除氧器振動的原因分析及預防措施

劉杰　耿艷君

摘要：除氧器是火力發電廠汽水循環中的重要熱力設備，其運行是否正常將直接影響電力生產的安全性與經濟性。文章主要從除氧器設計缺陷、運行調節和零部件的損壞三個方面論述了除氧器振動的根本原因，并提出了有效的預防振動的措施，對電廠運行管理人員有一定的指導意義。

關鍵詞：火力發電廠；汽水循環；除氧器；振動預防

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0113-02

除氧器是蒸汽發電機組中重要的熱力設備，其運行是否正常將直接影響電廠生產的安全性與經濟性。但是除氧器在運行中存在諸多問題，如排氣帶水、除氧器振動、自生沸騰等，其中尤以除氧器的過度振動最為常見，除氧器振動不僅使除氧器的運行存在安全隱患，降低其可靠性，而且導致其加熱投運時間長，滿足不了機組經濟、快速啟動的需要。因此，引起了電力行業人員的廣泛重視。

不同的機組特性不同，采用的除氧器結構也有差別，造成振動的原因也千差萬別。因此，作者在總結前人工作的基礎上，通過歸納與總結，找出除氧器振動的原因以及相應的預防措施。

1 除氧器振動原因

1.1 由設計缺陷導致的振動

（1）一次蒸汽進氣口設計不合理。有的旋膜式除氧器一次加熱進汽管經除氧罐伸入除氧塔底部，由于沒有設計加裝均勻布汽的封頭，與凝結水、化學補水進行熱交換時換熱不均勻；同時水流下落過程中易倒灌入進汽管；除氧器內部壓力高時，又易使水流積聚在除氧塔內部。上述原因會在除氧塔內形成汽水沖擊，汽水換熱效果惡化，嚴重影響氧氣的析出，使水中含氧量嚴重偏高；同時，造成除氧塔產生振動。

（2）高加疏水管設計不合理。對旋膜式除氧器而言，高壓加熱器疏水管在進入除氧塔，與凝結水、化學補水進行熱交換時，由于管道布水孔安裝不合理，與一次加熱進汽管形成汽水對沖，造成換熱效果不好，并引起除氧器振動。

（3）二次蒸汽與疏水、補水形成汽水對沖。二次蒸汽引入不合理或者與疏水，補水管相距過近，很容易在除氧器內形成汽水對沖。在設計與安裝中，應注意合理的引入二次蒸汽，避免與疏水，補水等其他管道相距過近。盡量減少各水流或蒸汽引入點的相互干擾。并且還要考慮負荷變動時，流速流量變化可能產生的影響。

（4）二次加熱蒸汽配汽不均。在機組啟動時，經常要向除氧水箱中通入二次加熱蒸汽，進行進一步的除氧，加快啟動速度。但是由于配汽管配汽方式和配汽孔設計的不合理，會導致二次蒸汽的配入不均勻。從而使水箱內富氣處形成熱水區，而在乏汽處形成冷水區。冷水區和熱水區以熱對流和熱傳導的方式進行換熱，從而在冷熱的交界面形成類似水擊的現象，引起除氧器加熱過程的震動。

1.2 由運行調節的原因導致的振動

（1）機組啟動或負荷劇烈變動時在給水管處形成水擊。機組啟動時，因蒸汽壓力低、溫度低、預暖設備時間不足，且給水溫度、壓力較低，在給水入口管處形成水擊，引起除氧器大幅振動，從而帶動給水箱振動，反過來又加劇振動，這是除氧器發生初期振動的主要原因；再者，啟動時凝結水溫度低，需再沸騰蒸汽進入，使給水加溫并加快除氧，此時也會引起水擊，形成振動。除氧器呈現振動幅度大、振動方向多元化的特點。

（2）高壓加熱器與除氧器相連的疏水管路中形成汽水兩相流。機組運行過程中，高壓加熱器到除氧器疏水逆止門開關不靈活，疏水調整門缺陷，管道支吊架不夠，高加水位及高加堵管數量等，均會引起高加與除氧器相連的疏水管路中形成汽水兩相流，引起管道的劇烈振動。同時由于汽水兩相界面的不穩定性，在疏水出口，氣泡破裂時，容易引發振動。

