露的保冷層厚度。在計(jì)算保冷層外表面厚度時(shí)，需要根據(jù)給定的絕熱層表面溫度來(lái)對(duì)絕熱層厚度進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)金屬壁熱阻和管道內(nèi)表面熱阻可以不予考慮時(shí)，金屬壁表面溫度和介質(zhì)溫度相同，在不考慮金屬保護(hù)層絕熱的情況下，表面溫度就是保冷絕熱層外表面溫度。可以使用下述公式計(jì)算供排水管道的保冷絕熱層厚度：

3.2 送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為了提高電廠的通風(fēng)能力，設(shè)計(jì)采用為正壓送風(fēng)來(lái)提高新風(fēng)比例。送風(fēng)參數(shù)按照下述原則來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）通過(guò)通風(fēng)空調(diào)風(fēng)量將廠內(nèi)的余帶走，保證設(shè)備溫度恒定；（2）要求可以達(dá)到廠內(nèi)所有主要設(shè)備通風(fēng)換氣次數(shù)的規(guī)定要求；（3）為了保證工作場(chǎng)所環(huán)境的干燥，所有結(jié)露場(chǎng)所的風(fēng)速要求達(dá)到0.5m/s；（4）通風(fēng)要可以達(dá)到人體舒適度的要求，溫度控制在23℃～28℃，濕度控制在40%～60%之間，風(fēng)速要控制在0.2～0.5m/s之間；（5）盡可能使用通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的接力風(fēng)機(jī)、風(fēng)口、風(fēng)道等進(jìn)行通風(fēng)；（6）具有良好的節(jié)能性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在處理電站排水管道結(jié)露現(xiàn)象時(shí)，可以通過(guò)在管道外壁增設(shè)隔熱保溫層來(lái)防止出現(xiàn)結(jié)露的情況。在實(shí)際施工過(guò)程中，還需要使用式（3）來(lái)計(jì)算保冷層的厚度，并利用式（5）進(jìn)行核對(duì)，保證環(huán)境露點(diǎn)溫度低于給排水管道外壁表面的溫度，杜絕水電站供排水管道出現(xiàn)結(jié)露的情況，提高給排水管道運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：李成恩（1982-），男，四川成都人，長(zhǎng)江電力股份有限公司中級(jí)工程師，研究方向：供排水。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）