蒸汽管道水击的危害及预防消减措施

2014-08-15耿金剑中国石油四川石化有限责任公司

化工管理 2014年23期

耿金剑（中国石油四川石化有限责任公司）

一、蒸汽管道水击现象及其危害

蒸汽管道水击是蒸汽管道中一种非恒定流，蒸汽管道在刚投用时，如果疏水不充分，蒸汽中就会带有凝结水。如果此时突然开启阀门，携带着凝结水的蒸汽会突然流动起来，形成波浪，凝结水较多时会形成水塞。水塞被高速汽流推动前进，遇到弯头或断面据缩处，由于水的惯性和不可压缩性，撞击管壁，弯头，阀门等管道附件，引起管道中流动的流体压力发生反复的、剧烈的周期性变化，这种现象称为水击又称水锤。

蒸汽管道发生水击时管道内压力会有一个剧烈的波动，其值可达到额定工作压力的数倍甚至上百倍，使管材及管道上的阀门及其他附件等承受巨大压力，并发出强烈的噪声，同时，高频交变的压力作用在管道上，加之冲击的流体，使金属表面被打击出许多麻点。对管材、设备、管道附件等造成破坏，导致事故的发生。高频交变的压力也会引起管道振动，易使管道支吊架发生位移或破坏。所以蒸汽管道水击不仅增加了流体的流动阻力，同时也严重危及到蒸汽管道系统及设备的安全运行。

实例：

某电厂天然气调压站加热单元投用时发生水击事件

事件经过：加热单元采用低压蒸汽做为加热介质，压力0.4MPa、温度215℃。蒸汽引自低压蒸汽母管，进汽在装置界区处采用气动速断阀，阀前与0.4MPa蒸汽母管的连接管线较长，约40m，含9米高立管。在加热单元试运过程中，当开启进汽速断阀后，发生蒸汽管道水击事故，管道发生纵向剧烈振动并伴有巨大噪音。导致管道支架松动，进汽速断阀仪表风管线破损，使进汽无法切断。

事件原因：1.由于处在蒸汽管道盲端，加之管道散热效应使蒸汽凝结，凝结水积聚在此间管段。由于此间管段未设置疏水器，使的凝结水无法排除。

2.由于加热蒸汽进汽界区阀为速断阀，只能全开、全关，无法在投用过程中做到缓慢进汽，暖管疏水，使得汽流带动凝结水瞬间流动起来，当汽液混合体遇到阻构件如弯头（存在7处）、阀门（流体断面发生变化处）等发生水击。

3.由于进汽速断阀是气关阀（仪表风通阀门关，仪表风断阀门开），管道剧烈振动使进汽速断阀仪表风管线破坏，导致进汽速断阀保持常开，无法关闭。

二、蒸汽管道水击产生的原因

1.蒸汽管线设计不合理，在本应该设置疏水器及导淋阀的位置，如管道末端、管线低点、长距离输送管道每隔30-50米等处没有设置相应设备，导致凝液积聚，无法排除。

2.疏水器选型过小，疏水管线直径选型过小，均会使产生的凝结水不能及时排除，导致水击。

3.蒸汽温度突降，导致蒸汽过热度降低，产生的凝结水不能及时排除。

4.运行的蒸汽管道停运后相应疏水没有及时开启或开度不足，在相关联的进汽阀门未关闭严密情况下，漏入停运管道内的蒸汽逐渐冷却为水并积聚在管道中，在投用过程中，若疏水不充分，管道将发生水击。

5.操作不当，投用蒸汽管线时进汽阀开启过快、开度过大，或暖管不充分。

三、蒸汽管道水击的预防措施

1.对于不经常流通的蒸汽管道末端、管段低点和蒸汽引出管界区阀前应设置疏水器及导淋，使得管道中形成的凝液能够随时排除及启动时排出凝液。从根本上消除水击之源：凝液。

2.疏水管路及疏水器应合理设计、合理选型，以确保凝结水能全部排除。

3.监控蒸汽参数的变化，尤其是对蒸汽温度的监视，发现异常降温，及时联系相关单位调整，及时开启或开大管线疏水器及导淋阀。

4.停运后的蒸汽管线相应疏水器应保持开启状态，同时应定期维护进汽阀，确保其关闭严密，防止蒸汽漏入停运蒸汽管线。

5.蒸汽进汽阀应选用调节阀或手动阀，使操作员在投用蒸汽管路过程中，能够控制进汽量，进行暖管操作，与启动导淋阀配合使用将管道内凝液排除。

6.蒸汽管道由冷态备用状态投入运行时，操作人员应全开导淋阀，缓慢开启进汽阀，保持较小开度，进行暖管操作，待管道壁温升高，充分疏水后（评判标准1：导淋见汽；2工质或管壁温度达到规定值），关闭导淋阀，投用疏水器，逐渐开大进汽阀。

实例：

前例中的水击事件发生后，相关单位立即进行改造

1.在进汽速断阀前加装手动阀，该阀布置在0.4MPa加热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结水的形成和积聚，并且可以在管线投用过程中控制进汽量，确保暖管操作能够正常进行。

2.在速断阀前加装疏水器及导淋阀，疏水器可以连续不断排出凝结水，导淋阀可以在投用过程中，配合进行暖管操作。

3.规范加热单元投用操作：全开蒸汽管线导淋阀；确认疏水器前手动阀关闭；开启加热蒸汽进汽速断阀；缓慢开启加热蒸汽进汽阀手动阀，保持较小开度，进行管道暖管；待导淋阀见汽后，暖管完毕；开启疏水器前手动阀，投用疏水器，确认投用正常；关闭导淋阀；逐渐开大加热蒸汽进汽手动阀；确认加热介质进口，出口温度及被加热介质天然气出口温度正常。