某厂600MW机组除氧器上水管道振动大的原因分析

摘 要：本文简要介绍了在火力发电厂，除氧器上水管道振动大的原因，介绍了管道水击的原理，从理论上对除氧器上水管道振动大问题进行了分析，并找到了解决的办法，对于火力发电厂安全生产，有一定的参考价值。

关键词：水击；振动；水位；原因分析；防范措施

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

1 水冲击概念

水冲击又称水锤，是由于蒸汽或水突然产生的冲击力，使承载其流动的管道或容器发生声响和震动的一种现象。水冲击是工质在管道流动不畅的情况下产生的。电厂中的水冲击大多是由于蒸汽管道积水或疏水不畅而形成空气塞、水塞障碍，以致高速蒸汽不能顺畅通过，于是蒸汽冲击这些水塞，从而发出巨响和强烈的震动，甚至造成设备的严重损坏。

2 水冲击事故其危害性

水冲击事故是电厂的大敌，轻则引起管道的强烈震动，重则破坏管道的支吊架，拉裂管道弯头焊接口，若水冲击事故发生在汽轮机内部，其造成的危害将更大：损伤汽轮机叶片，冷水冲击热态汽轮机会使汽缸、大轴产生巨大的热应力，直接导致汽缸和转子发生变形、弯曲，出现或扩展裂纹，严重损害汽轮机，甚至导致整台机组报废。

3 原因分析

某厂在一次非停后又立即进行启动过程中，当把再循环全开，除氧器上水管道发生强烈的振动，整个机房内发出可怕的震动，管道的支吊架上的螺丝都震掉了，将再循环阀又恢复原来的开度，振動才消失。把把再循环全开，相当于突然把总阀门关闭，势必引起水击现象，振动机理分析认为：当把再循环全开时，除氧器上水管道不再向除氧器进水，由于重力作用，水从30米高处反而向下流入凝汽器，这段管道形成空管，且这段管道是低温的，此时除氧头上部是压力0.49 MPa，温度约200℃的蒸汽，当一团蒸汽在管壁上凝结为水滴时，比容相差400多倍，则在汽团凝结成水后突然形成局部真空，周围压力蒸汽要来填充因凝结而形成真空的空間，形成巨大的冲击，如此连续凝结冲击，管壁也在升温趋于平衡，这个过程造成了连续的剧烈振动。据专家计算，这种冲击力量可达数十吨。

通过分析本厂三号高压加热器经水位调整器可靠性较差，导致加热器经常处于无水位运行状态，高压疏水夹杂蒸汽直接流向除氧器。加之管道较长，保温效果较差，介质状态变化大引起振动。

由于凝结水系统管道与除氧器联接的特殊性，分析其振动原因主要是在机组停止后，由于低加的随机停止造成凝结水温度的迅速下降，一般从150℃左右下降至30℃以下，而除氧器的蓄热能力大，压力、温度下降速度慢，如果凝结水中断则除氧器内部的高温水就会因压力下降蒸发为蒸汽进入主凝结水管道，蒸汽进入主凝结水管道后遇冷迅速凝结，造成热冲击引发管道振动。

4 防范措施

水击压强公式Ph=ρсν从理论上分析来看减小水击的的方法是避免直接水击。采用过傤保护，在可能产生水击的管道中设置蓄能器，调压塔或安全阀等以缓冲水击压能减低管内流速，缩小管长，使用弹性好的管道。避免管道汽水共存现象。

具体减小水击的的方法：

（1）停机后，检查除氧器上水逆止门的严密性，防止除氧器上水管道内水倒流，为汽水混合造成条件。

（2）机组停止时除氧器、凝汽器水位的控制。为了防止今后再次出现管道振动在机组停止时应特别注意以下几点： ①机组解列前将除氧器水位降低至-300～-400mm，尽可能增大除氧器上部汽侧空间。②由于除氧器水位调节阀不管在“自动”或“手动”只要除氧器水位达高三值会强关主、副水位调节阀可能造成凝结水的中断，因此在机组停止前稍开除氧器水位调节阀旁路门，保证凝结水的连续性。③除氧器水位高时及时开启溢流阀或溢流旁路阀，防止除氧器满水。

（3）机组启动过程中除氧器及凝汽器水位的控制，除氧器水位的控制（除氧器上水泵良好备用）。①机组停止过程中：示机组负荷波动情况、除氧器水位解自动，根据锅炉上水量，利用除氧器水位调节站旁路手动控制除氧器水位，以防水位过低造成给水泵入口流量受限而引起给水泵组的振动。②机组启动过程中：由于除氧器投入连续加热，除氧器水位控制要更加小心，既要保证给水加热的效率（防氧量超标）；又要防止除氧器水位过低引起给水泵组的振动，维持除氧器水位-100mm左右即可。③除氧器水位在机组启动及低负荷时除氧器水位受凝水再循环及给水流量变化影响，调整时利用30%调阀调节，随负荷的增加而逐渐开大。并注意凝结水系统不能断水，防止凝水管道震动。如水位太高，则可以利用除氧器放水或锅炉后墙放水调节。调节时注意凝水再循环对凝水流量的影响。

凝汽器水位的控制（凝汽器补水泵良好备用）。①机组停止过程中：示除氧器水位波动情况、凝汽器水位调节解自动，实现手动调节；随着机组负荷不断下降，凝结水流量越来越小，特别注意当汽机打闸、凝结水流量小于450t/h引起的再循环开启，防止除氧器入口断水而导致除氧器加热蒸气返回主凝结管道，引起管道的剧烈振动。②机组带负荷中除氧器，凝汽器水位的控制：从锅炉上水至发电机并网带负荷，这个过程中除氧器水位选择用30%容量调门手动调节，当30%调门开度大于一半以后仍然不能维持除氧器水位时，就应该开70%调门进行调节，当负荷上升至180MW左右，一台汽泵投入自动后，就可以将70%调门投入自动了。在机组负荷100MW以前，给水流量不是很稳定时，应该把除氧器水位保持在—200左右，这样就可以防止当给水流量降低时。除氧器水位太高而造成凝结水中断，造成除氧器震动。

5 结束语

汽水管道是热力发电厂的生命线，汽水管道的安全稳定运行对于电厂的安全生产、经济运行具有重要意义。但在热力发电厂生产中，经常会发生汽水管道的水击现象，如处理不当，管道的水击轻者增大了管道的流动阻力，重者损坏管道及设备，甚至危及人身安全，因此对汽水管道水击现象的防范处理对于保证热力发电厂的安全运行具有重要意义。

参考文献：

[1]孔珑.工程流体力学[D].山东工业大学.

[2]邹县发电厂600MW集控运行规程[S].邹县发电厂.

[3]王全胜，李树权，冯永新.发电厂水击现象探讨[J].

作者简介：李巍峰（1974-），男，工程师，从事600MW机组集控运行专业的运行工作。

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