蒸汽管道水擊的危害及預防消減措施

耿金劍（中國石油四川石化有限責任公司）

一、蒸汽管道水擊現象及其危害

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，如果疏水不充分，蒸汽中就會帶有凝結水。如果此時突然開啟閥門，攜帶著凝結水的蒸汽會突然流動起來，形成波浪，凝結水較多時會形成水塞。水塞被高速汽流推動前進，遇到彎頭或斷面據縮處，由于水的慣性和不可壓縮性，撞擊管壁，彎頭，閥門等管道附件，引起管道中流動的流體壓力發生反復的、劇烈的周期性變化，這種現象稱為水擊又稱水錘。

蒸汽管道發生水擊時管道內壓力會有一個劇烈的波動，其值可達到額定工作壓力的數倍甚至上百倍，使管材及管道上的閥門及其他附件等承受巨大壓力，并發出強烈的噪聲，同時，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。對管材、設備、管道附件等造成破壞，導致事故的發生。高頻交變的壓力也會引起管道振動，易使管道支吊架發生位移或破壞。所以蒸汽管道水擊不僅增加了流體的流動阻力，同時也嚴重危及到蒸汽管道系統及設備的安全運行。

實例：

某電廠天然氣調壓站加熱單元投用時發生水擊事件

事件經過：加熱單元采用低壓蒸汽做為加熱介質，壓力0.4MPa、溫度215℃。蒸汽引自低壓蒸汽母管，進汽在裝置界區處采用氣動速斷閥，閥前與0.4MPa蒸汽母管的連接管線較長，約40m，含9米高立管。在加熱單元試運過程中，當開啟進汽速斷閥后，發生蒸汽管道水擊事故，管道發生縱向劇烈振動并伴有巨大噪音。導致管道支架松動，進汽速斷閥儀表風管線破損，使進汽無法切斷。

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

2.由于加熱蒸汽進汽界區閥為速斷閥，只能全開、全關，無法在投用過程中做到緩慢進汽，暖管疏水，使得汽流帶動凝結水瞬間流動起來，當汽液混合體遇到阻構件如彎頭（存在7處）、閥門（流體斷面發生變化處）等發生水擊。

3.由于進汽速斷閥是氣關閥（儀表風通閥門關，儀表風斷閥門開），管道劇烈振動使進汽速斷閥儀表風管線破壞，導致進汽速斷閥保持常開，無法關閉。

二、蒸汽管道水擊產生的原因

1.蒸汽管線設計不合理，在本應該設置疏水器及導淋閥的位置，如管道末端、管線低點、長距離輸送管道每隔30-50米等處沒有設置相應設備，導致凝液積聚，無法排除。

2.疏水器選型過小，疏水管線直徑選型過小，均會使產生的凝結水不能及時排除，導致水擊。

3.蒸汽溫度突降，導致蒸汽過熱度降低，產生的凝結水不能及時排除。

4.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，在投用過程中，若疏水不充分，管道將發生水擊。

5.操作不當，投用蒸汽管線時進汽閥開啟過快、開度過大，或暖管不充分。

三、蒸汽管道水擊的預防措施

1.對于不經常流通的蒸汽管道末端、管段低點和蒸汽引出管界區閥前應設置疏水器及導淋，使得管道中形成的凝液能夠隨時排除及啟動時排出凝液。從根本上消除水擊之源：凝液。

2.疏水管路及疏水器應合理設計、合理選型，以確保凝結水能全部排除。

3.監控蒸汽參數的變化，尤其是對蒸汽溫度的監視，發現異常降溫，及時聯系相關單位調整，及時開啟或開大管線疏水器及導淋閥。

4.停運后的蒸汽管線相應疏水器應保持開啟狀態，同時應定期維護進汽閥，確保其關閉嚴密，防止蒸汽漏入停運蒸汽管線。

5.蒸汽進汽閥應選用調節閥或手動閥，使操作員在投用蒸汽管路過程中，能夠控制進汽量，進行暖管操作，與啟動導淋閥配合使用將管道內凝液排除。

6.蒸汽管道由冷態備用狀態投入運行時，操作人員應全開導淋閥，緩慢開啟進汽閥，保持較小開度，進行暖管操作，待管道壁溫升高，充分疏水后（評判標準1：導淋見汽；2工質或管壁溫度達到規定值），關閉導淋閥，投用疏水器，逐漸開大進汽閥。

實例：

前例中的水擊事件發生后，相關單位立即進行改造

1.在進汽速斷閥前加裝手動閥，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水的形成和積聚，并且可以在管線投用過程中控制進汽量，確保暖管操作能夠正常進行。

2.在速斷閥前加裝疏水器及導淋閥，疏水器可以連續不斷排出凝結水，導淋閥可以在投用過程中，配合進行暖管操作。

3.規范加熱單元投用操作：全開蒸汽管線導淋閥；確認疏水器前手動閥關閉；開啟加熱蒸汽進汽速斷閥；緩慢開啟加熱蒸汽進汽閥手動閥，保持較小開度，進行管道暖管；待導淋閥見汽后，暖管完畢；開啟疏水器前手動閥，投用疏水器，確認投用正常；關閉導淋閥；逐漸開大加熱蒸汽進汽手動閥；確認加熱介質進口，出口溫度及被加熱介質天然氣出口溫度正常。

四、蒸汽管道發生水擊事故的處理方法

1.在蒸汽管道投運過程中發生水擊時，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所有疏水閥、導淋閥。

2.投運過程中若發現疏水器或疏水管路疏水不暢，發生堵塞，手摸裸露處不燙手，則應反復敲打，必要時更換。

3.停運后的蒸汽管道發生水擊時，檢查相應進汽閥，確保其關閉嚴密，同時要檢查停運蒸汽管道疏水器狀態，確保其處于開啟狀態，

4.采用疏水母管制的系統，若疏水母管帶壓，就會導致疏水不暢，此時應查明疏水母管帶壓原因，消除余壓。若其它管路的蒸汽通過疏水母管竄入停運的蒸汽管道內，管道的水擊程度就會加劇，此時應疏通疏水母管，避免蒸汽沿疏水母管竄入停運的蒸汽管道內。