循环水系统水锤过程分析

循环水系统水锤过程分析

2月11日A值白班，#1、2机组同时停运，循环水系统仅启动了#1机循泵A，通过循化门联通#1、2机组循环水系统以保证闭冷水的冷却。启动变恢复操作需要停止#1机组的循泵A。当循泵A停止时集控楼、生产楼及循泵房均出现剧烈的振动；循泵A出口连接橡皮圈被顶出且撕裂。基于此现象可以初步判断循环水系统出现水锤现象。【水锤（Water Hammer），或称水击，意指水流于长管路中流动，此时若将管路下游之阀门快速关闭，水流之流动具有惯性之动量，因此水流之惯性动量持续往前推挤，造成管内压力急速上升，造成管路受到破坏】水锤能量全过程分析可能是由于循泵出水往凝器方向传递，并逐渐停止水流，一部分水由凝器循环水管排出至回水管，另一部分水由动能变为重力势能。此为水回流的第一股能量；当水停止流动时系统中仍然存在着压力势能，此时压力较高的凝器侧循环水母管需要想压力较低的循泵侧泄压。#2机循环水系统也出现这样的过程。此为水回流的第二股能量。由于循泵停泵逻辑为先关门至70%左右，再停泵，最后将门全部关闭。当门全部关闭后，由于水流不断往凝器方向流动，而循泵侧又没有工质补入，直接导致管路中有真空出现。此为水回流的第三股能量；Ⅰ、Ⅱ期循泵联络运行，虽然联络管路较之循环水母管比略小，但是毕竟Ⅱ期循泵供水母管仍有压力存在必然会产生流动。此为水回流的第四股能量（在系统中未明显显现）。

以上四股能量在下面详细分析主次方面：

1、重力势能主要存在于#1、2机组凝器循环水进水管（4根）。仅从泵出口

管和凝器循环水进水管高度差来比较不会大于3米。这股能量不可能为

循环水回流提供过大的动能。可以认为是造成水锤作用的次要方面。

2、压力势能主要存在于#1、2机组循环水母管中间。#1机循环水母管压力

0.48bar，#2机循环水母管压力0.28bar。这样的压力远远低于双循泵运行

的工作压力。循泵停止后压力逐渐卸去，压力势能转化为水回流的动能。

这个方面的转化不可避免，但即使此过程能量100%转换且无摩擦力，那

么在水回到循泵出口蝶阀时提供的压力也应该小于0.48bar。这一能量应

该是造成水锤作用的次要方面。

3、真空出现主要由于关门作用引起，循泵蝶阀关闭越快则真空越大。对于

循环水系统来说，在停泵时出口门突然关闭的情况下在门后必然出现真

空。循环水流量很大，单泵运行的情况下就可以达到20000T/H以上，

所以门关闭快慢决定真空度的大小，也决定水锤的性质如何。#1机循泵

A，发出停泵指令后11S门关闭至70%左右，触发停泵信号，18S(包括

门限位变绿后仍有3S关门时间)门全部关闭，A泵出水门关闭全过程

29S。#1机循泵B，发出停泵指令后6S门关闭至70%左右，触发停泵信

号，32S(包括门限位变绿后仍有3S关门时间)门全部关闭，B泵出水门

关闭全过程38S。#2机循泵触发停泵信号后关门时间为30S(包括门限位

变绿后仍有3S关门时间)。防止出现直接水锤的原则是停泵后的关门时

间Ts大于水锤波的相长T。由此看来停泵后的关门时间长短是影响水锤

性质的关键因素。从A泵停泵后出口门关闭的时间为18S，B泵停泵后

出口门关闭的时间为32S可以看出端倪。A泵的出口门关闭速度较快是

产生本次水锤的主要原因。

4、Ⅱ期循环水系统倒入Ⅰ期循环水系统按照理论上分析存在这样的情况，

但是在Ⅰ期最后一台循泵跳闸后，循环水母管压力近乎于0。由此看来

这股能量仅仅是造成水锤作用的次要方面。

按照循泵蝶阀关闭时间的设计来分析，当关门时间Ts大于水锤波的相长T 时，在阀门关闭过程中，反射回来的水锤波到达阀门时，阀门尚未完全关闭，水锤波导致的压强增值受到了干扰，水锤峰值被削减，这种水锤称为间接水锤。在同一条件下，直接水锤比间接水锤的危害性要大得多。通过控制阀门的关闭状态，造成间接水锤的形成条件来实现管道系统的水锤防护的。

#1、2机组循泵A、B的循环水系统基本相似，因此个人认为循泵蝶阀的关闭时间不应该出现较大出入，而且水锤波的相长T与水击波速c和阀门与整个管系长度L有关。循泵关门时间Ts多少应该进行详细计算后得出。

循环水系统水锤最为有效、最低成本解决方法是：开启或关闭阀门时，阀门之开孔避免过快关闭，换言之，不要使管路中之水流速度发生遽烈改变。