在打開或關閉排水閥門后，你是否會聽到“bang”的水擊的聲音？這種聲響是水錘在水系統(tǒng)中的聲響。在工廠中，當疏水泵開啟或關閉，排空氣閥突然關閉都有可能發(fā)生水錘這種情況。

當然水錘不僅發(fā)生在水系統(tǒng)中，也同樣會發(fā)生在蒸汽系統(tǒng)和冷凝水回收系統(tǒng)中（如：水循環(huán)系統(tǒng)）。

水錘的危害

當蒸汽分配給蒸汽管路或進入設備時，你會聽到金屬的“bang,bang,bang”聲響，更甚至有時候伴隨著管道的振動發(fā)出“boom”的聲響。大多的蒸汽使用用戶都會發(fā)生類似的情況。

當有水錘發(fā)出，會瞬間產生超過10MPa壓力在管道內。

這會使管道、設備或機房產生嚴重的影響，這不僅會損壞連接接頭的墊片，而且還會造成法蘭與閥體本身的損壞。

水錘所造成的管道破損

類似這樣的情況，當閥門損壞，大量的蒸汽或高溫冷凝水噴出，這樣可能造成嚴重的事故。更甚至會有人員死亡的事情發(fā)生。盡管如此，許多蒸汽用戶都無法確切的找出發(fā)生的原因與預防的方法，不知道如何應對這個問題。

水錘現象：機械

蒸汽系統(tǒng)中和冷凝水回收系統(tǒng)中發(fā)生的水錘，通常分為兩大類：

1、高速的冷凝水突然進入管道內

2、蒸汽急速冷凝，發(fā)生相互撞擊

高速的冷凝水產生水錘

在蒸汽主管上由于輻射散熱的原因，會產生冷凝水。蒸汽在管道內高速的流動從而帶動冷凝水一起流動造成漣漪。通過這種情況，隨著蒸汽的帶動冷凝水在管道內慢慢形成了一定的規(guī)模。這個就類似于由于強風而形成巨大的浪。

在這種情況下，水錘現象發(fā)生是當冷凝水猛烈的撞擊到彎頭或一個關閉著的閥門。

由于蒸汽的突然冷凝造成了水錘

當蒸汽損失了熱量，它會轉變成冷凝水，其體積會比蒸汽小1000倍。因此當蒸汽進入接觸到低溫冷凝水從而發(fā)生冷凝，蒸汽的體積立刻發(fā)生巨大的變化。

當蒸汽在冷凝過程中，由于體積減小會暫時形成真空狀態(tài)，因此管道內的冷凝水會被吸到這個真空的空間。這種情況就會形成水錘，冷凝水在管道內形成浪涌互相的撞擊。

簡而言之，管道內的低溫冷凝水與蒸汽混合是非常危險的。但這樣的情況又是非常普遍的，像在冷凝水回收系統(tǒng)中或類似的系統(tǒng)，這種是一種非常難以解決的水錘形式。

值得注意的是這種類型的水錘形式不僅僅出現在冷凝水回收系統(tǒng)中，也同樣會發(fā)生在蒸汽配送管道和蒸汽使用設備中。

以上所提及的兩大類型水錘都會產生巨大的破壞，但相對而言第二種形式的水錘發(fā)生的頻率更高。

冷凝水的問題是如何影響水錘的？

曾經，普遍認為越是低溫的低溫的冷凝水越可能造成嚴重的水錘。然而，實驗表明當冷凝水的溫度略低于蒸汽溫度時會對水錘的形成造成最大的影響。

更確切的講，假設當蒸汽溫度為100℃，冷凝水溫度處于70℃—80℃時產生水錘的幾率要大于冷凝水溫度處于50℃—60℃時。

事實上，水錘所造成的影響是通過計算得出的數據。這個計算結果可以顯示出水錘的強度與蒸汽冷凝的體積的關系。（蒸汽塊）

通過三個圖表我們可以看出冷凝水的溫度情況：

1、左邊的圖表：蒸汽接觸到低溫的冷凝水立刻發(fā)生冷凝現象。如這種情況，當有水錘發(fā)生時也只會產生小的蒸汽泡，不會形成大的蒸汽塊，因此只會形成小型的水錘。

