某廠600MW機組除氧器上水管道振動大的原因分析

李巍峰+孔令忠

摘 要：本文簡要介紹了在火力發(fā)電廠，除氧器上水管道振動大的原因，介紹了管道水擊的原理，從理論上對除氧器上水管道振動大問題進行了分析，并找到了解決的辦法，對于火力發(fā)電廠安全生產(chǎn)，有一定的參考價值。

關鍵詞：水擊；振動；水位；原因分析；防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.141

1 水沖擊概念

水沖擊又稱水錘，是由于蒸汽或水突然產(chǎn)生的沖擊力，使承載其流動的管道或容器發(fā)生聲響和震動的一種現(xiàn)象。水沖擊是工質(zhì)在管道流動不暢的情況下產(chǎn)生的。電廠中的水沖擊大多是由于蒸汽管道積水或疏水不暢而形成空氣塞、水塞障礙，以致高速蒸汽不能順暢通過，于是蒸汽沖擊這些水塞，從而發(fā)出巨響和強烈的震動，甚至造成設備的嚴重損壞。

2 水沖擊事故其危害性

水沖擊事故是電廠的大敵，輕則引起管道的強烈震動，重則破壞管道的支吊架，拉裂管道彎頭焊接口，若水沖擊事故發(fā)生在汽輪機內(nèi)部，其造成的危害將更大：損傷汽輪機葉片，冷水沖擊熱態(tài)汽輪機會使汽缸、大軸產(chǎn)生巨大的熱應力，直接導致汽缸和轉(zhuǎn)子發(fā)生變形、彎曲，出現(xiàn)或擴展裂紋，嚴重損害汽輪機，甚至導致整臺機組報廢。

3 原因分析

某廠在一次非停后又立即進行啟動過程中，當把再循環(huán)全開，除氧器上水管道發(fā)生強烈的振動，整個機房內(nèi)發(fā)出可怕的震動，管道的支吊架上的螺絲都震掉了，將再循環(huán)閥又恢復原來的開度，振動才消失。把把再循環(huán)全開，相當于突然把總閥門關閉，勢必引起水擊現(xiàn)象，振動機理分析認為：當把再循環(huán)全開時，除氧器上水管道不再向除氧器進水，由于重力作用，水從30米高處反而向下流入凝汽器，這段管道形成空管，且這段管道是低溫的，此時除氧頭上部是壓力0.49 MPa，溫度約200℃的蒸汽，當一團蒸汽在管壁上凝結(jié)為水滴時，比容相差400多倍，則在汽團凝結(jié)成水后突然形成局部真空，周圍壓力蒸汽要來填充因凝結(jié)而形成真空的空間，形成巨大的沖擊，如此連續(xù)凝結(jié)沖擊，管壁也在升溫趨于平衡，這個過程造成了連續(xù)的劇烈振動。據(jù)專家計算，這種沖擊力量可達數(shù)十噸。

通過分析本廠三號高壓加熱器經(jīng)水位調(diào)整器可靠性較差，導致加熱器經(jīng)常處于無水位運行狀態(tài)，高壓疏水夾雜蒸汽直接流向除氧器。加之管道較長，保溫效果較差，介質(zhì)狀態(tài)變化大引起振動。

由于凝結(jié)水系統(tǒng)管道與除氧器聯(lián)接的特殊性，分析其振動原因主要是在機組停止后，由于低加的隨機停止造成凝結(jié)水溫度的迅速下降，一般從150℃左右下降至30℃以下，而除氧器的蓄熱能力大，壓力、溫度下降速度慢，如果凝結(jié)水中斷則除氧器內(nèi)部的高溫水就會因壓力下降蒸發(fā)為蒸汽進入主凝結(jié)水管道，蒸汽進入主凝結(jié)水管道后遇冷迅速凝結(jié)，造成熱沖擊引發(fā)管道振動。

4 防范措施

水擊壓強公式Ph=ρсν從理論上分析來看減小水擊的的方法是避免直接水擊。采用過傤保護，在可能產(chǎn)生水擊的管道中設置蓄能器，調(diào)壓塔或安全閥等以緩沖水擊壓能減低管內(nèi)流速，縮小管長，使用彈性好的管道。避免管道汽水共存現(xiàn)象。

