鄭昀,莊發(fā)成,余建中

摘 要：對比了福建省內(nèi)某電廠一期、二期工程600 MW發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水再循環(huán)管道的設(shè)計和布置，經(jīng)過分析，得出了一期管道振動的原因。在二期設(shè)計中做出了一些改進(jìn)，基本解決了凝結(jié)水再循環(huán)管道的振動問題。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；凝結(jié)水；再循環(huán)管道；振動

中圖分類號：TM621.7+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0006-02

汽水管道振動是影響火力發(fā)電廠安全生產(chǎn)的常見原因之一。強(qiáng)烈的管道振動會使氣閥工況變差、控制儀表失靈，管道附件，尤其是管道的連接部位和管道與附件的連接部位等處發(fā)生松動和破裂，輕則發(fā)生泄漏，重則會由于破裂而引發(fā)污染或爆炸，造成嚴(yán)重的事故。而在眾多汽水管道振動中，凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道因為接收容器工作背壓低，汽蝕和閃蒸工況嚴(yán)重，出現(xiàn)管道振動的概率最大。在福建省某電廠一期工程試運(yùn)行期間，在現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水再循環(huán)管道出現(xiàn)了較大的振動，而二期管道卻正常、平穩(wěn)的運(yùn)行。對比了一、二期工程，針對凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道振動的問題進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的設(shè)計整改和優(yōu)化方案。

1 工程介紹

福建省內(nèi)某火電廠規(guī)劃容量為8×600 MW超臨界燃煤機(jī)組，一、二期建設(shè)規(guī)模分別為2×600 MW火力發(fā)電機(jī)組，配套建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施。該電廠在系統(tǒng)中主要承擔(dān)基本負(fù)荷，能滿足電網(wǎng)調(diào)峰的運(yùn)行要求。其中，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型、露天布置燃煤鍋爐；汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)；發(fā)電機(jī)為上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的水氫氫冷卻、隱極式同步發(fā)電機(jī)。

2 系統(tǒng)介紹

電廠一期、二期凝結(jié)水系統(tǒng)的設(shè)置都是按汽輪機(jī)在VWO工況時可能出現(xiàn)的凝汽量，加上進(jìn)入凝汽器的正常疏水量和正常補(bǔ)水量設(shè)計的。系統(tǒng)采用100%容量的中壓凝結(jié)水精處理裝置，系統(tǒng)中僅設(shè)凝結(jié)水泵，不設(shè)凝結(jié)水升壓泵，系統(tǒng)比較簡單（凝結(jié)水泵進(jìn)水壓力為5.8 kPa，流量為1 800 m3/h，揚(yáng)程為306 m，一備一用）。凝汽器熱井中的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓后，經(jīng)過中壓凝結(jié)水精處理裝置、軸封加熱器和四級低壓加熱器后進(jìn)入除氧器。其中，系統(tǒng)設(shè)有最小流量再循環(huán)管路，由自軸封冷卻器出口的凝結(jié)水管道引出，經(jīng)最小流量再循環(huán)閥回到凝汽器，保證在啟動和低負(fù)荷期間凝結(jié)水泵通過最小流量運(yùn)行，防止凝結(jié)水泵汽蝕，并且有足夠的凝結(jié)水流過軸封冷卻器，維持軸封冷卻器的微真空。最小流量再循環(huán)管道按凝結(jié)水泵、軸封冷卻器允許的最小流量中的較大值設(shè)計，最小流量再循環(huán)管道上還設(shè)有調(diào)節(jié)閥，以便控制不同工況下的再循環(huán)流量。該工程的最小流量為420 m3/h。

3 一期振動原因分析

一期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道如圖1所示。

凝結(jié)水再循環(huán)一期現(xiàn)場管道布置如圖2所示。

圖1 一期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道示意圖

由圖1可知，凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道是由軸封加熱器出口的凝結(jié)水管道引出一分支管道，經(jīng)過最小流量調(diào)節(jié)閥接入凝汽器（凝結(jié)水母管設(shè)計壓力為3.986 MPa，汽封冷卻器至8號低壓加熱器的設(shè)計溫度為50 ℃），其閥后凝汽器工作背壓低（平均背壓為5.8 kPa，當(dāng)夏季工況水溫為33 ℃時，背壓為11.8 kPa），調(diào)節(jié)閥前后的壓差大，如果調(diào)節(jié)閥（允許壓差和調(diào)節(jié)閥形式）選型不當(dāng)，當(dāng)介質(zhì)到達(dá)閥芯時，在閥芯和閥座的節(jié)流作用下，縮流斷面處的流速是最大的。由于流速的增加，產(chǎn)生了較大的內(nèi)部紊流和能量消耗，大大降低了壓力。如果縮流斷面處的壓力降到液體對應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓力以下時，介質(zhì)中就會有蒸汽和溶解在水中的氣體逸出，形成蒸汽與氣體混合的小汽泡，壓力越小，汽泡越多。當(dāng)介質(zhì)擴(kuò)展進(jìn)更大的區(qū)域時，其速度會下降，壓力增加，閥后壓力恢復(fù)到高于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓作用下會迅速凝結(jié)而破裂，在汽泡破裂的瞬間，會產(chǎn)生局部空穴，而高壓水會以極高的速度流向這些原汽泡占有的空間，形成一個沖擊力，并出現(xiàn)噪聲和振動，導(dǎo)致閥芯被氣蝕，閥門被破壞。

