什么是水锤？

在打开或关闭排水阀门后，你是否会听到“bang”的水击的声音？这种声响是水锤在水系统中的声响。在工厂中，当疏水泵开启或关闭，排空气阀突然关闭都有可能发生水锤这种情况。

当然水锤不仅发生在水系统中，也同样会发生在蒸汽系统和冷凝水回收系统中（如：水循环系统）。

水锤的危害

当蒸汽分配给蒸汽管路或进入设备时，你会听到金属的“bang,bang,bang”声响，更甚至有时候伴随着管道的振动发出“boom”的声响。大多的蒸汽使用用户都会发生类似的情况。

当有水锤发出，会瞬间产生超过10MPa压力在管道内。

这会使管道、设备或机房产生严重的影响，这不仅会损坏连接接头的垫片，而且还会造成法兰与阀体本身的损坏。

水锤所造成的管道破损

类似这样的情况，当阀门损坏，大量的蒸汽或高温冷凝水喷出，这样可能造成严重的事故。更甚至会有人员死亡的事情发生。尽管如此，许多蒸汽用户都无法确切的找出发生的原因与预防的方法，不知道如何应对这个问题。

水锤现象：机械

蒸汽系统中和冷凝水回收系统中发生的水锤，通常分为两大类：

1、高速的冷凝水突然进入管道内

2、蒸汽急速冷凝，发生相互撞击

高速的冷凝水产生水锤

在蒸汽主管上由于辐射散热的原因，会产生冷凝水。蒸汽在管道内高速的流动从而带动冷凝水一起流动造成涟漪。通过这种情况，随着蒸汽的带动冷凝水在管道内慢慢形成了一定的规模。这个就类似于由于强风而形成巨大的浪。

在这种情况下，水锤现象发生是当冷凝水猛烈的撞击到弯头或一个关闭着的阀门。

由于蒸汽的突然冷凝造成了水锤

当蒸汽损失了热量，它会转变成冷凝水，其体积会比蒸汽小1000倍。因此当蒸汽进入接触到低温冷凝水从而发生冷凝，蒸汽的体积立刻发生巨大的变化。

当蒸汽在冷凝过程中，由于体积减小会暂时形成真空状态，因此管道内的冷凝水会被吸到这个真空的空间。这种情况就会形成水锤，冷凝水在管道内形成浪涌互相的撞击。

简而言之，管道内的低温冷凝水与蒸汽混合是非常危险的。但这样的情况又是非常普遍的，像在冷凝水回收系统中或类似的系统，这种是一种非常难以解决的水锤形式。

值得注意的是这种类型的水锤形式不仅仅出现在冷凝水回收系统中，也同样会发生在蒸汽配送管道和蒸汽使用设备中。

以上所提及的两大类型水锤都会产生巨大的破坏，但相对而言第二种形式的水锤发生的频率更高。

冷凝水的问题是如何影响水锤的？

曾经，普遍认为越是低温的低温的冷凝水越可能造成严重的水锤。然而，实验表明当冷凝水的温度略低于蒸汽温度时会对水锤的形成造成最大的影响。

更确切的讲，假设当蒸汽温度为100℃，冷凝水温度处于70℃—80℃时产生水锤的几率要大于冷凝水温度处于50℃—60℃时。

事实上，水锤所造成的影响是通过计算得出的数据。这个计算结果可以显示出水锤的强度与蒸汽冷凝的体积的关系。（蒸汽块）

通过三个图表我们可以看出冷凝水的温度情况：

1、左边的图表：蒸汽接触到低温的冷凝水立刻发生冷凝现象。如这种情况，当有水锤发生时也只会产生小的蒸汽泡，不会形成大的蒸汽块，因此只会形成小型的水锤。

2、中间的图表是最大的隐患。由于冷凝水与蒸汽的温差相对较小，在20—30℃之间。因此冷凝水不会马上冷凝，但通过逐步的累积，当蒸汽到达冷凝点时，全部的蒸汽会立刻发生冷凝。由于缓慢的冷凝时间，从而使蒸汽与冷凝水接触的时间很长，会产生大量的蒸汽泡，形成大型的水锤。

3、右边的图表：蒸汽与冷凝水接触时的温度相同。在这种情况下，不会有蒸汽冷凝的情况发生同时也不会产生水锤。这一情况证明了当饱和冷凝水排出疏水阀时的温度与闪蒸的温度相同时，是不会产生水锤的。