具體減小水擊的的方法：

（1）停機后，檢查除氧器上水逆止門的嚴密性，防止除氧器上水管道內(nèi)水倒流，為汽水混合造成條件。

（2）機組停止時除氧器、凝汽器水位的控制。為了防止今后再次出現(xiàn)管道振動在機組停止時應特別注意以下幾點： ①機組解列前將除氧器水位降低至-300～-400mm，盡可能增大除氧器上部汽側(cè)空間。②由于除氧器水位調(diào)節(jié)閥不管在“自動”或“手動”只要除氧器水位達高三值會強關主、副水位調(diào)節(jié)閥可能造成凝結(jié)水的中斷，因此在機組停止前稍開除氧器水位調(diào)節(jié)閥旁路門，保證凝結(jié)水的連續(xù)性。③除氧器水位高時及時開啟溢流閥或溢流旁路閥，防止除氧器滿水。

（3）機組啟動過程中除氧器及凝汽器水位的控制，除氧器水位的控制（除氧器上水泵良好備用）。①機組停止過程中：示機組負荷波動情況、除氧器水位解自動，根據(jù)鍋爐上水量，利用除氧器水位調(diào)節(jié)站旁路手動控制除氧器水位，以防水位過低造成給水泵入口流量受限而引起給水泵組的振動。②機組啟動過程中：由于除氧器投入連續(xù)加熱，除氧器水位控制要更加小心，既要保證給水加熱的效率（防氧量超標）；又要防止除氧器水位過低引起給水泵組的振動，維持除氧器水位-100mm左右即可。③除氧器水位在機組啟動及低負荷時除氧器水位受凝水再循環(huán)及給水流量變化影響，調(diào)整時利用30%調(diào)閥調(diào)節(jié)，隨負荷的增加而逐漸開大。并注意凝結(jié)水系統(tǒng)不能斷水，防止凝水管道震動。如水位太高，則可以利用除氧器放水或鍋爐后墻放水調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時注意凝水再循環(huán)對凝水流量的影響。

凝汽器水位的控制（凝汽器補水泵良好備用）。①機組停止過程中：示除氧器水位波動情況、凝汽器水位調(diào)節(jié)解自動，實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)；隨著機組負荷不斷下降，凝結(jié)水流量越來越小，特別注意當汽機打閘、凝結(jié)水流量小于450t/h引起的再循環(huán)開啟，防止除氧器入口斷水而導致除氧器加熱蒸氣返回主凝結(jié)管道，引起管道的劇烈振動。②機組帶負荷中除氧器，凝汽器水位的控制：從鍋爐上水至發(fā)電機并網(wǎng)帶負荷，這個過程中除氧器水位選擇用30%容量調(diào)門手動調(diào)節(jié)，當30%調(diào)門開度大于一半以后仍然不能維持除氧器水位時，就應該開70%調(diào)門進行調(diào)節(jié)，當負荷上升至180MW左右，一臺汽泵投入自動后，就可以將70%調(diào)門投入自動了。在機組負荷100MW以前，給水流量不是很穩(wěn)定時，應該把除氧器水位保持在—200左右，這樣就可以防止當給水流量降低時。除氧器水位太高而造成凝結(jié)水中斷，造成除氧器震動。

5 結(jié)束語

汽水管道是熱力發(fā)電廠的生命線，汽水管道的安全穩(wěn)定運行對于電廠的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟運行具有重要意義。但在熱力發(fā)電廠生產(chǎn)中，經(jīng)常會發(fā)生汽水管道的水擊現(xiàn)象，如處理不當，管道的水擊輕者增大了管道的流動阻力，重者損壞管道及設備，甚至危及人身安全，因此對汽水管道水擊現(xiàn)象的防范處理對于保證熱力發(fā)電廠的安全運行具有重要意義。

參考文獻：

[1]孔瓏.工程流體力學[D].山東工業(yè)大學.

[2]鄒縣發(fā)電廠600MW集控運行規(guī)程[S].鄒縣發(fā)電廠.

[3]王全勝，李樹權，馮永新.發(fā)電廠水擊現(xiàn)象探討[J].

作者簡介：李巍峰（1974-），男，工程師，從事600MW機組集控運行專業(yè)的運行工作。endprint