在乳胶基质生产工艺过程中，需要使用大量的蒸汽对工艺水、循环水进行加热，在蒸汽停送过程中经常发生水锤现象，管道振动非常严重，不仅对蒸汽输送系统造成损坏，也对乳胶基质的生产造成了潜在的危害因素。降低水锤现象的发生频率，不仅可以显著提高生产效率，而且能显著降低燃料消耗，确保安全生产。
１  蒸汽管道内水锤的种类及原因
１．１  传统的水锤
    水锤是高速流动的冷凝水丸碰撞管道安装件、阀门或设备时产生的振动和噪音。由于蒸汽管道向外界散热，管道内会产生部分冷凝水，对于水平布置的蒸汽管道，冷凝水一般会聚集在管道的底部，如果不及时排出，冷凝水会越积越多，由于饱和蒸汽的流动速度最快可达４０ｍ／ｓ，水位升高后很容易被高速流动的蒸汽卷起，形成水丸或弹丸，以蒸汽的速度高速流动。因为冷凝水的流速远远大于正常情况下水的流速，释放出的动能也远远大于正常预期的能量。
    水是有密度、不可压缩的流体，碰到阻碍物时不象气体那样有“缓冲”作用。当碰到管路系统中的障碍物，如阀门和附件时，水丸中的能量被释放。水锤的症状包括发出巨大的声响，还有可能出现管道的振动。在严重的情况下，水锤还会出现损坏管道和设备，并伴以几乎爆炸的效果，其结果就是在爆裂处泄露蒸汽，造成极其危险的环境状况。
良好的工程设计、安装和维护可以有效地避免水锤现象的产生，这需要更多的实践经验，而不是仅仅选择正确的设备材料和压力等级就能解决的。
    一般情况下，水锤的根源来自于管道的低点，诸如：管道下沉，可能是管道支撑不当；不恰当的管道同心变径，底边保持平直；不正确的过滤器安装，过滤器的滤网应当水平安装；不恰当的蒸汽管道疏水，没有蒸汽管路疏水，或疏水点间隔太远。
    根据欧洲标准ＥＮ４５５１０第４．１２节中关于蒸汽管道疏水的规定：在尽可能的情况下，蒸汽主管应沿流动方向布置不小于１：１００的坡度。该坡度将确保冷凝水在重力和蒸汽流动的作用下流向排放点，然后在排放点可被安全有效地排除。
    而对于疏水点的设计和布置，也是需经过精心的考虑的，以保证冷凝水能到达蒸汽疏水阀。大致每隔３０~５０ｍ布置疏水点，同时还要在管道天然的最低处，如上升管道的底部。
    如果在大口径的蒸汽管道或者分汽缸下连接一个很小的管道作为排水点，则排水效果很差。管壁上的水膜会直接通过管道。如使用大口径的集水槽，例如使用跟蒸汽管道等口径的Ｔ型接口，则效果会大大增强。对于蒸汽管道口径在１００ｍｍ以内的可以使用同口径的集水槽；对于更大口径的管道可以使用比管道小两号或三号口径的集水槽；或者对２００ｍｍ口径以上的蒸汽管道可以使用一半口径的集水槽。集水槽的长度通常为１1/2倍的集水槽口径，但对于小口径管道集水槽长度则不能小于２００ｍｍ。图1显示两种不同疏水点布置的效果。
    不正确的运行情况，起机阶段管道冷态时，阀门开启过快。简而言之，通过以下措施可以把水锤现象的可能性降低至最低程度：①蒸汽管道应沿着流动方向布置向下的坡度，每间隔３０~５０ｍ及在最低点安装疏水阀；②在所有的疏水阀后安装止回阀，否则在停机阶段冷凝水将有可能回流到蒸汽管道中；③缓慢开启截止阀，让残存于系统中的冷凝水在被高速流动的蒸汽带动之前缓慢地流过疏水阀，这在起机阶段尤为重要。
１．２  倒流产生的水锤
    在蒸汽主管的暖管过程中，上游的截止阀打开，蒸汽进入冷态的系统，并迅速冷凝成冷凝水。冷凝水在管道内聚集，但是由于疏水阀布置不当，或者疏水阀前后压差不足（蒸汽的快速冷凝导致没有足够的压差推动冷凝水通过疏水阀），冷凝水常常无法排放出蒸汽系统。
一旦管道的横截面都充满了冷凝水，就会有一段蒸汽被封在水丸的上游，并且这段蒸汽会继续快速冷凝，此时由于截止阀刚刚打开，蒸汽的冷凝速度远超过供给速度，截止阀下游迅速形成真空，产生的压降使得水丸沿管道向上倒流，最终撞击阀门出口。
    水丸的倒流速度远远大于系统中的正常蒸汽速度，水丸撞击阀门出口的冲击力会非常大，有时倒流水锤才是造成大多数系统破坏的原因，而不是我们所说的传统的水锤。