2、中間的圖表是最大的隱患。由于冷凝水與蒸汽的溫差相對較小，在20—30℃之間。因此冷凝水不會馬上冷凝，但通過逐步的累積，當蒸汽到達冷凝點時，全部的蒸汽會立刻發(fā)生冷凝。由于緩慢的冷凝時間，從而使蒸汽與冷凝水接觸的時間很長，會產生大量的蒸汽泡，形成大型的水錘。

3、右邊的圖表：蒸汽與冷凝水接觸時的溫度相同。在這種情況下，不會有蒸汽冷凝的情況發(fā)生同時也不會產生水錘。這一情況證明了當飽和冷凝水排出疏水閥時的溫度與閃蒸的溫度相同時，是不會產生水錘的。

從而我們證實了當冷凝水的溫度處于70℃至80℃之間時，會形成巨大的“蒸汽塊”同時產生大型水錘。

水錘：原因與位置

水錘所產生的巨大破壞力足以立刻損壞閥門等或造成較小的傷害，持續(xù)很長一段時間。無論哪種情況，這兩種情況都可能導致嚴重的事故，因此必須采取對策。

找出原因與位置的重要性

當試圖防止水錘，確定它的位置和發(fā)生時間是重要的，但更重要是要找出形成水錘的原因。

兩個建議，你可能會聽到工廠周圍的聲音，如果有水錘發(fā)生請立刻關閉截止閥并且操作時需要緩慢的關閉截止閥。

立刻關閉閥門就可切斷蒸汽的流動，水錘就可能停止。操作時需要緩慢的關閉截止閥，這有兩個目的。

1、為了減慢蒸汽的流速，這可以消弱慣性力因此減少了產生在管道內的影響。

2、為了防止過多的冷凝水，所以需要限制冷凝水的流量。

通過緩慢的打開截止閥，冷凝水的流速不會很快。這會有效的防止第一種形式的水錘發(fā)生，即高速的冷凝水在管道內撞擊。

如果慢慢的操作截止閥不起作用？

閥門關閉后，水錘停止了

閥門關閉后，水錘沒有停止

如閥門緩慢的關閉并且已經切斷蒸汽，水錘仍然沒有停止，那么就說明這是第二種形式的水錘，即蒸汽突然的冷凝形成的水錘現象。

“波浪”是導致這種類型水錘的原因。局部形成冷凝水波浪或“蒸汽塊”，從而形成了水錘。這種形式的水錘，由于形成許多“蒸汽塊”從而增加了水錘的沖擊力。

水錘引起的波浪

“蒸汽塊”被獨立分開，同時當管道內的冷凝水液位足夠的高，波浪會帶起冷凝水沖擊管道壁。實驗表明當管道內的冷凝水液位接近管道的80%就會形成水錘。

在蒸汽配送管道內的水錘

在蒸汽配送管道中會發(fā)生水錘，通常是第一次提供蒸汽時。先前所提到過的方法緩慢的關閉閥門能夠有效的去除由于管道內冷凝水液位過高形成的水錘。但這種方法對去除由于蒸汽突然冷凝所造成的水錘形式沒有太大的效果。

由于是冷凝水是引起這兩類水錘的關鍵，所以去除冷凝水是解決這兩類水錘發(fā)生最有效的解決方案。蒸汽疏水閥的正確安裝至關重要，這樣可以瞬間連續(xù)的排放出蒸汽配送管道內的冷凝水。

如果已經按照建議的位置安裝了蒸汽疏水閥，但水錘的現在仍然存在。那么最有可能的原因之一是：管道安裝的傾斜度不正確。如果管道安裝的傾斜度不正確，那么冷凝水就不能正常的流入疏水閥，從而在某些位置形成高液位的冷凝水。

