蒸汽管道水擊的危害及預(yù)防消減措施

耿金劍（中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司）

一、蒸汽管道水擊現(xiàn)象及其危害

蒸汽管道水擊是蒸汽管道中一種非恒定流，蒸汽管道在剛投用時(shí)，如果疏水不充分，蒸汽中就會(huì)帶有凝結(jié)水。如果此時(shí)突然開(kāi)啟閥門(mén)，攜帶著凝結(jié)水的蒸汽會(huì)突然流動(dòng)起來(lái)，形成波浪，凝結(jié)水較多時(shí)會(huì)形成水塞。水塞被高速汽流推動(dòng)前進(jìn)，遇到彎頭或斷面據(jù)縮處，由于水的慣性和不可壓縮性，撞擊管壁，彎頭，閥門(mén)等管道附件，引起管道中流動(dòng)的流體壓力發(fā)生反復(fù)的、劇烈的周期性變化，這種現(xiàn)象稱為水擊又稱水錘。

蒸汽管道發(fā)生水擊時(shí)管道內(nèi)壓力會(huì)有一個(gè)劇烈的波動(dòng)，其值可達(dá)到額定工作壓力的數(shù)倍甚至上百倍，使管材及管道上的閥門(mén)及其他附件等承受巨大壓力，并發(fā)出強(qiáng)烈的噪聲，同時(shí)，高頻交變的壓力作用在管道上，加之沖擊的流體，使金屬表面被打擊出許多麻點(diǎn)。對(duì)管材、設(shè)備、管道附件等造成破壞，導(dǎo)致事故的發(fā)生。高頻交變的壓力也會(huì)引起管道振動(dòng)，易使管道支吊架發(fā)生位移或破壞。所以蒸汽管道水擊不僅增加了流體的流動(dòng)阻力，同時(shí)也嚴(yán)重危及到蒸汽管道系統(tǒng)及設(shè)備的安全運(yùn)行。

實(shí)例：

某電廠天然氣調(diào)壓站加熱單元投用時(shí)發(fā)生水擊事件

事件經(jīng)過(guò)：加熱單元采用低壓蒸汽做為加熱介質(zhì)，壓力0.4MPa、溫度215℃。蒸汽引自低壓蒸汽母管，進(jìn)汽在裝置界區(qū)處采用氣動(dòng)速斷閥，閥前與0.4MPa蒸汽母管的連接管線較長(zhǎng)，約40m，含9米高立管。在加熱單元試運(yùn)過(guò)程中，當(dāng)開(kāi)啟進(jìn)汽速斷閥后，發(fā)生蒸汽管道水擊事故，管道發(fā)生縱向劇烈振動(dòng)并伴有巨大噪音。導(dǎo)致管道支架松動(dòng)，進(jìn)汽速斷閥儀表風(fēng)管線破損，使進(jìn)汽無(wú)法切斷。

事件原因：1.由于處在蒸汽管道盲端，加之管道散熱效應(yīng)使蒸汽凝結(jié)，凝結(jié)水積聚在此間管段。由于此間管段未設(shè)置疏水器，使的凝結(jié)水無(wú)法排除。

2.由于加熱蒸汽進(jìn)汽界區(qū)閥為速斷閥，只能全開(kāi)、全關(guān)，無(wú)法在投用過(guò)程中做到緩慢進(jìn)汽，暖管疏水，使得汽流帶動(dòng)凝結(jié)水瞬間流動(dòng)起來(lái)，當(dāng)汽液混合體遇到阻構(gòu)件如彎頭（存在7處）、閥門(mén)（流體斷面發(fā)生變化處）等發(fā)生水擊。

3.由于進(jìn)汽速斷閥是氣關(guān)閥（儀表風(fēng)通閥門(mén)關(guān)，儀表風(fēng)斷閥門(mén)開(kāi)），管道劇烈振動(dòng)使進(jìn)汽速斷閥儀表風(fēng)管線破壞，導(dǎo)致進(jìn)汽速斷閥保持常開(kāi)，無(wú)法關(guān)閉。

二、蒸汽管道水擊產(chǎn)生的原因

1.蒸汽管線設(shè)計(jì)不合理，在本應(yīng)該設(shè)置疏水器及導(dǎo)淋閥的位置，如管道末端、管線低點(diǎn)、長(zhǎng)距離輸送管道每隔30-50米等處沒(méi)有設(shè)置相應(yīng)設(shè)備，導(dǎo)致凝液積聚，無(wú)法排除。

2.疏水器選型過(guò)小，疏水管線直徑選型過(guò)小，均會(huì)使產(chǎn)生的凝結(jié)水不能及時(shí)排除，導(dǎo)致水擊。

3.蒸汽溫度突降，導(dǎo)致蒸汽過(guò)熱度降低，產(chǎn)生的凝結(jié)水不能及時(shí)排除。

4.運(yùn)行的蒸汽管道停運(yùn)后相應(yīng)疏水沒(méi)有及時(shí)開(kāi)啟或開(kāi)度不足，在相關(guān)聯(lián)的進(jìn)汽閥門(mén)未關(guān)閉嚴(yán)密情況下，漏入停運(yùn)管道內(nèi)的蒸汽逐漸冷卻為水并積聚在管道中，在投用過(guò)程中，若疏水不充分，管道將發(fā)生水擊。

