除氧器振动的原因分析及预防措施

刘杰　耿艳君

摘要：除氧器是火力发电厂汽水循环中的重要热力设备，其运行是否正常将直接影响电力生产的安全性与经济性。文章主要从除氧器设计缺陷、运行调节和零部件的损坏三个方面论述了除氧器振动的根本原因，并提出了有效的预防振动的措施，对电厂运行管理人员有一定的指导意义。

关键词：火力发电厂；汽水循环；除氧器；振动预防

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0113-02

除氧器是蒸汽发电机组中重要的热力设备，其运行是否正常将直接影响电厂生产的安全性与经济性。但是除氧器在运行中存在诸多问题，如排气带水、除氧器振动、自生沸腾等，其中尤以除氧器的过度振动最为常见，除氧器振动不仅使除氧器的运行存在安全隐患，降低其可靠性，而且导致其加热投运时间长，满足不了机组经济、快速启动的需要。因此，引起了电力行业人员的广泛重视。

不同的机组特性不同，采用的除氧器结构也有差别，造成振动的原因也千差万别。因此，作者在总结前人工作的基础上，通过归纳与总结，找出除氧器振动的原因以及相应的预防措施。

1 除氧器振动原因

1.1 由设计缺陷导致的振动

（1）一次蒸汽进气口设计不合理。有的旋膜式除氧器一次加热进汽管经除氧罐伸入除氧塔底部，由于没有设计加装均匀布汽的封头，与凝结水、化学补水进行热交换时换热不均匀；同时水流下落过程中易倒灌入进汽管；除氧器内部压力高时，又易使水流积聚在除氧塔内部。上述原因会在除氧塔内形成汽水冲击，汽水换热效果恶化，严重影响氧气的析出，使水中含氧量严重偏高；同时，造成除氧塔产生振动。

（2）高加疏水管设计不合理。对旋膜式除氧器而言，高压加热器疏水管在进入除氧塔，与凝结水、化学补水进行热交换时，由于管道布水孔安装不合理，与一次加热进汽管形成汽水对冲，造成换热效果不好，并引起除氧器振动。

（3）二次蒸汽与疏水、补水形成汽水对冲。二次蒸汽引入不合理或者与疏水，补水管相距过近，很容易在除氧器内形成汽水对冲。在设计与安装中，应注意合理的引入二次蒸汽，避免与疏水，补水等其他管道相距过近。尽量减少各水流或蒸汽引入点的相互干扰。并且还要考虑负荷变动时，流速流量变化可能产生的影响。

（4）二次加热蒸汽配汽不均。在机组启动时，经常要向除氧水箱中通入二次加热蒸汽，进行进一步的除氧，加快启动速度。但是由于配汽管配汽方式和配汽孔设计的不合理，会导致二次蒸汽的配入不均匀。从而使水箱内富气处形成热水区，而在乏汽处形成冷水区。冷水区和热水区以热对流和热传导的方式进行换热，从而在冷热的交界面形成类似水击的现象，引起除氧器加热过程的震动。

1.2 由运行调节的原因导致的振动

（1）机组启动或负荷剧烈变动时在给水管处形成水击。机组启动时，因蒸汽压力低、温度低、预暖设备时间不足，且给水温度、压力较低，在给水入口管处形成水击，引起除氧器大幅振动，从而带动给水箱振动，反过来又加剧振动，这是除氧器发生初期振动的主要原因；再者，启动时凝结水温度低，需再沸腾蒸汽进入，使给水加温并加快除氧，此时也会引起水击，形成振动。除氧器呈现振动幅度大、振动方向多元化的特点。

（2）高压加热器与除氧器相连的疏水管路中形成汽水两相流。机组运行过程中，高压加热器到除氧器疏水逆止门开关不灵活，疏水调整门缺陷，管道支吊架不够，高加水位及高加堵管数量等，均会引起高加与除氧器相连的疏水管路中形成汽水两相流，引起管道的剧烈振动。同时由于汽水两相界面的不稳定性，在疏水出口，气泡破裂时，容易引发振动。

