除氧器振動(dòng)原因分析

董哲明

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托第二發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010206）

1 除氧器介紹

1．1 除氧器結(jié)構(gòu)

除氧器由除氧頭以及水箱構(gòu)成。除氧頭是使用材質(zhì)間隔的鋼板經(jīng)過焊接產(chǎn)生，在除氧頭捏的頂部有一個(gè)噴霧室，在中間有一個(gè)噴淋盤，在噴霧式內(nèi)設(shè)置噴霧頭，在噴淋盤上面配備用于供水以及除氧的配水盤。噴霧頭的用處就是把所供給的水霧化，加大冷凝水以及加熱水蒸汽的接觸面積，加強(qiáng)換熱以及除氧成效。供水經(jīng)過噴霧頭進(jìn)到除氧機(jī)器內(nèi)，噴霧頭在機(jī)器內(nèi)水壓的作用下運(yùn)轉(zhuǎn)，把冷凝的會(huì)通過較細(xì)的霧滴噴出。霧滴和加熱蒸汽反向流通，全面接觸，對(duì)霧滴展開加熱以及除氧，在霧滴層受到加熱至完全和溫度的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)很好的除氧成效。

無頭除氧器主體是封頭、簡體、支座和內(nèi)部構(gòu)建等構(gòu)成。在筒體上部有一個(gè)提供檢查維修的DN600的入孔門。筒體上部還有兩個(gè)底座，一個(gè)固定的底座，一個(gè)活動(dòng)的底座，兩者間隔10米。從外，水箱上部還設(shè)置有增加大筒體強(qiáng)度的外“T”增強(qiáng)圈。為了預(yù)防除氧機(jī)器內(nèi)部壓強(qiáng)較大，筒體上部還設(shè)置了兩個(gè)DN200的安全閥。此外，另有測(cè)定水位的平衡容器以及溢流裝置等。進(jìn)汽設(shè)施分為輔助蒸汽接管以及主要蒸汽接管。輔助蒸汽接管用于啟動(dòng)工作情況，這是輔助蒸汽閥開啟，主要蒸汽閥門閉合，主要蒸汽是用在正常的工作情況，這是輔助蒸汽閥門閉合，主要蒸汽閥門開啟。為預(yù)防水發(fā)生倒流進(jìn)入蒸汽供水管道，在主、輔助蒸汽供水管上設(shè)置防止回流的閥門。圖1為除氧器基本結(jié)構(gòu)圖。

1．2 除氧器功能

圖1 除氧器基本結(jié)構(gòu)

除氧機(jī)器的主要功能是除去供水之中的氧氣和別的不發(fā)生凝結(jié)的氣體，確保供水的質(zhì)量，減小腐蝕，提升傳導(dǎo)熱的效率。并且，除氧機(jī)器自身也是供水加熱系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)綜合性加熱機(jī)器，有著給供水加熱，提升供水溫度的用處。除氧機(jī)器的作業(yè)原理是：一是物理性除氧，就是使用氣體的平衡溶解度以及氣體轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，分別使用亨利定律以及道爾頓分壓定律展開氣體去除。二是熱力除氧，水中別的氣體的溶解度伴隨溫度的增高而下降。

1．3 除氧器壓力控制原理

除氧機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)形式分成滑壓運(yùn)轉(zhuǎn)以及定壓運(yùn)轉(zhuǎn)。定壓運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)，候供除氧器的回?zé)岢闅鈮毫Ρ瘸鯔C(jī)器的作業(yè)壓力要高，并有專門的壓力調(diào)節(jié)閥門調(diào)整節(jié)流。如果汽輪機(jī)負(fù)荷下降到這一級(jí)抽氣無法滿足除氧機(jī)器定壓運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)定的時(shí)候，需切換高等級(jí)抽氣，暫停原本的抽氣，這樣運(yùn)轉(zhuǎn)形式能夠讓除氧成效以及供水泵的有效運(yùn)轉(zhuǎn)得以保障，不過，這都是通過犧牲熱經(jīng)濟(jì)性帶來的。除氧器壓力過大致使除氧收效下降，壓力致使汽水共振，主要供水泵入口可能被低壓力蒸汽腐蝕損壞。