長距離的蒸汽配送管道，只要稍微上升一點就可以導致水錘。當在安裝蒸汽管道時，需使用水平儀反復測量管道的傾斜度。

水錘造成的其他原因是冷凝水積存分配管線的末端。這只是水錘發(fā)生的一部分原因。為了真正的消除這個問題，需要對其整套的管道系統(tǒng)進行檢測找到確切的原因并且制定適當的對策。

冷凝水傳送管道發(fā)生的水錘

冷凝水傳送管道發(fā)生的水錘通常是由低溫冷凝水和高溫蒸汽混合導致的。通常是由管道內閃蒸汽和冷凝水形成的。

這種現象發(fā)生在由較大壓降的冷凝水傳送管道，或發(fā)生在傳送管離閃蒸罐較勁的地方。這種情況下，高溫閃蒸汽會進入到低壓的冷凝水傳送管從而發(fā)生水錘。

由于此管道的功能就是傳送冷凝水，所以對于這種類型的水錘，不能將冷凝水從管道中移出。這種類型的水錘沒有辦法徹底消除，只能減少其影響。

現象和對策

冷凝水傳送管道在很多情況下都會發(fā)生水錘，最根本是由蒸汽的突然閃蒸而導致的。以下是最常發(fā)生的三種情況。

1、當兩條傳送管道匯總時，高溫閃蒸汽會混合低溫冷凝水一同進入。如果沒有大型的集水罐，蒸汽會立刻與冷凝水撞擊，產生一個小的蒸汽旋流，造成了“Chugging”。這個名字是由聲響產生的方式衍生而來的，但是此不正常的聲響卻造成了一定問題。

解決方法

在這個匯合點，可以在管道上加裝一個消音器，或者在管道的末端鉆一個小孔，可以讓蒸汽在匯合點變成小的泡沫。

倒流

這種由倒流造成的水錘最終原因是冷凝水傳送管道內低溫冷凝水的波動引起的，在工廠內很常見。

此問題的對策是加裝一個止回閥，防止蒸汽倒流。但是，如果安裝位置不對或者止回閥的形式不對，都會影響其效果。

高溫蒸汽和低溫冷凝水共同進入集水罐

這是冷凝水傳送管道最常發(fā)生的情況。通常發(fā)生在高溫閃蒸汽和低溫冷凝水匯合的地方。與倒流導致的水錘不同，蒸汽和冷凝水是從不同的方向通過管道發(fā)生撞擊而導致水錘。這是由于高溫蒸汽和低溫冷凝水共同進入集水罐導致的。

如同倒流導致的水錘問題，水錘可能發(fā)生在運輸管道的上游距離很遠的地方。如果是這種情況，查明原因就會變得比較困難。

此方法是很復雜的。必須首先確認冷凝水與管道的溫度差，然后采取一些必要的措施，如從管道的垂直剖面連接一根管道。

針對這三類的水錘發(fā)生，主要有以下建議：

1、確保集水罐的尺寸沒有過大  

2、攔截了蒸汽（如：閃蒸汽）這是造成故障的原因之一，又或者是連接到不同的管線上所造成的

3、只要有可能，不應過近安裝高溫蒸汽管道與低溫冷凝水管道，避免高溫蒸汽管道對冷凝水管道產生影響。

注意：當冷凝水傳送管道內發(fā)生水錘現象，有些情況是管道本身的原因。這樣使預測水錘發(fā)生的時間和情況變得很困難。因此只有當問題出現的時候通過經常的觀察。另外，如果當造成水錘的原因是很遠的設備或是季節(jié)性操作的工藝，那么就需要更多的經驗與長時間的觀察來找出原因與預防措施。

大型的水錘是非常危險的，每個人清楚需要找出對策用于防止這類水錘的發(fā)生。可另一方面，小型的水錘通常會被人們所忽視。盡管需要很長的時間，但小型的水錘也經常會導致設備損壞。因此做好完全的預防水錘的對策是至關重要的。