除氧器振动原因分析

2020-11-25董哲明

中国设备工程 2020年22期

董哲明

（内蒙古大唐国际托克托第二发电有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010206）

1 除氧器介绍

1．1 除氧器结构

除氧器由除氧头以及水箱构成。除氧头是使用材质间隔的钢板经过焊接产生，在除氧头捏的顶部有一个喷雾室，在中间有一个喷淋盘，在喷雾式内设置喷雾头，在喷淋盘上面配备用于供水以及除氧的配水盘。喷雾头的用处就是把所供给的水雾化，加大冷凝水以及加热水蒸汽的接触面积，加强换热以及除氧成效。供水经过喷雾头进到除氧机器内，喷雾头在机器内水压的作用下运转，把冷凝的会通过较细的雾滴喷出。雾滴和加热蒸汽反向流通，全面接触，对雾滴展开加热以及除氧，在雾滴层受到加热至完全和温度的时候，可以实现很好的除氧成效。

无头除氧器主体是封头、简体、支座和内部构建等构成。在筒体上部有一个提供检查维修的DN600的入孔门。筒体上部还有两个底座，一个固定的底座，一个活动的底座，两者间隔10米。从外，水箱上部还设置有增加大筒体强度的外“T”增强圈。为了预防除氧机器内部压强较大，筒体上部还设置了两个DN200的安全阀。此外，另有测定水位的平衡容器以及溢流装置等。进汽设施分为辅助蒸汽接管以及主要蒸汽接管。辅助蒸汽接管用于启动工作情况，这是辅助蒸汽阀开启，主要蒸汽阀门闭合，主要蒸汽是用在正常的工作情况，这是辅助蒸汽阀门闭合，主要蒸汽阀门开启。为预防水发生倒流进入蒸汽供水管道，在主、辅助蒸汽供水管上设置防止回流的阀门。图1为除氧器基本结构图。

1．2 除氧器功能

图1 除氧器基本结构

除氧机器的主要功能是除去供水之中的氧气和别的不发生凝结的气体，确保供水的质量，减小腐蚀，提升传导热的效率。并且，除氧机器自身也是供水加热系统内的一个综合性加热机器，有着给供水加热，提升供水温度的用处。除氧机器的作业原理是：一是物理性除氧，就是使用气体的平衡溶解度以及气体转移动力学特点，分别使用亨利定律以及道尔顿分压定律展开气体去除。二是热力除氧，水中别的气体的溶解度伴随温度的增高而下降。

1．3 除氧器压力控制原理

除氧机器的运转形式分成滑压运转以及定压运转。定压运转的时，候供除氧器的回热抽气压力比除氧机器的作业压力要高，并有专门的压力调节阀门调整节流。如果汽轮机负荷下降到这一级抽气无法满足除氧机器定压运转规定的时候，需切换高等级抽气，暂停原本的抽气，这样运转形式能够让除氧成效以及供水泵的有效运转得以保障，不过，这都是通过牺牲热经济性带来的。除氧器压力过大致使除氧收效下降，压力致使汽水共振，主要供水泵入口可能被低压力蒸汽腐蚀损坏。

2 除氧器振动危害

2．1 除氧器管线振动的危害

除氧器上部水管道是碳钢材质，虽然存在相当的强度以及韧性，不过，因为管道分布较长，自三号低压加热装置凝结水（94.7米标高）出口至除氧器除氧头（标高为125.25米），而且中途历经12个直角弯道，在振动到了一定程度，外共振的原因，管道所承受交变应力，造成金属管道损坏的要素，就会在管道焊连处等薄弱区域发生裂纹甚至整体断裂，致使除氧器无效。

2．2 除氧头振动危害

除氧头连接了喷雾头，振动致使喷雾头和冷凝水分配管道焊连处裂开，致使除氧器内的喷雾头掉落，产生水柱，导致蒸汽的快速冷凝，产生了水击，造成了振动，长时间振动会造成别的喷头掉落，致使振动严重，造成恶性循环。一样使用喷雾压力的方式除氧器的山西神头第二发电厂的500M W捷制 K-500-165型四缸双背压凝汽式汽轮机组以前出现过除氧器内部的喷雾头掉落，因此，对除氧器振动一定要重视。

