除氧器振动原因分析

除氧器振动原因分析

金健

（华电新疆发电有限公司红雁池电厂）

摘要：2017年09月21时20时20分，某电厂4号机组跳闸后恢复开机过程中，凝结泵至除氧器上水逆止门因管道振动，造成法兰刺水机组被迫停运。该厂历年来频繁出现停机后，除氧器及其管道振动现象，严重影响机组运行及设备安全，在此针对除氧器及其管道振动的原因进行分析，总结出解决办法。经系统优化改造、保护逻辑修改后，除氧器振动现象得以解决，实践证明改造方案切实有效。

关键词：水击振动；除氧器；蒸汽层

一、概念阐述及振动原因

1.水击（水锤）定义

在压力管道中，由于液体流速的急剧变化，从而造成管道中的液体压力显著、反复、迅速变化，对管道有一种“锤击”的特征，这种现象称为水击（水锤）。

2.除氧器及其管道振动原因

由于除氧器汽源连续向除氧器提供加热蒸汽，当汽源热量不能被及时带走时，除氧器内饱和水持续被加热蒸发，造成除氧塔形成蒸汽层，当蒸汽层遇到冷水后凝结，局部空间内蒸汽体积缩小，四周蒸汽以很高的速度向凝结部位冲击，形成水击现象。

在凝结水至除氧器上水管道中，由于除氧塔形成蒸汽层，蒸汽压力升高后进入凝结水至除氧器上水管道中，出现水击现象。在冲击力的作用下凝结水至除氧器上水逆止门关闭，水击随之减弱消失，此时由于凝结水压力作用下，逆止门再次被打开，冷水与蒸汽再次接触，再次形成水击现象，如此反复造成凝结水至除氧器逆止门门体法兰刺漏。

二、典型事故案例

某电厂4号机组为哈尔滨汽轮机厂制造的型号：N(C)135/N200－12.7/535/535型汽轮机，型式为：超高压、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、可调整抽汽式凝汽式汽轮机。该厂采用青岛磐石容器制造有限公司生产的旋膜式除氧器，由除氧塔和除氧水箱两部分组成，除氧塔采用两级加热。该厂除氧器有两种运行方式：定压运行和滑压运行。

2017年09月21日20时20分4号机跳闸，机组跳闸后除氧器排氧门未全开，汽包连排电动门全开，连排至定扩疏水调整门自动全关。在恢复过程中，发生凝结水至除氧器逆止门门体法兰刺漏事故，造成机组被迫停运。

恢复过程中除氧器振动期间，相关参数如下:

1.事故状态说明：

1.1上表21时09分，机组跳闸半个小时，此时机组跳闸后除氧器排氧门未全开，汽包连排电动门全开，连排至定扩疏水调整门自动全关，除氧塔内已形成蒸汽层，除氧器开始振动，凝结水管道初步进汽，振动开始恶化。

1.2上表21时28分，此时打开除氧器排氧门，关闭汽包连排电动门全开，连排至定扩疏水调整门解除自动手动全开，除氧器振动减弱。

1.3上表21时36分，除氧器降压隔离，开除氧器事故放水门，炉疏水泵向除氧器上升降温，配合检修处理凝结水至除氧器逆止门门体法兰刺漏缺陷。

1.4依据上表21时46分，检修开始处理缺陷。

2.事故分析

2.1除氧器振动汽源、水源分析

正常运行中，除氧器汽源有：高加运行排汽、连排扩容器来汽、门杆漏汽；除氧塔汽源有：四抽供除氧器（四母供除氧器备用）、3号高加疏水（2号高加通过3号高加进入除氧器）；除氧塔水源有：凝结水母管来、暖风器疏水来、炉疏水泵来。

机组跳闸后，高加进汽电动门关闭，高加内部压力降低，所以高加运行排汽压力不足以引起振动；门杆漏汽本身压力也不足引起振动，所以除氧器汽源只有连排扩容器来汽（即汽包提供）。除氧塔内：3号高加疏水不具备引起振动的压力温度，四抽供除氧器电动门因机组跳闸保护连关。也不具备引起振动条件。由此分析引起除氧器振动的蒸汽汽源应为连排扩容器来汽。

正常运行中暖风器疏水及炉疏水泵来水不投入，所以引起除氧器振动的水源只有凝结水母管来。

2.2.除氧器振动过程分析

20时20分机组跳闸后，由于高、中压主汽门关闭，汽包压力上升，汽包连排电动门开启状态，连排内压力上升后将连排内疏水压至定扩，由于连排疏水调门自动状态，水位低时疏水调门自动关闭，连排内大量蒸汽导入除氧器，此时因汽包水位高给水泵出力下降，除氧器汽源热量不能被及时带走，使除氧器持续加热温度升高，导致除氧层逐步形成蒸汽层。除氧器排氧电动门未全开，除氧塔内压力持续升高，当除氧层压力升高到一定程度时，蒸汽进入凝结水管道形成水击。

21时28分，关闭汽包连排电动门，手动开启连排疏水调整门，除氧器排氧电动门，21时36分，开除氧器事故放水门，炉疏水泵向除氧器上升降温，除氧器振动消失。

2.3.除氧器安装设计原因分析

①、1、2号机组除氧塔为卧式除氧塔，容积大形成蒸汽层相对较慢。3、4号除氧塔为立式除氧塔，容积小易形成蒸汽层。

②、1、2号机凝结水至除氧器逆止门后管道，为水平直管道连接至除氧塔顶部，且只有1-2米管段，水击时冲击力只形成水平方向作用力，对管道垂直方向作用力小，所以不容易造成管道泄漏。3、4号机凝结水至除氧器逆止门后管道，通过“Z”字形弯管后连接至除氧塔中上部，且有5米左右管段，水击时冲击力在水平及垂直方向都会作用在管道上，所以容易造成管道泄漏。

三、技术措施

机组正常停运或跳闸后，由于大量的高温高压蒸汽集聚在除氧器内与低温少流量的凝结水混合，汽水共腾极易造成除氧器振动，为防止机组正常停运或跳闸后，除氧器振动造成设备损坏，请如下执行

1.正常运行中，保持汽包甲、乙侧连排电动门、汽包连排调整门、#3、#4除氧器排氧门“自动”状态，手动门全开。

2.机组跳闸后，立即检查#3、#4除氧器排氧门、汽包连排调整门自动全开，否则手动全开；检查汽包甲、乙侧连排电动门联关否则手动全关。

3.机组跳闸后，#1-4机组关闭锅炉汽包连排进汽手动门、连排至除氧器手动门。

4.正常停运后，启动炉疏水泵给除氧器上水，凝结水走再循环。

四、改造方案

1.将连排至除氧器手动门改为电动门，方便及时隔绝引起除氧器振动的汽源，增加机组跳闸连关汽包连排电动门保护，保证除氧塔不形成蒸汽层。

2.将凝结水至除氧器逆止门后管道改为直管道，减小水击时垂直方向作用力。

3.修改机组跳闸保护逻辑，新增机组跳闸联开除氧器排氧电动门、汽包连排调整门，机组跳闸联关汽包甲、乙侧连排电动门。

五、结束语

综上所述，引起除氧器振动的主要原因有两个，一是汽源，是由汽包提供的高温高压蒸汽，二是水源，连续不断向除氧器补给的凝结水。只有将这两个条件有效的控制住，就能够避免除氧器振动。

参考文献

[1]《汽轮机运行》.中国电力出版社

[2]《华电新疆红雁池电厂汽机运行规程》.华电新疆发电有限公司红雁池电厂