2 除氧器振動(dòng)危害

2．1 除氧器管線振動(dòng)的危害

除氧器上部水管道是碳鋼材質(zhì)，雖然存在相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度以及韌性，不過，因?yàn)楣艿婪植驾^長，自三號(hào)低壓加熱裝置凝結(jié)水（94.7米標(biāo)高）出口至除氧器除氧頭（標(biāo)高為125.25米），而且中途歷經(jīng)12個(gè)直角彎道，在振動(dòng)到了一定程度，外共振的原因，管道所承受交變應(yīng)力，造成金屬管道損壞的要素，就會(huì)在管道焊連處等薄弱區(qū)域發(fā)生裂紋甚至整體斷裂，致使除氧器無效。

2．2 除氧頭振動(dòng)危害

除氧頭連接了噴霧頭，振動(dòng)致使噴霧頭和冷凝水分配管道焊連處裂開，致使除氧器內(nèi)的噴霧頭掉落，產(chǎn)生水柱，導(dǎo)致蒸汽的快速冷凝，產(chǎn)生了水擊，造成了振動(dòng)，長時(shí)間振動(dòng)會(huì)造成別的噴頭掉落，致使振動(dòng)嚴(yán)重，造成惡性循環(huán)。一樣使用噴霧壓力的方式除氧器的山西神頭第二發(fā)電廠的500M W捷制 K-500-165型四缸雙背壓凝汽式汽輪機(jī)組以前出現(xiàn)過除氧器內(nèi)部的噴霧頭掉落，因此，對(duì)除氧器振動(dòng)一定要重視。

3 振動(dòng)原因分析

2014年6月，1#機(jī)組在進(jìn)行小修的時(shí)候，除氧器在機(jī)器組開始運(yùn)轉(zhuǎn)以及機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候都發(fā)生很多次放炮一樣的連續(xù)間隔振動(dòng)，所有管道自94.7米處到除氧頭補(bǔ)水管道處都在振動(dòng)。造成聲音巨大，使得主要操控室內(nèi)的人都可以聽到。振動(dòng)導(dǎo)致除氧器上水管線擺動(dòng)以及保溫層脫落，（見圖2），并且也可能出現(xiàn)除氧器機(jī)構(gòu)零件損壞，例如，噴霧頭的掉落、除氧盤發(fā)生形變（見圖3）、水箱發(fā)生開裂等。

圖2 除氧器上水管線

圖3 除氧盤

（1）除氧器內(nèi)發(fā)生的汽錘。在除氧器加水前，除氧器內(nèi)部是一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)，汽水飽和情況，在冷凝水進(jìn)到除氧器以后，除氧器內(nèi)部溫度快速降低，壓力下降，就會(huì)使除氧水箱內(nèi)的水快速汽化、沸騰。水汽反沖至除氧器，進(jìn)到除氧器以后，直接冷卻，不斷反復(fù)。直至補(bǔ)水結(jié)束后，在回到另一個(gè)平衡點(diǎn)。

（2）溫差造成振動(dòng)。除氧器冷凝水供水管挨近除氧器一側(cè)溫度高，距離除氧器遠(yuǎn)的溫度低，會(huì)發(fā)生振動(dòng)，振動(dòng)聲音大，主要是供水管道振動(dòng)。

（3）加熱蒸汽配備不全，在除氧頭產(chǎn)生水阻氣情況。因?yàn)閱?dòng)的時(shí)候，頂壓蒸汽壓力過低，無法達(dá)到在溫度較低的供水加熱到接近飽和溫度的規(guī)定，下落時(shí)的水流中含有大量未凝結(jié)的氣體。加熱以后解析出的不凝結(jié)氣體，產(chǎn)生層狀氣模，組織了蒸汽以及水的回流，致使蒸汽流動(dòng)被阻，往蒸汽的入口處產(chǎn)生壓力波。伴隨蒸汽凝聚，壓力漸漸加大，從而突破氣模產(chǎn)生強(qiáng)烈的震蕩波。這樣不斷地反復(fù)，致使除氧器發(fā)生劇烈振動(dòng)。

