水電站供排水管道結(jié)露原因分析及處理方法研究

摘要：在水電站運行過程中，供排水管道的結(jié)露是一種常見情況，對設(shè)備的自動化運行以及設(shè)備的整潔性等均有很大的影響。文章首先對水電站供排水管出現(xiàn)結(jié)露對管道造成的影響進行了分析，然后對水電站供排水管出現(xiàn)結(jié)露的基本原理和主要原因進行了分析，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；通風系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV737 文章編號：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)常會遇到結(jié)露的情況，出現(xiàn)這種情況主要是因為管道系統(tǒng)濕度比較大、管道系統(tǒng)所處的環(huán)境溫度過高，導(dǎo)致管道外部的溫度比管道環(huán)境空氣露點溫度低造成的。出現(xiàn)管道結(jié)露后會對設(shè)備的整潔性以及設(shè)備的自動化程度造成比較大的影響，需要采取相應(yīng)的措施來處理結(jié)露。

1 供排水管道結(jié)露造成的影響

水電站運行過程中，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，當溫度差值過大時，管道外壁就有可能會產(chǎn)生結(jié)露的情況。長時間的結(jié)露會導(dǎo)致供排水管道對于地面下部出現(xiàn)白色碳酸鈣結(jié)晶，這些結(jié)晶會對設(shè)備的清潔性和自動化程度造成一定的影響，降低電站設(shè)備運行的安全性。同時結(jié)露降水過多時，地面會處于濕滑的狀態(tài)下，會增加設(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)露主要是因為冷熱空氣對流交換造成的。在管道對流換熱過程中，熱量的轉(zhuǎn)移需要利用流體來進行對流和導(dǎo)熱，因此管道對流換熱不僅是受對流規(guī)律的影響，同時還會受導(dǎo)熱規(guī)律的影響。對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，從運動學理論的角度來說，產(chǎn)生流動主要可以分為自由運動和受迫運動兩種。其中受迫運動下的對流屬于強制對流，是攪拌、風機等外力因素下對流體進行作用后產(chǎn)生的運動。自由運動指的是流體內(nèi)部因為各個部分冷熱不均勻而造成的運動，例如爐墻壁、暖氣片、供水管道周圍空氣產(chǎn)生的運動，這種情況下產(chǎn)生的對流換熱屬于自然對流換熱。通常情況下，當流體受迫運動時，流動速度要遠遠超過自由運動時的速度，因此相同流體受迫運動所產(chǎn)生的熱量也要遠遠超過自由運動時產(chǎn)生的熱量。在氣體運動過程中，由于自身具有一定的粘性，會在壁面產(chǎn)生摩擦，受摩擦作用的影響壁面四周會處于層流狀態(tài)下，隨著流速的不斷加快，氣體會產(chǎn)生相互干擾、相互擾動的旋渦，此時氣體會處于湍流的狀態(tài)下，層流底層的熱量會順著壁面線的方向傳遞熱量，湍流體的傳熱強度也要遠遠優(yōu)于層流的傳熱強度。當流體是給定的，流動速度越快，層流底層就越薄，產(chǎn)生的放熱量也就越大，放熱系數(shù)a也會隨之增加。當管道布置在室內(nèi)時，在不考慮風力因素和其他因素的情況下，可以使用下述公式計算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問題，并做好隔熱處理。

2.2 電站通風系統(tǒng)的影響

由于電站廠房主要使用機械進排風和自然進排風的方式進行通風。在實際運行過程中，主廠房會利用直流式的方式組織氣流。主送風系統(tǒng)會將自然風送入到主廠房的夾層、廠房發(fā)電機層、灌漿觀測廊道層、水輪基層，然后進入到主廠房下游側(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受到影響，會導(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)計重點

在對水電站供排水管道結(jié)露進行控制時，要以降低冷熱量對流交換為基本原則。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行絕熱，保證常溫環(huán)境下管道外部保護層的溫度大于環(huán)境的露點溫度。因為管道處在低溫的環(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)置標識層，所以設(shè)計水電站供排水管道防結(jié)露保護層時，需要綜合考慮防腐層、保護層、防潮層、保冷層、防銹層、標識層等方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

在設(shè)計水電站供排水管道隔熱體時，設(shè)計的重點是科學計算保冷層。需要在防止保冷層外表面不結(jié)露的情況下準確計算出保冷層的厚度，并計算出冷量的損失，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)露的原則對保冷層的厚度進行計算。因此在進行設(shè)計時，保冷層外表面的溫度至少要比環(huán)境露點溫度高出0.3℃，而根據(jù)英國的規(guī)定標準，保冷層外表面溫度要比環(huán)境露點溫度高0.56℃。由于我國地域廣袤，不同地區(qū)的氣象差異非常大，在對保冷層厚度進行計算時，主要使用經(jīng)濟厚度法進行計算，然后利用熱平衡法對外表面溫度進行校核，要求保冷層的外表面溫至少要比露點溫度高出0.3℃，以此來避免保冷層外表面結(jié)露，降低冷量的損失。而對于供排水管道來說，不需要對冷量的損失進行考慮，只需要使用表面溫度法對保冷層的厚度進行計算，就可以解決管道外表面結(jié)露的問題。

因為保冷結(jié)構(gòu)主要包括防潮層、防銹層、保護層等，保護層比較薄，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行計算，得出的計算結(jié)果就為防止外表面結(jié)構(gòu)結(jié)露的保冷層厚度。在計算保冷層外表面厚度時，需要根據(jù)給定的絕熱層表面溫度來對絕熱層厚度進行計算，當金屬壁熱阻和管道內(nèi)表面熱阻可以不予考慮時，金屬壁表面溫度和介質(zhì)溫度相同，在不考慮金屬保護層絕熱的情況下，表面溫度就是保冷絕熱層外表面溫度?？梢允褂孟率龉接嬎愎┡潘艿赖谋＠浣^熱層厚度：

3.2 送風系統(tǒng)的設(shè)計

為了提高電廠的通風能力，設(shè)計采用為正壓送風來提高新風比例。送風參數(shù)按照下述原則來進行設(shè)計：（1）通過通風空調(diào)風量將廠內(nèi)的余帶走，保證設(shè)備溫度恒定；（2）要求可以達到廠內(nèi)所有主要設(shè)備通風換氣次數(shù)的規(guī)定要求；（3）為了保證工作場所環(huán)境的干燥，所有結(jié)露場所的風速要求達到0.5m/s；（4）通風要可以達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，風速要控制在0.2～0.5m/s之間；（5）盡可能使用通風空調(diào)系統(tǒng)的接力風機、風口、風道等進行通風；（6）具有良好的節(jié)能性。

4 結(jié)語

綜上所述，在處理電站排水管道結(jié)露現(xiàn)象時，可以通過在管道外壁增設(shè)隔熱保溫層來防止出現(xiàn)結(jié)露的情況。在實際施工過程中，還需要使用式（3）來計算保冷層的厚度，并利用式（5）進行核對，保證環(huán)境露點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，提高給排水管道運行的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻

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

（責任編輯：秦遜玉）