600MW機(jī)組除氧器發(fā)生劇烈振動(dòng)的分析

康 雷

（中國神華勝利能源分公司,內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

0 引言

除氧器是火力發(fā)電廠的重要熱力設(shè)備。而無頭除氧器因其價(jià)格低于有頭除氧器，節(jié)省土建費(fèi)用，除氧間高度降了3至4米，排氣損失低等優(yōu)點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用。但隨著機(jī)組參數(shù)的不斷提高，無頭除氧器及其連接管道的發(fā)生振動(dòng)的情況也越來越多的出現(xiàn)，這種振動(dòng)會(huì)造成除氧器及其管道承受額外的交變應(yīng)力，影響設(shè)備壽命，特別是容易造成管道法蘭連接處密封泄露或焊口開裂等事故，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行帶來不利影響。

1 事故經(jīng)過

某廠600MW汽輪發(fā)電機(jī)組采用無頭除氧器進(jìn)行給水除氧。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)除氧器水位靠主副調(diào)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)。某日16:32#1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障，保護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳閘。跳閘前除氧器水位-35mm、壓力0.686MPa、溫度169℃，凝結(jié)水流量1056t/h，除氧器水位調(diào)節(jié)閥主閥開度為44%、副閥開度為37%，水位調(diào)節(jié)投自動(dòng)。機(jī)組跳閘后為防止汽包水位高，立即手動(dòng)停止汽泵運(yùn)行，16:36除氧器水位上升至+168mm，水位高保護(hù)動(dòng)作造成除氧器水位主、副調(diào)節(jié)閥全關(guān)，溢流閥開啟，主凝結(jié)水流量由1036 t/h突降到0t/h，16:38運(yùn)行人員手動(dòng)開啟除氧器水位調(diào)節(jié)閥維持一定量的凝結(jié)水流量。16:37左右在開啟汽前泵再循環(huán)手動(dòng)閥時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)除氧器進(jìn)水管道振動(dòng)嚴(yán)重，立即關(guān)閉汽前泵再循環(huán)手動(dòng)閥，振動(dòng)減輕并消失。

2 原因分析

通過對(duì)造成振動(dòng)的原因進(jìn)行深層次的分析，振動(dòng)的主要原因是機(jī)組停止后凝結(jié)水溫度下降太快與除氧器內(nèi)水溫度不匹配，除氧器內(nèi)部發(fā)生“自生沸騰“現(xiàn)象。機(jī)組跳閘后，除氧器加熱汽源失去，造成除氧器壓力突降。當(dāng)除氧器壓力突降時(shí)，給水的飽和溫度降低，而此時(shí)的給水溫度幾乎不發(fā)生變化。此時(shí)給水的實(shí)際焓值高于此壓力下對(duì)應(yīng)的飽和水焓值，使給水發(fā)生汽化，即除氧器的“自生沸騰“。當(dāng)凝結(jié)水中斷后部分汽化蒸汽返至主凝結(jié)水管，蒸汽在凝結(jié)水管內(nèi)受冷卻急劇凝結(jié)引起除氧器進(jìn)水管道的劇烈振動(dòng)。針對(duì)本次機(jī)組故障跳閘后，造成除氧器振動(dòng)的原因從以下幾方面來分析。

（1）機(jī)組跳閘前除氧器水位投自動(dòng)，跳閘后除氧器水位升至160mm，除氧器水位達(dá)到高二值保護(hù)動(dòng)作，除氧器水位主副調(diào)節(jié)閥保護(hù)關(guān)閉，造成凝結(jié)水流量中斷達(dá)2分鐘之久。此時(shí)凝結(jié)水管道內(nèi)無壓力，致使除氧器內(nèi)的汽化蒸汽能夠進(jìn)入凝結(jié)水管道。

（2）機(jī)組跳閘后因四段抽汽至除氧器加熱電動(dòng)門聯(lián)鎖關(guān)閉，除氧器壓力與溫度的下降率不匹配，壓力下降快，溫度下降慢，除氧器內(nèi)水發(fā)生再沸騰現(xiàn)象。16:38除氧器壓力0.418MPa、溫度162℃，16:40除氧器壓力0.405MPa、溫度156℃。再加上除氧器水位高+162mm減少了上部汽側(cè)空間，除氧器儲(chǔ)熱量大，造成部分蒸汽返至主凝結(jié)水管道。

