by:Kevin RamsdenFAI总工程师FauskeAssociatesLLC
前技术公告讨论了处理特定类型水锤事件分析的计算方法公告中我们将讨论各种水锤事件及其对植物系统的影响目标是向读者提供点指导,说明在水锤事件后可能寻找什么和潜在效果
水锤事件分几类最常见的水锤类型涉及柱闭合发生于一个系统 有可能排水 后泵行程, 形成真空高点泵重开时,系统会回填,高点回填时水相撞击时会发生此类事件常见于冷水系统,水供应低海拔,冷水系统向海拔33尺或更高处提供组件
典型水实例
Hammer损坏取热
交换器通道头
事件类型可用约科夫斯基方程特征描述,该方程将水锤提高压乘密度产物、流体速和流体声速均除以二分算水相冲类型事件通常经历泵耗竭,导致闭合速度比标称操作速度高10-30%
重水堆紧急核心冷却系统因为这些系统通常从抑制池中抽取供应量,通常使用由泵构成的“保留填充量系统”,对系统保持正压,防止排水回流万一系统失效,上海排水是可能的,如果ECCS注入信号发生,当ECCS泵启动并快速填充无效管道时,水锤将产生
水填充系统出现的另一类水锤因流系统快速关闭阀门而导致流速停顿闭合时间小于声路长度十倍(定义为管道长度除以声速)实例之一是运算符快速闭锁流系统球阀如果闭合缓慢和深思熟虑,则鲜有或无促销效果,因为流将逐步中断万一他快速拉开阀门 大规模水锤即为可能结果 流水会立即静止Joukowsky方程也适用于此例,但分母二分法由unity取而代之,因为水撞击没有缓冲作用等式水锤产生二倍压力 列闭合事件 相同闭合速度令人们感兴趣的事件类型是快速闭合实际引出两片水锤子,一片逆向扩散阀门上部面,二片前向传播阀门下游蒸气口袋倒塌大型服务水或循环水系统使用电机操作蝴蝶阀门时,这类事件可能非常严重。运动运算符故障(Shaft剪切或齿条)可使蝴蝶因流速闭合并产生灾难性结果
最差水锤由蒸汽压缩事件产生此类事件需要冷水喷雾口袋接通快速凝固蒸汽并加速流水倒入虚空这些事件要求蒸汽温度和液界面间至少差20°C例子类型事件包括松动阀向冷水池卸载松动阀关闭后,冷水可快速流入排出线并压缩线中的蒸汽此类应用通常需要吸尘器排除凝结水锤事件另一实例是重新填充冷水线长水平流(L/D>24)填充冷水时,有可能捕捉并压缩顶端蒸气口袋,导致快速凝结事件并产生水锤值得注意的是,这类事件可以由凝析过程“驱动”,可能不需要主动压源驱动事件鉴此,完全有可能经历被动系统(例如:WR隔离冷凝器系统)和主动系统steam凝聚事件可能比前文描述事件大层次,需要非常认真地对待
上类水锤事件涉及非冷凝气流出系统,系统名义上拟水固化出现这种情况通常是因为维护状态后排空不足。溶气离散并积聚高点还可能发生这种情况。压水堆残余热清除系统尤其关注这种情况,因为加固器背漏氮约600spg可释放大量气体到高点启动ECCS泵加载排出线高点积聚的不可压缩气体可因气体压缩而产生动态事件这些事件通常不象前举例子那样严重,但仍可能导致对松动阀的挑战并引起管道系统动态负载
现在,我们已经描述各种可能的水锤事件, 考虑它们对系统的影响是合情合理的水锤事件导致传压波以声速穿透受影响的管道系统传播波生成负载在压力波传递管道时对管道段产生轴作用视规模而定,这将加速管道系统对支持多数水锤事件会先引起管道支持失效支持故障表现方式可以是变形嵌入板或从锚上拉出管道系统后续损耗将通过拉平手肘或其他塑料变形观察水锤事件附近人员通常发现经验引人注意并难忘
轴力和管道反应是水锤的主要结果,但并不是唯一关切的问题。瞬态压力波可挑战管道系统多构件其中包括救护或安全阀门、热交换器、法兰治垫片和仪表效果取决于压力波的大小和持续时间以及物理几何和易感性压力波从大管流到小管 会放大, 并可能倍增压力热交换器极易损坏通道头部,因为这种结构设计时通常不考虑大的瞬态差分压热交换器管因腐蚀而退化,当受水锤事件挑战时可能失效。法兰氏石块材料可因压力溢出而从法兰氏体排出,并产生渗漏工厂系统发生水锤事件后,不仅要评估管道和支架,而且还要评估可能遭受破坏的任何构件。
鉴于从水锤中产生的潜在问题范围之广,最佳做法是减少或消除经历此类事件的可能性在有些情况下可用真空破解器实现,或因潜在排水事件减慢系统填充率适当维护阀门操作符可帮助防止故障产生水锤事件蒸汽压缩事件的最佳方法往往是修改操作程序,排除可能导致事件的条件这需要严格审查正常和紧急条件下的系统操作程序
详情请联系FAI总工程师Kevin Ramsdenramsden@fauske.com,m.domyth.com
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