从而我们证实了当冷凝水的温度处于70℃至80℃之间时，会形成巨大的“蒸汽块”同时产生大型水锤。

水锤：原因与位置

水锤所产生的巨大破坏力足以立刻损坏阀门等或造成较小的伤害，持续很长一段时间。无论哪种情况，这两种情况都可能导致严重的事故，因此必须采取对策。

找出原因与位置的重要性

当试图防止水锤，确定它的位置和发生时间是重要的，但更重要是要找出形成水锤的原因。

两个建议，你可能会听到工厂周围的声音，如果有水锤发生请立刻关闭截止阀并且操作时需要缓慢的关闭截止阀。

立刻关闭阀门就可切断蒸汽的流动，水锤就可能停止。操作时需要缓慢的关闭截止阀，这有两个目的。

1、为了减慢蒸汽的流速，这可以消弱惯性力因此减少了产生在管道内的影响。

2、为了防止过多的冷凝水，所以需要限制冷凝水的流量。

通过缓慢的打开截止阀，冷凝水的流速不会很快。这会有效的防止第一种形式的水锤发生，即高速的冷凝水在管道内撞击。

如果慢慢的操作截止阀不起作用？

阀门关闭后，水锤停止了

阀门关闭后，水锤没有停止

如阀门缓慢的关闭并且已经切断蒸汽，水锤仍然没有停止，那么就说明这是第二种形式的水锤，即蒸汽突然的冷凝形成的水锤现象。

“波浪”是导致这种类型水锤的原因。局部形成冷凝水波浪或“蒸汽块”，从而形成了水锤。这种形式的水锤，由于形成许多“蒸汽块”从而增加了水锤的冲击力。

水锤引起的波浪

“蒸汽块”被独立分开，同时当管道内的冷凝水液位足够的高，波浪会带起冷凝水冲击管道壁。实验表明当管道内的冷凝水液位接近管道的80%就会形成水锤。

在蒸汽配送管道内的水锤

在蒸汽配送管道中会发生水锤，通常是第一次提供蒸汽时。先前所提到过的方法缓慢的关闭阀门能够有效的去除由于管道内冷凝水液位过高形成的水锤。但这种方法对去除由于蒸汽突然冷凝所造成的水锤形式没有太大的效果。

由于是冷凝水是引起这两类水锤的关键，所以去除冷凝水是解决这两类水锤发生最有效的解决方案。蒸汽疏水阀的正确安装至关重要，这样可以瞬间连续的排放出蒸汽配送管道内的冷凝水。

如果已经按照建议的位置安装了蒸汽疏水阀，但水锤的现在仍然存在。那么最有可能的原因之一是：管道安装的倾斜度不正确。如果管道安装的倾斜度不正确，那么冷凝水就不能正常的流入疏水阀，从而在某些位置形成高液位的冷凝水。

长距离的蒸汽配送管道，只要稍微上升一点就可以导致水锤。当在安装蒸汽管道时，需使用水平仪反复测量管道的倾斜度。

水锤造成的其他原因是冷凝水积存分配管线的末端。这只是水锤发生的一部分原因。为了真正的消除这个问题，需要对其整套的管道系统进行检测找到确切的原因并且制定适当的对策。

冷凝水传送管道发生的水锤

冷凝水传送管道发生的水锤通常是由低温冷凝水和高温蒸汽混合导致的。通常是由管道内闪蒸汽和冷凝水形成的。

这种现象发生在由较大压降的冷凝水传送管道，或发生在传送管离闪蒸罐较劲的地方。这种情况下，高温闪蒸汽会进入到低压的冷凝水传送管从而发生水锤。

由于此管道的功能就是传送冷凝水，所以对于这种类型的水锤，不能将冷凝水从管道中移出。这种类型的水锤没有办法彻底消除，只能减少其影响。

现象和对策

冷凝水传送管道在很多情况下都会发生水锤，最根本是由蒸汽的突然闪蒸而导致的。以下是最常发生的三种情况。

1、当两条传送管道汇总时，高温闪蒸汽会混合低温冷凝水一同进入。如果没有大型的集水罐，蒸汽会立刻与冷凝水撞击，产生一个小的蒸汽旋流，造成了“Chugging”。这个名字是由声响产生的方式衍生而来的，但是此不正常的声响却造成了一定问题。

解决方法

在这个汇合点，可以在管道上加装一个消音器，或者在管道的末端钻一个小孔，可以让蒸汽在汇合点变成小的泡沫。

倒流

这种由倒流造成的水锤最终原因是冷凝水传送管道内低温冷凝水的波动引起的，在工厂内很常见。

此问题的对策是加装一个止回阀，防止蒸汽倒流。但是，如果安装位置不对或者止回阀的形式不对，都会影响其效果。

高温蒸汽和低温冷凝水共同进入集水罐

这是冷凝水传送管道最常发生的情况。通常发生在高温闪蒸汽和低温冷凝水汇合的地方。与倒流导致的水锤不同，蒸汽和冷凝水是从不同的方向通过管道发生撞击而导致水锤。这是由于高温蒸汽和低温冷凝水共同进入集水罐导致的。

如同倒流导致的水锤问题，水锤可能发生在运输管道的上游距离很远的地方。如果是这种情况，查明原因就会变得比较困难。

此方法是很复杂的。必须首先确认冷凝水与管道的温度差，然后采取一些必要的措施，如从管道的垂直剖面连接一根管道。

针对这三类的水锤发生，主要有以下建议：

1、确保集水罐的尺寸没有过大  

2、拦截了蒸汽（如：闪蒸汽）这是造成故障的原因之一，又或者是连接到不同的管线上所造成的

3、只要有可能，不应过近安装高温蒸汽管道与低温冷凝水管道，避免高温蒸汽管道对冷凝水管道产生影响。

注意：当冷凝水传送管道内发生水锤现象，有些情况是管道本身的原因。这样使预测水锤发生的时间和情况变得很困难。因此只有当问题出现的时候通过经常的观察。另外，如果当造成水锤的原因是很远的设备或是季节性操作的工艺，那么就需要更多的经验与长时间的观察来找出原因与预防措施。

大型的水锤是非常危险的，每个人清楚需要找出对策用于防止这类水锤的发生。可另一方面，小型的水锤通常会被人们所忽视。尽管需要很长的时间，但小型的水锤也经常会导致设备损坏。因此做好完全的预防水锤的对策是至关重要的。