600MW机组除氧器发生剧烈振动的分析

600MW机组除氧器发生剧烈振动的分析

摘要：本文通过一台600MW火力发电机组在事故情况下出现的除氧器剧烈振动事件，分析造成除氧器剧烈震动的原因，处理以及预防措施等。

关键词：无头除氧器；除氧器水位调节主副调阀；自生沸腾；剧烈振动

0 引言

除氧器是火力发电厂的重要热力设备。而无头除氧器因其价格低于有头除氧器，节省土建费用，除氧间高度降了3至4米，排气损失低等优点得到越来越广泛的应用。但随着机组参数的不断提高，无头除氧器及其连接管道的发生振动的情况也越来越多的出现，这种振动会造成除氧器及其管道承受额外的交变应力，影响设备寿命，特别是容易造成管道法兰连接处密封泄露或焊口开裂等事故，对设备的安全运行带来不利影响。

1 事故经过

某厂600MW汽轮发电机组采用无头除氧器进行给水除氧。机组正常运行时除氧器水位靠主副调阀自动调节。某日16：32#1发电机励磁系统故障，保护动作机组跳闸。跳闸前除氧器水位-35mm、压力0.686MPa、温度169℃，凝结水流量1056t/h，除氧器水位调节阀主阀开度为44%、副阀开度为37%，水位调节投自动。机组跳闸后为防止汽包水位高，立即手动停止汽泵运行，16：36除氧器水位上升至+168mm，水位高保护动作造成除氧器水位主、副调节阀全关，溢流阀开启，主凝结水流量由1036 t/h突降到0t/h，16：38运行人员手动开启除氧器水位调节阀维持一定量的凝结水流量。16：37左右在开启汽前泵再循环手动阀时，突然发现除氧器进水管道振动严重，立即关闭汽前泵再循环手动阀，振动减轻并消失。

2 原因分析

通过对造成振动的原因进行深层次的分析，振动的主要原因是机组停止后凝结水温度下降太快与除氧器内水温度不匹配，除氧器内部发生“自生沸腾“现象。机组跳闸后，除氧器加热汽源失去，造成除氧器压力突降。当除氧器压力突降时，给水的饱和温度降低，而此时的给水温度几乎不发生变化。此时给水的实际焓值高于此压力下对应的饱和水焓值，使给水发生汽化，即除氧器的“自生沸腾“。当凝结水中断后部分汽化蒸汽返至主凝结水管，蒸汽在凝结水管内受冷却急剧凝结引起除氧器进水管道的剧烈振动。针对本次机组故障跳闸后，造成除氧器振动的原因从以下几方面来分析。

（1）机组跳闸前除氧器水位投自动，跳闸后除氧器水位升至160mm，除氧器水位达到高二值保护动作，除氧器水位主副调节阀保护关闭，造成凝结水流量中断达2分钟之久。此时凝结水管道内无压力，致使除氧器内的汽化蒸汽能够进

入凝结水管道。

（2）机组跳闸后因四段抽汽至除氧器加热电动门联锁关闭，除氧器压力与温度的下降率不匹配，压力下降快，温度下降慢，除氧器内水发生再沸腾现象。16：38除氧器压力0.418MPa、温度162℃，16：40除氧器压力0.405MPa、温度156℃。再加上除氧器水位高+162mm减少了上部汽侧空间，除氧器储热量大，造成部分蒸汽返至主凝结水管道。

（3）机组跳闸后，低压加热器联锁保护跳闸，凝结水走低加旁路，进入除氧器内的水温由跳闸前的150℃左右突降至凝结水温度25℃左右，对主凝结水管道造成快速的冷却。使得自沸腾产生的蒸汽进入凝结水管道后被迅速冷却，造成振动。

3 防范措施

机组正常停止后或运行中机组故障跳闸后为防止除氧器进水管道的振动要严格执行已经制定的防止除氧器振动措施，并且要针对正常停机和故障跳闸的不同情况采取相应的防范措施。做到提前预防，正确处理。做好以前防范措施。

（1）正常停机时，在机组打闸前将除氧器水位调节阀解除自动，手动将除氧器水位维持在-500mm～-300mm，由于除氧器低水位保护为-1900mm，因此可以适当降低除氧器水位，增加除氧器上部汽侧空间，降低除氧器的储热量。防止除氧器的“自生沸腾“。

（2）机组打闸后维持凝结水流量在100t/h左右，保证凝结水连续运行，防止除氧器汽化蒸汽倒流入凝结水管道被迅速冷却，造成除氧器进水管道振动。

（3）机组故障跳闸后，立即解除除氧器水位自动，关闭除氧器水位主调节阀，手动调节副调节阀维持凝结水流量不小于100t/h，通过开启除氧器水位溢流阀、事故放水阀维持除氧器水位。防止除氧器水位过高造成除氧器给水主副调节阀保护关闭，进而造成凝结水中断。

（4）加装除氧器给水小旁路，防止由于除氧器水位高造成的除氧器主副调阀保护关闭造成的凝结水中断现象。在机组停机前或者故障跳机时将手动门打开，以保证凝结水供水的连续性。

（5）机组故障跳闸后在凝结水中断时严禁开启汽前泵再循环门，汽泵停止后停止汽前泵运行。待凝结水供水以及除氧器恢复正常运行时，方可开启汽泵最小流量阀，维持汽前泵运行。

4 结论

通过对除氧器及其连接管道的剧烈振动现象的详细分析，可以得出引起剧烈振动的主要因素是：由于除氧器内部的高温蒸汽倒流入温度较低的凝结水管道或

者温度较高的锅炉给水经汽前泵再循环管道进入凝结水管道引起的。具体机理为温度较高的蒸汽或给水进入温度较低的凝结水管道时会发生凝结现象。在这一过程中由于蒸汽凝结后便会形成真空，此时周围的蒸汽会来填补此真空的空间，形成较大的冲击力。在连续的凝结冲击下就会形成不断的剧烈振动。因此预防或处理除氧器剧烈振动的本质就是预防或消除存在冷热流体剧烈换热的条件。只要不具备这样的条件，就不会发生类似的除氧器及其连接管道的剧烈振动事件。

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