1 概述
除氧器补水管系统
2 振动原因分析
由于发电厂汽水管道较多，因而汽水管道振动是发电厂常见的故障之一。而管道振动涉及多方面因素，通常将引起振动的力称之为激振力。根据激振力的来源，可将管道振动归纳为机械振动、流体激振等，其中管道内部介质振动是引起管道振动的主要诱因。振动对于管道是一种交变动载荷，其危害程度取决于激振力的大小和管系自身的抗振性。该厂补水管正常运行时不振动，因而可排除管系支吊架布置不合理或管系走向不正确等因素导致管系振动。从现场实际振动来看，补水管振动发生在除氧器刚开始补水或补水刚结束后的一段时间内，并且停止补水的时间段里，从14m除氧头到0m补水管整个管壁温度较高，而补水过程中刚好相反。从补水过程中和停止补水后管壁温度相差较大，可见引起管道振动的主要原因是由管道内部介质变化引起的。下面对引起补水管振动的主要原因分析如下：
（1）补水结束后的振动：在实际运行中，除盐水调整门及前后隔离门无论补水与否均开，补水时从14m到0m约25m的管道通过换热管壁温度接近除盐水温，此时，除氧头上部是压力约为0.15 MPa，温度约为110℃的蒸汽，查焓--熵图可知其比容约为1.29m2/kg，补水停止后，这些蒸汽立即填充空管道,由于此时管道温度约为18℃，高温蒸汽通过热交换迅速在管壁上凝结成约0.001 m2/kg的水滴,蒸汽凝结成水滴时，比容相差1000多倍，同时根据有关资料显示，蒸汽凝结成水的时间只有几百分之一秒，在蒸汽凝结水后原来由蒸汽占有的空间在几百分之一秒内突然形成高度真空，周围压力蒸汽迅速填充这些空间，产生很大的冲击力，蒸汽凝结的局部压强高达几个甚至几十兆帕，局部温度也急剧上升。大量蒸汽继续凝结不但产生强烈的噪音和振动，而且在这种局部压强和局部温度的反复作用下使管壁发生剥蚀[1][2]。在这种反复冲击和热交换下，补水管管壁温度也逐渐上升趋于平衡，振动逐渐减小并最终结束。
（2）补水开始后的振动：补水开始前，补水管中充满压力为0.15 MPa的大量蒸汽。根据文献[3]可知管道中有气室能使水流速度发生突然变化，开始补水后，由于除盐水受到大量蒸汽的阻碍，流速突然变小，水的惯性使局部压强突然升高，可达到正常工作压强的几十倍至数百倍。这种突然升高的压强首先出现在紧贴蒸汽上游的一层流体中，而后迅速地向上游传播，并在一定条件下反射回来，产生往复波动而引起管道振动，这种振动实质上是由于水击造成的。水击是由于压力水管道中水的流量不稳定导致水流速度发生急剧变化而产生的一种压力波，它的产生是由于某种原因使水流速度突然发生了变化，而运动着的水在惯性力作用下使管内局部压力突然升高或降低，这个压力的变化量将以流速变化点为起点，以压力波的形式向上游传播并被反射回原发地，与这种往复传播的压力波相适应，管道也一胀一缩地发生振动，并发出轰轰的振动声 [2]。有于水有粘性，受到系统的阻力影响，以及管材和水的非完全弹性特性变形的能量损耗，压力波在传播中沿管道逐渐减小，所引起的波动和振动强度逐渐衰减，直到完全消逝[3]，管道振动才结束。
3 处理：
由以上原因分析可知，造成除氧器补水管振动的主要原因是由于补水结束后，除氧头中的大量蒸汽进入补水管，给汽水交汇形成了一定的空间[2]，因此解决振动也要从消除汽水交汇入手。根据现场情况，在补水管跟除氧头连接处用两个90°弯头制作成一个U型弯，如图2所示，并且在U型弯后面的垂直补水管上安装一逆止门。当补水结束后，在逆止门的作用下，U型弯变成一U型水封，阻碍大量蒸汽进入补水管，从而消除了补水管的振动。
除氧器补水管改造示意图
4 结论：
管道振动是发电厂常见的故障之一,涉及到设计、安装、运行等因素，而实际生产中出现的管道振动过程往往是几种基本振动形式的组合，可能是以其中某一种起主导作用的复合过程，或是由几种形式振动共同作用的复合过程，也可能是单一形式的振动过程。因此正确判断实际生产中出现的振动形式属于哪一种类是很重要的，这样才能有的放矢的解决问题。该厂利用小修对两台除氧器补水管均进行了改造，改造后效果良好，运行两年以来，再也没有发生过补水管振动的事情。同时也消除了大量蒸汽进入衬胶管使衬胶管和法兰连接橡胶垫老化造成大量除盐水泄漏的事故，收到了极好的效果。
参 考 文 献
[1] 罗存存,除氧器补水管道振动分析及处理[J].电力安全技术,2003,5(4):11.
[2] 孔珑主编,工程流体力学[M].北京:水利水电出版社,1992.
[3] 刘永华,等.对胜利电厂大型热网首站防水击事故与安全稳定运行的研究[J].中国电厂设备,2005,(8):28~31.
作者：cheng
Tags:
老运行工了，看了你的文章、长见识了！真的长了！
回复该留言