（3）除氧器水位調節門的節流產生的激擾。流體在管內流動時對管壁產生沖擊的激擾總是不可避免的，但這種激擾不一定能使管道振動和大幅度擺動，只有當激擾頻率與流經管道段的固有頻率相等或接近時才會使該段管道振動或大幅度擺動。對此，覃恒鋒做了詳細的研究，并提出了解決方案。其主要思路是：改變管系的固有頻率；改變節流激擾頻率；增加旁路，通過調節旁路開度，配合降低管系振擺。

（4）一次蒸汽配入不足，在除氧頭形成水阻氣現象。對大氣式除氧器而言，如果機組負荷升高，進入除氧頭的蒸汽流量已經不能滿足將大流量的低溫補水加熱至或接近飽和溫度的要求，下落至填料的水流中含有大量的氧氣，導致氧氣析出的高峰段下移至填料層。加熱后析出的氧氣散布在填料層的水膜之間，形成層層氣模，阻礙了蒸汽和水的逆流，導致蒸汽流動受阻，向蒸汽的入口方向產生壓力波。隨著蒸汽的集聚，壓力逐漸增大，從而沖破氣模形成劇烈的膨脹波。如此的交替往復，使除氧器產生劇烈的振動。

對此，可減少蒸汽管徑，提高蒸汽流速，從而達到增強汽水換熱的目的，或者增加蒸汽調節閥，能夠根據負荷調節蒸汽的供入。李云虎對此的解決方案是，加裝自水箱至除氧頭的進氣管，繞過填料層。從而在高負荷時增加除氧頭的進氣量，提高了換熱量和氧氣的析出；同時，避免了在填料層形成水阻氣的現象。

（5）除氧器內發生汽、水沖擊。除氧器內發生汽、水沖擊也會引起除氧器的振動。引起汽水沖擊的主要原因是：進水溫度低及進水量波動大，淋水盤孔銹蝕堵塞發生溢流；噴嘴脫落，使進水呈水柱狀沖向排氣管等。以上因素均可導致汽、水流偏斜，氣流速度、壓力不均引起壓力波動，從而引起除氧器振動。

1.3 由除氧器零部件損壞導致的振動

（1）支撐單薄不穩，除氧器的管系固定不牢、松動。撐單薄不穩，除氧器的管系固定不牢、松動這一點往往容易被忽略，尤其是除氧器內部的零件松動，由于太簡單而不被注意。而且這種振動往往出現在機組啟動或負荷劇烈變動時。這種振動應引起足夠的重視，也應列在電廠經常檢查的項目中。發現問題，即使排除。

（2）除氧器內霧化噴頭脫落形成水注。除氧器內部的噴頭出現脫落，形成水柱，引起蒸汽的迅速凝結，造成水擊，產生振動，長時期振動會引起其它噴頭脫落，使振動加劇，形成惡性循環，長期運行中，極有可能造成事故的發生。

2 除氧器振動的預防措施

總結以上引發振動的諸多原因，提出以下防振的原則：（1）盡量避免大溫差的水在除氧器內大量摻混；（2）盡量避免與除氧器連通管道內形成汽水兩相流；（3）盡量減少單個除氧器的負荷波動幅度和頻率；（4）保持蒸汽，疏水，補水管道的暢通，工質連續穩定的通入和輸出；（5）除氧器內汽水溫度的變化應連續、穩定、均勻，合理選擇汽水的引入方式和位置；（6）除氧器的閥門和開關及其他機械固定或支撐，應經常的檢查并及時的維修；（7）應注意避免管道間的相互干擾，造成汽水意外相遇，形成沖擊；（8）現場運行人員應嚴格按照運行規程操作。振動一旦產生，應深入的分析產生的機理，找到合適的、根本的解決措施。

3 結語

除氧器是一個運行在復雜環境下，可靠性相對較低的換熱設備，但是在電廠汽水循環中具有不可替代的作用。而除氧器的振動是一個經常的，多因素引發的現象，若不加以控制，就可能會損害除氧器的工作性能，甚至引發事故。因此運行中，應嚴格監控除氧器的工作狀態，發現振動，及時處理解決。

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