李巍峰+孔令忠

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了在火力發(fā)電廠，除氧器上水管道振動(dòng)大的原因，介紹了管道水擊的原理，從理論上對(duì)除氧器上水管道振動(dòng)大問題進(jìn)行了分析，并找到了解決的辦法，對(duì)于火力發(fā)電廠安全生產(chǎn)，有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水擊；振動(dòng)；水位；原因分析；防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.141

1 水沖擊概念

水沖擊又稱水錘，是由于蒸汽或水突然產(chǎn)生的沖擊力，使承載其流動(dòng)的管道或容器發(fā)生聲響和震動(dòng)的一種現(xiàn)象。水沖擊是工質(zhì)在管道流動(dòng)不暢的情況下產(chǎn)生的。電廠中的水沖擊大多是由于蒸汽管道積水或疏水不暢而形成空氣塞、水塞障礙，以致高速蒸汽不能順暢通過，于是蒸汽沖擊這些水塞，從而發(fā)出巨響和強(qiáng)烈的震動(dòng)，甚至造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。

2 水沖擊事故其危害性

水沖擊事故是電廠的大敵，輕則引起管道的強(qiáng)烈震動(dòng)，重則破壞管道的支吊架，拉裂管道彎頭焊接口，若水沖擊事故發(fā)生在汽輪機(jī)內(nèi)部，其造成的危害將更大：損傷汽輪機(jī)葉片，冷水沖擊熱態(tài)汽輪機(jī)會(huì)使汽缸、大軸產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力，直接導(dǎo)致汽缸和轉(zhuǎn)子發(fā)生變形、彎曲，出現(xiàn)或擴(kuò)展裂紋，嚴(yán)重?fù)p害汽輪機(jī)，甚至導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)組報(bào)廢。

3 原因分析

某廠在一次非停后又立即進(jìn)行啟動(dòng)過程中，當(dāng)把再循環(huán)全開，除氧器上水管道發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，整個(gè)機(jī)房?jī)?nèi)發(fā)出可怕的震動(dòng)，管道的支吊架上的螺絲都震掉了，將再循環(huán)閥又恢復(fù)原來(lái)的開度，振動(dòng)才消失。把把再循環(huán)全開，相當(dāng)于突然把總閥門關(guān)閉，勢(shì)必引起水擊現(xiàn)象，振動(dòng)機(jī)理分析認(rèn)為：當(dāng)把再循環(huán)全開時(shí)，除氧器上水管道不再向除氧器進(jìn)水，由于重力作用，水從30米高處反而向下流入凝汽器，這段管道形成空管，且這段管道是低溫的，此時(shí)除氧頭上部是壓力0.49 MPa，溫度約200℃的蒸汽，當(dāng)一團(tuán)蒸汽在管壁上凝結(jié)為水滴時(shí)，比容相差400多倍，則在汽團(tuán)凝結(jié)成水后突然形成局部真空，周圍壓力蒸汽要來(lái)填充因凝結(jié)而形成真空的空間，形成巨大的沖擊，如此連續(xù)凝結(jié)沖擊，管壁也在升溫趨于平衡，這個(gè)過程造成了連續(xù)的劇烈振動(dòng)。據(jù)專家計(jì)算，這種沖擊力量可達(dá)數(shù)十噸。

通過分析本廠三號(hào)高壓加熱器經(jīng)水位調(diào)整器可靠性較差，導(dǎo)致加熱器經(jīng)常處于無(wú)水位運(yùn)行狀態(tài)，高壓疏水夾雜蒸汽直接流向除氧器。加之管道較長(zhǎng)，保溫效果較差，介質(zhì)狀態(tài)變化大引起振動(dòng)。

由于凝結(jié)水系統(tǒng)管道與除氧器聯(lián)接的特殊性，分析其振動(dòng)原因主要是在機(jī)組停止后，由于低加的隨機(jī)停止造成凝結(jié)水溫度的迅速下降，一般從150℃左右下降至30℃以下，而除氧器的蓄熱能力大，壓力、溫度下降速度慢，如果凝結(jié)水中斷則除氧器內(nèi)部的高溫水就會(huì)因壓力下降蒸發(fā)為蒸汽進(jìn)入主凝結(jié)水管道，蒸汽進(jìn)入主凝結(jié)水管道后遇冷迅速凝結(jié)，造成熱沖擊引發(fā)管道振動(dòng)。

4 防范措施

水擊壓強(qiáng)公式Ph=ρсν從理論上分析來(lái)看減小水擊的的方法是避免直接水擊。采用過傤保護(hù)，在可能產(chǎn)生水擊的管道中設(shè)置蓄能器，調(diào)壓塔或安全閥等以緩沖水擊壓能減低管內(nèi)流速，縮小管長(zhǎng)，使用彈性好的管道。避免管道汽水共存現(xiàn)象。