圖2 凝結(jié)水再循環(huán)一期現(xiàn)場管道示意圖

由圖2可知，凝結(jié)水再循環(huán)管道經(jīng)氣動調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入凝汽器的管路比較長，彎頭比較多，管系布置比較復(fù)雜，能量損失增大，壓力不斷降低，管道下游的壓力低于液體的飽和蒸汽壓力，在下游的管道中會繼續(xù)產(chǎn)生汽泡，存在液汽兩相混合的情況。由于汽泡中的氣體和蒸汽來不及在瞬間全部溶解和凝結(jié)，在沖擊力作用下又分成小汽泡，再被高壓水（按照《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計技術(shù)規(guī)定》，凝結(jié)水流速應(yīng)為2.0～3.5 m/s，如果管徑選擇太小，會加快管內(nèi)介質(zhì)的流速）壓縮、凝結(jié)，如此

反復(fù)，產(chǎn)生了一種類似于砂石流過管道的噪聲和振動。

由于以上兩個原因?qū)е码姀S一期凝結(jié)水再循環(huán)管道在現(xiàn)場運(yùn)行時發(fā)生較大的振動，所以，在二期設(shè)計時，對以上問題改進(jìn)了設(shè)計。

4 二期的設(shè)計優(yōu)化改進(jìn)方案

二期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 二期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道示意圖

凝結(jié)水再循環(huán)二期現(xiàn)場管道布置如圖4所示。

圖4 凝結(jié)水再循環(huán)二期現(xiàn)場管道示意圖

在二期設(shè)計中，要注意以下幾方面：①正確選擇再循環(huán)管道調(diào)節(jié)閥的類型，選擇壓差合適、具有多級減壓裝置的調(diào)節(jié)閥（比如多級籠罩式、迷宮式、多級活塞式等調(diào)節(jié)閥），通過多級壓降，使介質(zhì)的壓力在整個調(diào)壓過程中始終處于介質(zhì)的汽化壓力之上。在靠近凝汽器的位置安裝節(jié)流孔板（可以使調(diào)節(jié)閥后至節(jié)流孔板間的管道壓力升高，適當(dāng)?shù)販p小調(diào)節(jié)閥前后的壓差），避免出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，消除管道的振動。②改變現(xiàn)場的管道布置，重新調(diào)整管道走向，將閥門組盡可能地靠近疏水?dāng)U容器，使調(diào)節(jié)閥后的管道短且簡捷，如圖4所示，減少介質(zhì)在流動過程中造成的能量損失，降低閥后出現(xiàn)汽液兩相流的概率。③放大調(diào)節(jié)閥后的管徑，由原來的Ф273×8.5變?yōu)椐?25×10，如圖3、圖4所示，將管徑放大一檔，這樣可以有效地降低閥后流體的流速。同時，將靠近疏水?dāng)U容器的支吊架設(shè)計成固定支架，減少再循環(huán)調(diào)節(jié)閥后兩相流引起的沖擊和振動，消除調(diào)節(jié)閥后管道的振動。

對以上幾方面改良后，在電廠二期工程的運(yùn)行過程中，基本解決了凝結(jié)水再循環(huán)管道的振動問題，管道運(yùn)行平穩(wěn)，滿足了電廠安全生產(chǎn)的要求。

5 結(jié)束語

管道系統(tǒng)振動的原因十分復(fù)雜，影響因素比較多，通過對電廠一、二期工程的比較，簡要分析了凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道振動問題的成因，總結(jié)了工程現(xiàn)場中的一些實戰(zhàn)經(jīng)驗，為將來的工程設(shè)計提供借鑒和參考。

〔編輯：白潔〕

Cause Condensate Recirculation Piping Vibration and Damping Measures

Zheng Yun， Zhuang Facheng， Yu Jianzhong

Abstract： Comparison of a power plant in Fujian Province in the first phase， the second phase of 600 MW turbine condensate recirculation piping design and layout， after analysis， figured out why the pipe vibration of a period. In two designs made some improvements， basically solved the condensate recirculation piping vibration problems.

