高加投運過程中正常疏水管振動原因分析及解決方案

李士彪

山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司

高加投運過程中正常疏水管振動原因分析及解決方案

李士彪

山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司

大唐國際臨汾熱電2號機機組高加正常疏水管道自機組試運投產以來在機組啟動投運高加時一直存在著較為明顯的振動現象，本文主要探討了異常振動產生的原因，并對比現場數據逐一進行了排查，最終確定了異常振動產生的主要因素，并提出了改善方法。

電廠；高加；振動

1 引言

大唐國際臨汾熱電2號機機組高加正常疏水管道自機組試運投產以來在機組啟動投運高加時一直存在著較為明顯的振動現象，造成高壓加熱器不能正常隨機滑啟投運，直接影響機組啟動時間，汽輪機運行的安全性和回熱效率，同時容易造成鍋爐低負荷階段后屏超溫。

2 振動原因分折

汽水管道振動以介質不穩定流動引起的振動為主。也有一部分是由于汽水流動產生的激振力與管道的頻率發生共振所產生。處于飽和狀態的高加疏水經調節閥減壓后，壓力突然降低，疏水迅速汽化擴容，體積增大，在管道內部形成汽水兩相流動，介質流動阻力劇增，產生汽水沖擊現象，引起管道振動，而管道兩相流動介質的流程越長，產生管道振動的效應就會越大。管道振動對管道的危害很大，它不僅會加速材料的疲勞損壞，大大縮短材料的使用壽命，而且容易引發閥門、管道焊接處的破壞失效。

高加疏水管道振動估計與下列幾個因素關系較大：管道設計存在一定缺陷，支吊架系統存在調整問題，高加存在低水位運行現象，疏水調節閥調節性能效果或布置不合理，高加內汽水分離隔板存在異常等。

3 原因排查

通過對2號機組高加疏水管道振動的初步分析，我們對造成高加疏水管道振動的原因遂項排查并處理。

3.1 管道設計存在一定缺陷。現場發現，2號機組管道長度比1號機組要長，使管道阻力增加，這一現象是現場2號機組設備布置形成的客觀存在，不可再改變了。

3.2 支吊架系統存在調整問題。在長期運行過程中，支吊架系統可能存在一定的調整偏差問題。如不規則松動，支撐不受力等。在對整個管道系統的支吊架重新調整，使各個支吊架受力均勻，管道盡可能的使之水平或垂直，經對支吊架調整后，振動有所改善，但未能消除。

3.3 高加投運時存在低水位或無水位運行現象。我廠臥式加熱器低于正常水位38毫米為低水位。水位的進一步降低(一般超過25毫米)會使疏水冷卻段進口(吸水口)露出水面，而使蒸汽進入該段。這將破壞使疏水流經該段的虹吸作用，并產生下列失常情況：

⑴造成疏水端差的上升。

⑵由于泄漏蒸汽的熱量損失，使性能惡化。

⑶在疏冷段進口處和疏冷段內引起汽水混流沖蝕性危害，而使管子損壞。

為確定是否漏氣，可比較疏水出口溫度與給水進口溫度。在設計工況時，疏水溫度大概高于給水進口溫度5.6℃到11.1℃，如疏水溫度高于給水進口溫度11.1℃至27.8℃，則疏水冷卻段可能汽水混流，進入疏水管道，存在兩相流動，引起振動。

3.4 疏水調節閥調節性能效果或布置不合理。疏水調節閥要根據設備使用的參數：流量、壓力、溫度等實際情況需要來選用，并盡可能靠近接收疏水的容器處。因為疏水流經調節閥時有較大的壓降，容易在閥后出現“閃蒸”而形成汽水兩相流動，引起疏水管道的侵蝕和振動，尤其是像高壓加熱器通向除氧器的疏水管道。我們現場檢查，疏水調節閥裝在靠近除氧器處，疏水經調節閥出口通過一米的直管段和一個彎頭就進入除氧器了，調節閥完全滿足運行工況的要求。

3.5 高加內汽水分離隔板存在異常。如果高加內汽水分離隔板存在沖損現象，則破壞了水封作用，使高壓蒸汽進入疏水管柬，形成汽水兩相介質流動，發生振動。鑒于我廠自試運階段三臺高加都有此現象且高加正常運行時并未有疏水管路振動過大情況出現，所以基本排除此種可能性，并未對高加內部汽水隔板進行過檢查。

4 采取的措施

4.1 降低管道振動通常從以下幾方面考慮：(1)從優化運行角度降低振動；(2)降低閥門、截流裝置等管件對管內介質流動的影響；(3)分析介質激振力與管道固有頻率的相關性。在優化運行和改變管件設計無法實現的情況下，可通過改變管道系統的剛度降低管道振動，這也是較常用的方法。

管系的固有頻率與系統的剛度有直接關系，剛度越大，固有頻率越高。管系固有頻率的調整主要通過調整系統剛度來完成，通過調整管道系統的固有頻率避開激振頻率，從而降低管道對激振力的響應。影響管系剛度的主要因素有管道走向、管徑、壁厚和管道支撐狀況等。減少彎管數量、增大管徑和壁厚、增設支架都能夠使管系的剛度提高。在大多數情況下，管徑、壁厚不可改變，因此只有調整管道走向和管道支撐，而這兩者中更常用的是通過調整支吊架系統和增加減振支吊架來降低振動。

4.2 進一步核實高加水位。就地水位計的真實零位也受到很多因素影響，如水位計水柱上下的壓力，水柱靜壓等，真實的高加水位對運行關系很大。

4.3 盡快使高加建立水位運行。通過多次投運高加觀察，高加水位與疏水管道振動的關系。在保證安全的前提下，盡量建立高加水位，觀可有效控制疏水管道振動，同時適當開啟正常疏水調門前放水門，排放積水，提高正常疏水管道溫度也可有效控制疏水管道振動。

4.4 對支吊架系統進行重新調整。按設計要求，對支吊架系統進行重新調整，使之符合設計要求，增加管道系統的剛度，減小由支吊架引起振動的可能性。

5 結論

2號機組的疏水管道振動的主要原因是管道設計存在一定缺陷。與下列幾個因素也有一定的關系：支吊架系統存在調整問題，高加投運時存在低水位運行現象等。通過投運時盡快建立高加液位可有效控制這一現象。

[1]秦建柱.超臨界350MW高加疏水端差偏高原因分析及技術改造[J].熱力發電.2011(06)

[2]孫浩，唐健.超超臨界660MW機組啟動過程中高加無法投運的原因分析[J].鍋爐制造.2010(04)

[3]蔣建剛，李永玲，張春發.揚州電廠超臨界600MW機組支吊架調整的試驗研究[J].熱力發電.2009(11)