除氧器振動的原因分析及預(yù)防措施

劉杰　耿艷君

摘要：除氧器是火力發(fā)電廠汽水循環(huán)中的重要熱力設(shè)備，其運行是否正常將直接影響電力生產(chǎn)的安全性與經(jīng)濟性。文章主要從除氧器設(shè)計缺陷、運行調(diào)節(jié)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(yù)防振動的措施，對電廠運行管理人員有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；汽水循環(huán)；除氧器；振動預(yù)防

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

除氧器是蒸汽發(fā)電機組中重要的熱力設(shè)備，其運行是否正常將直接影響電廠生產(chǎn)的安全性與經(jīng)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(dǎo)致其加熱投運時間長，滿足不了機組經(jīng)濟、快速啟動的需要。因此，引起了電力行業(yè)人員的廣泛重視。

不同的機組特性不同，采用的除氧器結(jié)構(gòu)也有差別，造成振動的原因也千差萬別。因此，作者在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，通過歸納與總結(jié)，找出除氧器振動的原因以及相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 除氧器振動原因

1.1 由設(shè)計缺陷導(dǎo)致的振動

（1）一次蒸汽進氣口設(shè)計不合理。有的旋膜式除氧器一次加熱進汽管經(jīng)除氧罐伸入除氧塔底部，由于沒有設(shè)計加裝均勻布汽的封頭，與凝結(jié)水、化學(xué)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(nèi)部壓力高時，又易使水流積聚在除氧塔內(nèi)部。上述原因會在除氧塔內(nèi)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(chǎn)生振動。

（2）高加疏水管設(shè)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(jié)水、化學(xué)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(nèi)形成汽水對沖。在設(shè)計與安裝中，應(yīng)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(chǎn)生的影響。

（4）二次加熱蒸汽配汽不均。在機組啟動時，經(jīng)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(shè)計的不合理，會導(dǎo)致二次蒸汽的配入不均勻。從而使水箱內(nèi)富氣處形成熱水區(qū)，而在乏汽處形成冷水區(qū)。冷水區(qū)和熱水區(qū)以熱對流和熱傳導(dǎo)的方式進行換熱，從而在冷熱的交界面形成類似水擊的現(xiàn)象，引起除氧器加熱過程的震動。

1.2 由運行調(diào)節(jié)的原因?qū)е碌恼駝?/p>

（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(yù)暖設(shè)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(fā)生初期振動的主要原因；再者，啟動時凝結(jié)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(xiàn)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(guān)不靈活，疏水調(diào)整門缺陷，管道支吊架不夠，高加水位及高加堵管數(shù)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(wěn)定性，在疏水出口，氣泡破裂時，容易引發(fā)振動。

（3）除氧器水位調(diào)節(jié)門的節(jié)流產(chǎn)生的激擾。流體在管內(nèi)流動時對管壁產(chǎn)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(dāng)激擾頻率與流經(jīng)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(jié)流激擾頻率；增加旁路，通過調(diào)節(jié)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(xiàn)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(jīng)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(dǎo)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(dǎo)致蒸汽流動受阻，向蒸汽的入口方向產(chǎn)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(fù)，使除氧器產(chǎn)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(diào)節(jié)閥，能夠根據(jù)負荷調(diào)節(jié)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(xiàn)象。

（5）除氧器內(nèi)發(fā)生汽、水沖擊。除氧器內(nèi)發(fā)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(fā)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(dǎo)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(dǎo)致的振動

（1）支撐單薄不穩(wěn)，除氧器的管系固定不牢、松動。撐單薄不穩(wěn)，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(nèi)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(xiàn)在機組啟動或負荷劇烈變動時。這種振動應(yīng)引起足夠的重視，也應(yīng)列在電廠經(jīng)常檢查的項目中。發(fā)現(xiàn)問題，即使排除。

（2）除氧器內(nèi)霧化噴頭脫落形成水注。除氧器內(nèi)部的噴頭出現(xiàn)脫落，形成水柱，引起蒸汽的迅速凝結(jié)，造成水擊，產(chǎn)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(huán)，長期運行中，極有可能造成事故的發(fā)生。

2 除氧器振動的預(yù)防措施

總結(jié)以上引發(fā)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(nèi)大量摻混；（2）盡量避免與除氧器連通管道內(nèi)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(zhì)連續(xù)穩(wěn)定的通入和輸出；（5）除氧器內(nèi)汽水溫度的變化應(yīng)連續(xù)、穩(wěn)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(guān)及其他機械固定或支撐，應(yīng)經(jīng)常的檢查并及時的維修；（7）應(yīng)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(xiàn)場運行人員應(yīng)嚴格按照運行規(guī)程操作。振動一旦產(chǎn)生，應(yīng)深入的分析產(chǎn)生的機理，找到合適的、根本的解決措施。

3 結(jié)語

除氧器是一個運行在復(fù)雜環(huán)境下，可靠性相對較低的換熱設(shè)備，但是在電廠汽水循環(huán)中具有不可替代的作用。而除氧器的振動是一個經(jīng)常的，多因素引發(fā)的現(xiàn)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(fā)事故。因此運行中，應(yīng)嚴格監(jiān)控除氧器的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)振動，及時處理解決。

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