5.操作不當(dāng)，投用蒸汽管線時(shí)進(jìn)汽閥開(kāi)啟過(guò)快、開(kāi)度過(guò)大，或暖管不充分。

三、蒸汽管道水擊的預(yù)防措施

1.對(duì)于不經(jīng)常流通的蒸汽管道末端、管段低點(diǎn)和蒸汽引出管界區(qū)閥前應(yīng)設(shè)置疏水器及導(dǎo)淋，使得管道中形成的凝液能夠隨時(shí)排除及啟動(dòng)時(shí)排出凝液。從根本上消除水擊之源：凝液。

2.疏水管路及疏水器應(yīng)合理設(shè)計(jì)、合理選型，以確保凝結(jié)水能全部排除。

3.監(jiān)控蒸汽參數(shù)的變化，尤其是對(duì)蒸汽溫度的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常降溫，及時(shí)聯(lián)系相關(guān)單位調(diào)整，及時(shí)開(kāi)啟或開(kāi)大管線疏水器及導(dǎo)淋閥。

4.停運(yùn)后的蒸汽管線相應(yīng)疏水器應(yīng)保持開(kāi)啟狀態(tài)，同時(shí)應(yīng)定期維護(hù)進(jìn)汽閥，確保其關(guān)閉嚴(yán)密，防止蒸汽漏入停運(yùn)蒸汽管線。

5.蒸汽進(jìn)汽閥應(yīng)選用調(diào)節(jié)閥或手動(dòng)閥，使操作員在投用蒸汽管路過(guò)程中，能夠控制進(jìn)汽量，進(jìn)行暖管操作，與啟動(dòng)導(dǎo)淋閥配合使用將管道內(nèi)凝液排除。

6.蒸汽管道由冷態(tài)備用狀態(tài)投入運(yùn)行時(shí)，操作人員應(yīng)全開(kāi)導(dǎo)淋閥，緩慢開(kāi)啟進(jìn)汽閥，保持較小開(kāi)度，進(jìn)行暖管操作，待管道壁溫升高，充分疏水后（評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)1：導(dǎo)淋見(jiàn)汽；2工質(zhì)或管壁溫度達(dá)到規(guī)定值），關(guān)閉導(dǎo)淋閥，投用疏水器，逐漸開(kāi)大進(jìn)汽閥。

實(shí)例：

前例中的水擊事件發(fā)生后，相關(guān)單位立即進(jìn)行改造

1.在進(jìn)汽速斷閥前加裝手動(dòng)閥，該閥布置在0.4MPa加熱蒸汽引出管的水平段位置，避免了在水平段之后的立管中凝結(jié)水的形成和積聚，并且可以在管線投用過(guò)程中控制進(jìn)汽量，確保暖管操作能夠正常進(jìn)行。

2.在速斷閥前加裝疏水器及導(dǎo)淋閥，疏水器可以連續(xù)不斷排出凝結(jié)水，導(dǎo)淋閥可以在投用過(guò)程中，配合進(jìn)行暖管操作。

3.規(guī)范加熱單元投用操作：全開(kāi)蒸汽管線導(dǎo)淋閥；確認(rèn)疏水器前手動(dòng)閥關(guān)閉；開(kāi)啟加熱蒸汽進(jìn)汽速斷閥；緩慢開(kāi)啟加熱蒸汽進(jìn)汽閥手動(dòng)閥，保持較小開(kāi)度，進(jìn)行管道暖管；待導(dǎo)淋閥見(jiàn)汽后，暖管完畢；開(kāi)啟疏水器前手動(dòng)閥，投用疏水器，確認(rèn)投用正常；關(guān)閉導(dǎo)淋閥；逐漸開(kāi)大加熱蒸汽進(jìn)汽手動(dòng)閥；確認(rèn)加熱介質(zhì)進(jìn)口，出口溫度及被加熱介質(zhì)天然氣出口溫度正常。

四、蒸汽管道發(fā)生水擊事故的處理方法

1.在蒸汽管道投運(yùn)過(guò)程中發(fā)生水擊時(shí)，可關(guān)小或關(guān)閉進(jìn)汽閥以控制適當(dāng)?shù)呐芩俣?，并及時(shí)開(kāi)啟蒸汽管道所有疏水閥、導(dǎo)淋閥。

2.投運(yùn)過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)疏水器或疏水管路疏水不暢，發(fā)生堵塞，手摸裸露處不燙手，則應(yīng)反復(fù)敲打，必要時(shí)更換。

3.停運(yùn)后的蒸汽管道發(fā)生水擊時(shí)，檢查相應(yīng)進(jìn)汽閥，確保其關(guān)閉嚴(yán)密，同時(shí)要檢查停運(yùn)蒸汽管道疏水器狀態(tài)，確保其處于開(kāi)啟狀態(tài)，

4.采用疏水母管制的系統(tǒng)，若疏水母管帶壓，就會(huì)導(dǎo)致疏水不暢，此時(shí)應(yīng)查明疏水母管帶壓原因，消除余壓。若其它管路的蒸汽通過(guò)疏水母管竄入停運(yùn)的蒸汽管道內(nèi)，管道的水擊程度就會(huì)加劇，此時(shí)應(yīng)疏通疏水母管，避免蒸汽沿疏水母管竄入停運(yùn)的蒸汽管道內(nèi)。