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，對于火力發電廠安全生產，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生的沖擊力，使承載其流動的管道或容器發生聲響和震動的一種現象。水沖擊是工質在管道流動不暢的情況下產生的。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，若水沖擊事故發生在汽輪機內部，其造成的危害將更大：損傷汽輪機葉片，冷水沖擊熱態汽輪機會使汽缸、大軸產生巨大的熱應力，直接導致汽缸和轉子發生變形、彎曲，出現或擴展裂紋，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，當把再循環全開，除氧器上水管道發生強烈的振動，整個機房內發出可怕的震動，管道的支吊架上的螺絲都震掉了，將再循環閥又恢復原來的開度，振動才消失。把把再循環全開，相當于突然把總閥門關閉，勢必引起水擊現象，振動機理分析認為：當把再循環全開時，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為水滴時，比容相差400多倍，則在汽團凝結成水后突然形成局部真空，周圍壓力蒸汽要來填充因凝結而形成真空的空間，形成巨大的沖擊，如此連續凝結沖擊，管壁也在升溫趨于平衡，這個過程造成了連續的劇烈振動。據專家計算，這種沖擊力量可達數十噸。

通過分析本廠三號高壓加熱器經水位調整器可靠性較差，導致加熱器經常處于無水位運行狀態，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，介質狀態變化大引起振動。

由于凝結水系統管道與除氧器聯接的特殊性，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，如果凝結水中斷則除氧器內部的高溫水就會因壓力下降蒸發為蒸汽進入主凝結水管道，蒸汽進入主凝結水管道后遇冷迅速凝結，造成熱沖擊引發管道振動。

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，在可能產生水擊的管道中設置蓄能器，調壓塔或安全閥等以緩沖水擊壓能減低管內流速，縮小管長，使用彈性好的管道。避免管道汽水共存現象。

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空間。②由于除氧器水位調節閥不管在“自動”或“手動”只要除氧器水位達高三值會強關主、副水位調節閥可能造成凝結水的中斷，因此在機組停止前稍開除氧器水位調節閥旁路門，保證凝結水的連續性。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，根據鍋爐上水量，利用除氧器水位調節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及給水流量變化影響，調整時利用30%調閥調節，隨負荷的增加而逐漸開大。并注意凝結水系統不能斷水，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節。調節時注意凝水再循環對凝水流量的影響。

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、凝汽器水位調節解自動，實現手動調節；隨著機組負荷不斷下降，凝結水流量越來越小，特別注意當汽機打閘、凝結水流量小于450t/h引起的再循環開啟，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：從鍋爐上水至發電機并網帶負荷，這個過程中除氧器水位選擇用30%容量調門手動調節，當30%調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%調門進行調節，當負荷上升至180MW左右，一臺汽泵投入自動后，就可以將70%調門投入自動了。在機組負荷100MW以前，給水流量不是很穩定時，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水中斷，造成除氧器震動。

5 結束語

汽水管道是熱力發電廠的生命線，汽水管道的安全穩定運行對于電廠的安全生產、經濟運行具有重要意義。但在熱力發電廠生產中，經常會發生汽水管道的水擊現象，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象的防范處理對于保證熱力發電廠的安全運行具有重要意義。

參考文獻：

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[2]鄒縣發電廠600MW集控運行規程[S].鄒縣發電廠.

[3]王全勝，李樹權，馮永新.發電廠水擊現象探討[J].

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