（3）機(jī)組跳閘后，低壓加熱器聯(lián)鎖保護(hù)跳閘，凝結(jié)水走低加旁路，進(jìn)入除氧器內(nèi)的水溫由跳閘前的150℃左右突降至凝結(jié)水溫度25℃左右，對(duì)主凝結(jié)水管道造成快速的冷卻。使得自沸騰產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入凝結(jié)水管道后被迅速冷卻，造成振動(dòng)。

3 防范措施

機(jī)組正常停止后或運(yùn)行中機(jī)組故障跳閘后為防止除氧器進(jìn)水管道的振動(dòng)要嚴(yán)格執(zhí)行已經(jīng)制定的防止除氧器振動(dòng)措施，并且要針對(duì)正常停機(jī)和故障跳閘的不同情況采取相應(yīng)的防范措施。做到提前預(yù)防，正確處理。做好以前防范措施。

（1）正常停機(jī)時(shí)，在機(jī)組打閘前將除氧器水位調(diào)節(jié)閥解除自動(dòng)，手動(dòng)將除氧器水位維持在-500mm～-300mm，由于除氧器低水位保護(hù)為-1900mm，因此可以適當(dāng)降低除氧器水位，增加除氧器上部汽側(cè)空間，降低除氧器的儲(chǔ)熱量。防止除氧器的“自生沸騰“。

（2）機(jī)組打閘后維持凝結(jié)水流量在100t/h左右，保證凝結(jié)水連續(xù)運(yùn)行，防止除氧器汽化蒸汽倒流入凝結(jié)水管道被迅速冷卻，造成除氧器進(jìn)水管道振動(dòng)。

（3）機(jī)組故障跳閘后，立即解除除氧器水位自動(dòng)，關(guān)閉除氧器水位主調(diào)節(jié)閥，手動(dòng)調(diào)節(jié)副調(diào)節(jié)閥維持凝結(jié)水流量不小于100t/h，通過開啟除氧器水位溢流閥、事故放水閥維持除氧器水位。防止除氧器水位過高造成除氧器給水主副調(diào)節(jié)閥保護(hù)關(guān)閉，進(jìn)而造成凝結(jié)水中斷。

（4）加裝除氧器給水小旁路，防止由于除氧器水位高造成的除氧器主副調(diào)閥保護(hù)關(guān)閉造成的凝結(jié)水中斷現(xiàn)象。在機(jī)組停機(jī)前或者故障跳機(jī)時(shí)將手動(dòng)門打開，以保證凝結(jié)水供水的連續(xù)性。

（5）機(jī)組故障跳閘后在凝結(jié)水中斷時(shí)嚴(yán)禁開啟汽前泵再循環(huán)門，汽泵停止后停止汽前泵運(yùn)行。待凝結(jié)水供水以及除氧器恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí)，方可開啟汽泵最小流量閥，維持汽前泵運(yùn)行。

4 結(jié)論

通過對(duì)除氧器及其連接管道的劇烈振動(dòng)現(xiàn)象的詳細(xì)分析，可以得出引起劇烈振動(dòng)的主要因素是：由于除氧器內(nèi)部的高溫蒸汽倒流入溫度較低的凝結(jié)水管道或者溫度較高的鍋爐給水經(jīng)汽前泵再循環(huán)管道進(jìn)入凝結(jié)水管道引起的。具體機(jī)理為溫度較高的蒸汽或給水進(jìn)入溫度較低的凝結(jié)水管道時(shí)會(huì)發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象。在這一過程中由于蒸汽凝結(jié)后便會(huì)形成真空，此時(shí)周圍的蒸汽會(huì)來填補(bǔ)此真空的空間，形成較大的沖擊力。在連續(xù)的凝結(jié)沖擊下就會(huì)形成不斷的劇烈振動(dòng)。因此預(yù)防或處理除氧器劇烈振動(dòng)的本質(zhì)就是預(yù)防或消除存在冷熱流體劇烈換熱的條件。只要不具備這樣的條件，就不會(huì)發(fā)生類似的除氧器及其連接管道的劇烈振動(dòng)事件。

[1]靖長(zhǎng)才.200MW機(jī)組給水泵汽化原因分析[J].電站輔機(jī),2008(03).

[2]徐明,徐奇煥.汽輪機(jī)甩負(fù)荷過程中給水泵的汽蝕[J].汽輪機(jī)技術(shù), 2009(02).

[3]翁榮周.除氧器甩負(fù)荷過程的動(dòng)態(tài)壓力降[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005(04).

[4]王錦榮,呂彥昌.機(jī)組電動(dòng)鍋爐給水泵安全經(jīng)濟(jì)問題分析[J].電站輔機(jī),2007(04).