水擊——換熱系統的隱形炸彈
水擊是蒸汽系統中常見現象,它不僅損壞管道、閥門和設備，造成設備停機和影響生產，嚴重時還會引發安全事故。
最近,孚雷德考察的一些企業，涉及到化工、制藥、石化和電子行業，都存在蒸汽系統水擊問題，而且最嚴重的水擊都發生于熱交換系統。今天，孚雷德就換熱系統中的水擊問題與大家略作分享。
換熱系統的水擊現象發生在三個地方：系統蒸汽入口、換熱設備內、設備出口/冷凝水回收管。
換熱系統蒸汽入口發生的水擊
由于所供蒸汽往往都含水（過熱蒸汽除外），加上在管道輸送過程中的散熱冷凝，換熱系統的供汽管道中通常會含有冷凝水。當某個時刻因負載瞬間加大而蒸汽速度提高時，管道中的冷凝水會產生水浪，水浪在蒸汽的快速推動下朝著流向逐漸加大，當其升高至管道頂部而阻塞管道使水浪前后形成一道暫時性的水封時，它阻擋了蒸汽的通路，前后壓差變大，被前后較大的壓差推動高速加速前沖，像子彈出膛。而且,在高速前沖時，冷凝水的量愈來愈多，速度亦越來越快，最終撞擊到閥門、彎管或設備金屬壁就發生水擊現象。當系統停機后起機時，由于管道中冷凝水量大，蒸汽速度變化快，水擊往往會更嚴重。
供汽管道在冷凝水量較大時，尤其當冷凝水液位接近管道通徑的80%時（管道口徑比較小時容易發生），如果管道存在彎頭或裝有調節閥，即使負載穩定也會發生水擊。
換熱設備內的水擊
發生在換熱設備內部的水擊往往是由換熱設備內部積水所致。
失流問題引起的設備積水 失流是指疏水閥后的總背壓大于或等于換熱設備內蒸汽空間的壓力，導致設備內冷凝水無法排除而引起積水。換熱設備失流，主要有兩種可能：1）換熱面積過大引起失流。換熱設備的換熱面積過大時換熱能力提高，換熱器所需蒸汽壓力降低，導致換熱器內蒸汽壓力過低而引起失流，無法通過疏水閥正常排出冷凝水；2）二次側流體入口溫度升高/流量降低/出口設定溫度降低引起失流。這三種情況都回引起換熱系統負荷降低，使得控制閥關小以降低蒸汽的壓力，導致設備出口疏水閥前后壓差偏小而失流。
疏水閥選型問題引起換熱設備積水 疏水閥選型過小或疏水閥疏水溫度過低（如熱靜力型）也會導致換熱設備內部冷凝水不能及時排除而積水。
設備內部積水一定會引發水擊嗎？實踐證明，當設備下端的冷凝水溫度與蒸汽溫度相同時，不會有蒸汽被冷凝水冷凝，也沒有水擊發生；當冷凝水的溫度遠低于蒸汽溫度時，蒸汽接觸到低溫冷凝水時瞬間冷凝，只會產生很少蒸汽泡，幾乎不會產生水擊；當冷凝水與蒸汽溫差為20-30℃時，蒸汽被冷凝水冷凝速度較慢，蒸汽與冷凝水接觸時間較長，會有大量的汽泡聚集，當蒸汽達到冷凝點時，大量的蒸汽瞬間冷凝，大量汽泡破滅，其體積瞬間縮小幾百到上千倍，真空區瞬間形成，冷凝水會被高速吸到這個真空的空間，這樣就會形成水擊。
設備出口/冷凝水回收管水擊
設備失流引起出口水擊發生 當設備存在失流時，冷凝水無法排除導致內部積水，二次側溫度降低，蒸汽調節閥開度增大使蒸汽壓力瞬間提升，推動設備內冷凝水沖擊下游閥門、管道，形成水擊，尤其當冷凝水管道存在直角連接方式時水擊會更為嚴重。
二次蒸汽引起水擊 由于壓力的降低，疏水閥出口的冷凝水會發生閃蒸，因此，在冷凝水回收管線中往往水、汽兩相共存。有時，在冷凝水液面下會存在因二次蒸汽產生的汽泡（例如，當疏水閥出口管線連接到冷凝水主管線的下端時），當冷凝水回收管線的溫度低于疏水閥出口二次蒸汽的溫度時，回收管線中的冷凝水就會冷卻這些汽泡使其破裂，汽泡的破裂使得冷凝水中瞬間形成空心區，空心區周圍的冷凝水就會沖向該區域，導致水擊的形成。另外，在水-汽兩相系統中，蒸汽的速度達到水的10倍。與供汽管道內發生的情形類似，如果冷凝水形成的水浪升高至管道頂部而阻塞管道，冷凝水水浪的前后就會形成一道暫時性的水封，它阻擋了蒸汽的通過，使得水封后的壓力下降，水封前后的壓差推動冷凝水水封高速加速前沖，形成水擊。
水擊危及設備、廠房和人員安全，就像換熱系統中的一枚隱性炸彈，解除它彈刻不容緩！