    当然，并不是只有蒸汽主管在暖管过程中才会出形成倒流水锤，在关断过程中，或者管道的散热突然增加时也会造成倒流水锤，例如管道保温层剥落或者渗水。
    但是，不管是蒸汽带动水丸形成的传统水锤，还是倒流水锤，如果管道内没有积水的话，它们都不会发生。蒸汽疏水阀的合理选型、布置、维护以及必要的管理，是解决水锤问题的最佳方案。
１．３  冷凝水中蒸汽气泡冷凝、破裂引起的水锤
    与前两种水锤不同的是，第三种水锤——由冷凝水中的蒸汽气泡冷凝破裂，周围水相互撞击造成的水锤则更多的出现在疏水阀后的冷凝水管道中。
    ＡＢＳ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ的调查报告指出，导致莱克星顿大街蒸汽主管爆炸的水锤，就是由蒸汽气泡冷凝、破裂引起的，其描述如下：“在蒸汽系统中，冲击力最大的水锤是由蒸汽和过冷冷凝水相互作用产生的，蒸汽气泡夹杂在过冷冷凝水中，这些蒸汽气泡会在瞬间冷凝、破裂，形成真空，产生的压降使得周围的冷凝水迅速充填真空空间，冷凝水之间相互撞击，产生巨大的冲击力。”
    蒸汽管道的低洼处很容易积水，一旦积水产生，冷凝水和蒸汽的接触面积小，加速了冷凝水的冷却，并最终成为过冷态的冷凝水。在上游压力的扰动下，蒸汽涌进过冷冷凝水中。由于冷凝水温度远远低于蒸汽温度（处于过冷态），被包围的蒸汽气泡会在瞬间冷凝、破裂，导致周围的冷凝水相互撞击，产生的冲击力以音速沿管道传递，最后集中作用在管道变截面处或阀门处。这就跟拍手掌一样，突然的速度停止使得冲量变成巨大的冲击力。需要注意的是，这种形式的水锤并不需要蒸汽来推动冷凝水。
冲击力△ｐ可以通过“懦科夫斯基”公式来计算：
△ｐ＝１／２·μ·ｃ·△ｖ
μ－冷凝水的密度
ｃ－冷凝水管道内的音速
△ｖ－撞击导致的冷凝水速度变化
    乍一看，这个公式很难解答，但是根据牛顿运动定律，很明显如果气泡越大，冷凝水的过冷度越大，蒸汽压力越大，则产生的△ｖ就越大。以２０英寸蒸汽主管（ＤＮ５００）为例。ＡＢＳ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ计算得出的△ｐ在５０~２００ｂａｒ之间，大概是１８０ｂａｒ左右，而管道能承受的极限压力是１２０ｂａｒ，接近管道的设计压力。
２  如何防止蒸汽系统发生水锤
    类似的水锤事故经媒体广告广为报道后，公众很容易产生这样的想法：蒸汽是一种危险的、过时的加热流体。蒸汽系统确实有可能发生事故。因为可能有事故发生而认为蒸汽是过时的加热流体的观点是错误的，这就好比电有时会产生危险，但人们却始终离不开电。
虽然，蒸汽不像电那样全面应用，但对于绝大多数的工业领域和部分民用设施，蒸汽系统却是至关重要的。蒸汽好比整个工业系统的血液，为生产及加热过程输送着能源。
    既然蒸汽系统如此重要，如何安全、合理、高效的使用蒸汽系统呢？主要从以下三个方面来降低水锤所产生的危害：①蒸汽系统需要经过科学的设计和管路布置；②蒸汽系统需要良好的保温，并选择合适的高品质产品；③蒸汽系统需要经常进行检查和维护，及时排除故障。
    第三点至关重要，此次曼哈顿蒸汽管路爆炸事件就是由于蒸汽管路上２个疏水阀被垃圾堵塞，排水不畅，加之暴雨导致管路中冷凝水增加无法排除所造成。因此，必要的维护非常重要，不仅可以降低事故发生的概率，而且可以使蒸汽系统的能源消耗降低到最低水平。
３  解决方案
    对于乳胶基质生产过程出现水锤的问题，并根据的现场实际情况，可以通过以下几种方法来解决问题：①车间内设置分汽缸，使得进入车间的管道内的冷凝水聚集在分汽缸内，通过分汽缸底部的疏水把水排放掉；②车间内的管道疏水阀更换为浮球式疏水阀，这样可以迅速的将管道内聚集在底部的冷凝水排放掉；③控制阀前安装汽水分离器，排除悬浮在蒸汽中的冷凝水，这样不仅可以提高蒸汽的品质，而且可以提高设备的换热效率。
４  结论
    蒸汽系统改造后解决了水锤现象的产生，提高了加热效率，生产将不再因水锤的存在而受到制约；避免了由于产生水锤而造成的停产带来的损失，规避了水锤产生带来的安全风险。