3 振动原因分析

2014年6月，1#机组在进行小修的时候，除氧器在机器组开始运转以及机组停止运转的时候都发生很多次放炮一样的连续间隔振动，所有管道自94.7米处到除氧头补水管道处都在振动。造成声音巨大，使得主要操控室内的人都可以听到。振动导致除氧器上水管线摆动以及保温层脱落，（见图2），并且也可能出现除氧器机构零件损坏，例如，喷雾头的掉落、除氧盘发生形变（见图3）、水箱发生开裂等。

图2 除氧器上水管线

图3 除氧盘

（1）除氧器内发生的汽锤。在除氧器加水前，除氧器内部是一个平稳的状态，汽水饱和情况，在冷凝水进到除氧器以后，除氧器内部温度快速降低，压力下降，就会使除氧水箱内的水快速汽化、沸腾。水汽反冲至除氧器，进到除氧器以后，直接冷却，不断反复。直至补水结束后，在回到另一个平衡点。

（2）温差造成振动。除氧器冷凝水供水管挨近除氧器一侧温度高，距离除氧器远的温度低，会发生振动，振动声音大，主要是供水管道振动。

（3）加热蒸汽配备不全，在除氧头产生水阻气情况。因为启动的时候，顶压蒸汽压力过低，无法达到在温度较低的供水加热到接近饱和温度的规定，下落时的水流中含有大量未凝结的气体。加热以后解析出的不凝结气体，产生层状气模，组织了蒸汽以及水的回流，致使蒸汽流动被阻，往蒸汽的入口处产生压力波。伴随蒸汽凝聚，压力渐渐加大，从而突破气模产生强烈的震荡波。这样不断地反复，致使除氧器发生剧烈振动。

（4）高压加热装置和除氧器连接的排水管道内产生汽水两相流。机组运转时，高压加热装置到除氧疏水开关异常，管道支吊架不够，高压加热装置的水位以及堵管数量等，都会造成高压加热装置和除氧器连接的疏水管道中产生汽水两相流，造成管道振动。并且因为汽水两相流界面不稳定，在疏水处，气泡破损时候，极易造成振动。

4 除氧器振动的预防措施

总结上述造成振动的诸多因素，提出下列防止振动的原则：（1）尽可能避免较大温度差的水在除氧器内部有大量的加入。（2）避免和除氧器连接管道以内产生汽水两相流。（3）减低单个除氧器的负荷波动幅度以及频率。（4）确保蒸汽、疏水、补水管道的通畅，工作质量不断地稳定地通入以及输出。（5）除氧机器内部汽水温度的改变要连续、平稳、均衡、合理的挑选汽水的引进形式以及区域。（6）增大管系构造的阻止：改方案是为提升管系强度，对结构的频率进行改变，高效的预防管系构造产生共振损害的有效方案。正常选择在管系中的悬空弯头区域以及摆动大的管道处，依据现实振动受力点。根据四周环境条件，装载合适的阻尼器，提升管系强度。

依据上述方振要求以及机组运转情况，提出处理除氧器振动方案机组启动停止时的注意事项：（1）机组停止运转后，在蒸发器压力至200KPa后，要对除氧器顶压蒸汽展开隔离，停止运转电加热装置以及把除氧器供水改出手动，使用手动小流量不间断补水形式。（2）机组运转后，不得较早进行除氧器电加热器以及运转供水泵对除氧器升温，由于升温会致使除氧器压力增大，会造成除氧器的高压，在对除氧器供水时，除氧器振动加剧。（3）为降低除氧器因长期无水的状况下，依靠除氧头的供水管温度伴随除氧器升温而升高，可以不定时对除氧器供水，降低管线温差。（4）对靠近除氧器顶端上水管道可能有气体，可打开排气阀4321-V4893进行排气。（5）在除氧器的的压力控制是手动的时，若降低D/A的冷凝水供水流速时，要先将压力控制阀关小，避免D/A因高压造成其安全阀起座。并且，在增大D/A供水流量时，要适当将压力控制装置开大。