具體減小水擊的的方法：

（1）停機(jī)后，檢查除氧器上水逆止門的嚴(yán)密性，防止除氧器上水管道內(nèi)水倒流，為汽水混合造成條件。

（2）機(jī)組停止時(shí)除氧器、凝汽器水位的控制。為了防止今后再次出現(xiàn)管道振動(dòng)在機(jī)組停止時(shí)應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)： ①機(jī)組解列前將除氧器水位降低至-300～-400mm，盡可能增大除氧器上部汽側(cè)空間。②由于除氧器水位調(diào)節(jié)閥不管在“自動(dòng)”或“手動(dòng)”只要除氧器水位達(dá)高三值會(huì)強(qiáng)關(guān)主、副水位調(diào)節(jié)閥可能造成凝結(jié)水的中斷，因此在機(jī)組停止前稍開除氧器水位調(diào)節(jié)閥旁路門，保證凝結(jié)水的連續(xù)性。③除氧器水位高時(shí)及時(shí)開啟溢流閥或溢流旁路閥，防止除氧器滿水。

（3）機(jī)組啟動(dòng)過程中除氧器及凝汽器水位的控制，除氧器水位的控制（除氧器上水泵良好備用）。①機(jī)組停止過程中：示機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)情況、除氧器水位解自動(dòng)，根據(jù)鍋爐上水量，利用除氧器水位調(diào)節(jié)站旁路手動(dòng)控制除氧器水位，以防水位過低造成給水泵入口流量受限而引起給水泵組的振動(dòng)。②機(jī)組啟動(dòng)過程中：由于除氧器投入連續(xù)加熱，除氧器水位控制要更加小心，既要保證給水加熱的效率（防氧量超標(biāo)）；又要防止除氧器水位過低引起給水泵組的振動(dòng)，維持除氧器水位-100mm左右即可。③除氧器水位在機(jī)組啟動(dòng)及低負(fù)荷時(shí)除氧器水位受凝水再循環(huán)及給水流量變化影響，調(diào)整時(shí)利用30%調(diào)閥調(diào)節(jié)，隨負(fù)荷的增加而逐漸開大。并注意凝結(jié)水系統(tǒng)不能斷水，防止凝水管道震動(dòng)。如水位太高，則可以利用除氧器放水或鍋爐后墻放水調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時(shí)注意凝水再循環(huán)對(duì)凝水流量的影響。

凝汽器水位的控制（凝汽器補(bǔ)水泵良好備用）。①機(jī)組停止過程中：示除氧器水位波動(dòng)情況、凝汽器水位調(diào)節(jié)解自動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)；隨著機(jī)組負(fù)荷不斷下降，凝結(jié)水流量越來(lái)越小，特別注意當(dāng)汽機(jī)打閘、凝結(jié)水流量小于450t/h引起的再循環(huán)開啟，防止除氧器入口斷水而導(dǎo)致除氧器加熱蒸氣返回主凝結(jié)管道，引起管道的劇烈振動(dòng)。②機(jī)組帶負(fù)荷中除氧器，凝汽器水位的控制：從鍋爐上水至發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷，這個(gè)過程中除氧器水位選擇用30%容量調(diào)門手動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)30%調(diào)門開度大于一半以后仍然不能維持除氧器水位時(shí)，就應(yīng)該開70%調(diào)門進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)荷上升至180MW左右，一臺(tái)汽泵投入自動(dòng)后，就可以將70%調(diào)門投入自動(dòng)了。在機(jī)組負(fù)荷100MW以前，給水流量不是很穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)該把除氧器水位保持在—200左右，這樣就可以防止當(dāng)給水流量降低時(shí)。除氧器水位太高而造成凝結(jié)水中斷，造成除氧器震動(dòng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

汽水管道是熱力發(fā)電廠的生命線，汽水管道的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于電廠的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。但在熱力發(fā)電廠生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生汽水管道的水擊現(xiàn)象，如處理不當(dāng)，管道的水擊輕者增大了管道的流動(dòng)阻力，重者損壞管道及設(shè)備，甚至危及人身安全，因此對(duì)汽水管道水擊現(xiàn)象的防范處理對(duì)于保證熱力發(fā)電廠的安全運(yùn)行具有重要意義。

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作者簡(jiǎn)介：李巍峰（1974-），男，工程師，從事600MW機(jī)組集控運(yùn)行專業(yè)的運(yùn)行工作。endprint