（3）除氧器水位调节门的节流产生的激扰。流体在管内流动时对管壁产生冲击的激扰总是不可避免的，但这种激扰不一定能使管道振动和大幅度摆动，只有当激扰频率与流经管道段的固有频率相等或接近时才会使该段管道振动或大幅度摆动。对此，覃恒锋做了详细的研究，并提出了解决方案。其主要思路是：改变管系的固有频率；改变节流激扰频率；增加旁路，通过调节旁路开度，配合降低管系振摆。

（4）一次蒸汽配入不足，在除氧头形成水阻气现象。对大气式除氧器而言，如果机组负荷升高，进入除氧头的蒸汽流量已经不能满足将大流量的低温补水加热至或接近饱和温度的要求，下落至填料的水流中含有大量的氧气，导致氧气析出的高峰段下移至填料层。加热后析出的氧气散布在填料层的水膜之间，形成层层气模，阻碍了蒸汽和水的逆流，导致蒸汽流动受阻，向蒸汽的入口方向产生压力波。随着蒸汽的集聚，压力逐渐增大，从而冲破气模形成剧烈的膨胀波。如此的交替往复，使除氧器产生剧烈的振动。

对此，可减少蒸汽管径，提高蒸汽流速，从而达到增强汽水换热的目的，或者增加蒸汽调节阀，能够根据负荷调节蒸汽的供入。李云虎对此的解决方案是，加装自水箱至除氧头的进气管，绕过填料层。从而在高负荷时增加除氧头的进气量，提高了换热量和氧气的析出；同时，避免了在填料层形成水阻气的现象。

（5）除氧器内发生汽、水冲击。除氧器内发生汽、水冲击也会引起除氧器的振动。引起汽水冲击的主要原因是：进水温度低及进水量波动大，淋水盘孔锈蚀堵塞发生溢流；喷嘴脱落，使进水呈水柱状冲向排气管等。以上因素均可导致汽、水流偏斜，气流速度、压力不均引起压力波动，从而引起除氧器振动。

1.3 由除氧器零部件损坏导致的振动

（1）支撑单薄不稳，除氧器的管系固定不牢、松动。撑单薄不稳，除氧器的管系固定不牢、松动这一点往往容易被忽略，尤其是除氧器内部的零件松动，由于太简单而不被注意。而且这种振动往往出现在机组启动或负荷剧烈变动时。这种振动应引起足够的重视，也应列在电厂经常检查的项目中。发现问题，即使排除。

（2）除氧器内雾化喷头脱落形成水注。除氧器内部的喷头出现脱落，形成水柱，引起蒸汽的迅速凝结，造成水击，产生振动，长时期振动会引起其它喷头脱落，使振动加剧，形成恶性循环，长期运行中，极有可能造成事故的发生。

2 除氧器振动的预防措施

总结以上引发振动的诸多原因，提出以下防振的原则：（1）尽量避免大温差的水在除氧器内大量掺混；（2）尽量避免与除氧器连通管道内形成汽水两相流；（3）尽量减少单个除氧器的负荷波动幅度和频率；（4）保持蒸汽，疏水，补水管道的畅通，工质连续稳定的通入和输出；（5）除氧器内汽水温度的变化应连续、稳定、均匀，合理选择汽水的引入方式和位置；（6）除氧器的阀门和开关及其他机械固定或支撑，应经常的检查并及时的维修；（7）应注意避免管道间的相互干扰，造成汽水意外相遇，形成冲击；（8）现场运行人员应严格按照运行规程操作。振动一旦产生，应深入的分析产生的机理，找到合适的、根本的解决措施。

3 结语

除氧器是一个运行在复杂环境下，可靠性相对较低的换热设备，但是在电厂汽水循环中具有不可替代的作用。而除氧器的振动是一个经常的，多因素引发的现象，若不加以控制，就可能会损害除氧器的工作性能，甚至引发事故。因此运行中，应严格监控除氧器的工作状态，发现振动，及时处理解决。

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