（4）高壓加熱裝置和除氧器連接的排水管道內(nèi)產(chǎn)生汽水兩相流。機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，高壓加熱裝置到除氧疏水開關(guān)異常，管道支吊架不夠，高壓加熱裝置的水位以及堵管數(shù)量等，都會(huì)造成高壓加熱裝置和除氧器連接的疏水管道中產(chǎn)生汽水兩相流，造成管道振動(dòng)。并且因?yàn)槠畠上嗔鹘缑娌环€(wěn)定，在疏水處，氣泡破損時(shí)候，極易造成振動(dòng)。

4 除氧器振動(dòng)的預(yù)防措施

總結(jié)上述造成振動(dòng)的諸多因素，提出下列防止振動(dòng)的原則：（1）盡可能避免較大溫度差的水在除氧器內(nèi)部有大量的加入。（2）避免和除氧器連接管道以內(nèi)產(chǎn)生汽水兩相流。（3）減低單個(gè)除氧器的負(fù)荷波動(dòng)幅度以及頻率。（4）確保蒸汽、疏水、補(bǔ)水管道的通暢，工作質(zhì)量不斷地穩(wěn)定地通入以及輸出。（5）除氧機(jī)器內(nèi)部汽水溫度的改變要連續(xù)、平穩(wěn)、均衡、合理的挑選汽水的引進(jìn)形式以及區(qū)域。（6）增大管系構(gòu)造的阻止：改方案是為提升管系強(qiáng)度，對(duì)結(jié)構(gòu)的頻率進(jìn)行改變，高效的預(yù)防管系構(gòu)造產(chǎn)生共振損害的有效方案。正常選擇在管系中的懸空彎頭區(qū)域以及擺動(dòng)大的管道處，依據(jù)現(xiàn)實(shí)振動(dòng)受力點(diǎn)。根據(jù)四周環(huán)境條件，裝載合適的阻尼器，提升管系強(qiáng)度。

依據(jù)上述方振要求以及機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)情況，提出處理除氧器振動(dòng)方案機(jī)組啟動(dòng)停止時(shí)的注意事項(xiàng)：（1）機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，在蒸發(fā)器壓力至200KPa后，要對(duì)除氧器頂壓蒸汽展開隔離，停止運(yùn)轉(zhuǎn)電加熱裝置以及把除氧器供水改出手動(dòng)，使用手動(dòng)小流量不間斷補(bǔ)水形式。（2）機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)后，不得較早進(jìn)行除氧器電加熱器以及運(yùn)轉(zhuǎn)供水泵對(duì)除氧器升溫，由于升溫會(huì)致使除氧器壓力增大，會(huì)造成除氧器的高壓，在對(duì)除氧器供水時(shí)，除氧器振動(dòng)加劇。（3）為降低除氧器因長期無水的狀況下，依靠除氧頭的供水管溫度伴隨除氧器升溫而升高，可以不定時(shí)對(duì)除氧器供水，降低管線溫差。（4）對(duì)靠近除氧器頂端上水管道可能有氣體，可打開排氣閥4321-V4893進(jìn)行排氣。（5）在除氧器的的壓力控制是手動(dòng)的時(shí)，若降低D/A的冷凝水供水流速時(shí)，要先將壓力控制閥關(guān)小，避免D/A因高壓造成其安全閥起座。并且，在增大D/A供水流量時(shí)，要適當(dāng)將壓力控制裝置開大。

5 結(jié)語

除氧器運(yùn)轉(zhuǎn)是在一個(gè)復(fù)雜環(huán)境下，可靠性較低的換熱裝置，不過，是在電廠汽水循環(huán)之中必不可少的。除氧器振動(dòng)是較為常見、多原因造成的情況，如果不進(jìn)行管理，就會(huì)對(duì)除氧器工作能力有所損害，嚴(yán)重的會(huì)造成事故。所以運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，要嚴(yán)格監(jiān)控除氧裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，出現(xiàn)振動(dòng)，快速地進(jìn)行處置。