Key words： thermal power plant； condensate； recirculation piping； vibration

摘 要：對比了福建省內(nèi)某電廠一期、二期工程600 MW發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水再循環(huán)管道的設(shè)計和布置，經(jīng)過分析，得出了一期管道振動的原因。在二期設(shè)計中做出了一些改進(jìn)，基本解決了凝結(jié)水再循環(huán)管道的振動問題。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；凝結(jié)水；再循環(huán)管道；振動

中圖分類號：TM621.7+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0006-02

汽水管道振動是影響火力發(fā)電廠安全生產(chǎn)的常見原因之一。強(qiáng)烈的管道振動會使氣閥工況變差、控制儀表失靈，管道附件，尤其是管道的連接部位和管道與附件的連接部位等處發(fā)生松動和破裂，輕則發(fā)生泄漏，重則會由于破裂而引發(fā)污染或爆炸，造成嚴(yán)重的事故。而在眾多汽水管道振動中，凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道因為接收容器工作背壓低，汽蝕和閃蒸工況嚴(yán)重，出現(xiàn)管道振動的概率最大。在福建省某電廠一期工程試運(yùn)行期間，在現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水再循環(huán)管道出現(xiàn)了較大的振動，而二期管道卻正常、平穩(wěn)的運(yùn)行。對比了一、二期工程，針對凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道振動的問題進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的設(shè)計整改和優(yōu)化方案。

1 工程介紹

福建省內(nèi)某火電廠規(guī)劃容量為8×600 MW超臨界燃煤機(jī)組，一、二期建設(shè)規(guī)模分別為2×600 MW火力發(fā)電機(jī)組，配套建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施。該電廠在系統(tǒng)中主要承擔(dān)基本負(fù)荷，能滿足電網(wǎng)調(diào)峰的運(yùn)行要求。其中，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型、露天布置燃煤鍋爐；汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)；發(fā)電機(jī)為上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的水氫氫冷卻、隱極式同步發(fā)電機(jī)。

2 系統(tǒng)介紹

電廠一期、二期凝結(jié)水系統(tǒng)的設(shè)置都是按汽輪機(jī)在VWO工況時可能出現(xiàn)的凝汽量，加上進(jìn)入凝汽器的正常疏水量和正常補(bǔ)水量設(shè)計的。系統(tǒng)采用100%容量的中壓凝結(jié)水精處理裝置，系統(tǒng)中僅設(shè)凝結(jié)水泵，不設(shè)凝結(jié)水升壓泵，系統(tǒng)比較簡單（凝結(jié)水泵進(jìn)水壓力為5.8 kPa，流量為1 800 m3/h，揚(yáng)程為306 m，一備一用）。凝汽器熱井中的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓后，經(jīng)過中壓凝結(jié)水精處理裝置、軸封加熱器和四級低壓加熱器后進(jìn)入除氧器。其中，系統(tǒng)設(shè)有最小流量再循環(huán)管路，由自軸封冷卻器出口的凝結(jié)水管道引出，經(jīng)最小流量再循環(huán)閥回到凝汽器，保證在啟動和低負(fù)荷期間凝結(jié)水泵通過最小流量運(yùn)行，防止凝結(jié)水泵汽蝕，并且有足夠的凝結(jié)水流過軸封冷卻器，維持軸封冷卻器的微真空。最小流量再循環(huán)管道按凝結(jié)水泵、軸封冷卻器允許的最小流量中的較大值設(shè)計，最小流量再循環(huán)管道上還設(shè)有調(diào)節(jié)閥，以便控制不同工況下的再循環(huán)流量。該工程的最小流量為420 m3/h。

3 一期振動原因分析

一期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道如圖1所示。

凝結(jié)水再循環(huán)一期現(xiàn)場管道布置如圖2所示。

圖1 一期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道示意圖

由圖1可知，凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道是由軸封加熱器出口的凝結(jié)水管道引出一分支管道，經(jīng)過最小流量調(diào)節(jié)閥接入凝汽器（凝結(jié)水母管設(shè)計壓力為3.986 MPa，汽封冷卻器至8號低壓加熱器的設(shè)計溫度為50 ℃），其閥后凝汽器工作背壓低（平均背壓為5.8 kPa，當(dāng)夏季工況水溫為33 ℃時，背壓為11.8 kPa），調(diào)節(jié)閥前后的壓差大，如果調(diào)節(jié)閥（允許壓差和調(diào)節(jié)閥形式）選型不當(dāng)，當(dāng)介質(zhì)到達(dá)閥芯時，在閥芯和閥座的節(jié)流作用下，縮流斷面處的流速是最大的。由于流速的增加，產(chǎn)生了較大的內(nèi)部紊流和能量消耗，大大降低了壓力。如果縮流斷面處的壓力降到液體對應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓力以下時，介質(zhì)中就會有蒸汽和溶解在水中的氣體逸出，形成蒸汽與氣體混合的小汽泡，壓力越小，汽泡越多。當(dāng)介質(zhì)擴(kuò)展進(jìn)更大的區(qū)域時，其速度會下降，壓力增加，閥后壓力恢復(fù)到高于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓作用下會迅速凝結(jié)而破裂，在汽泡破裂的瞬間，會產(chǎn)生局部空穴，而高壓水會以極高的速度流向這些原汽泡占有的空間，形成一個沖擊力，并出現(xiàn)噪聲和振動，導(dǎo)致閥芯被氣蝕，閥門被破壞。

圖2 凝結(jié)水再循環(huán)一期現(xiàn)場管道示意圖

由圖2可知，凝結(jié)水再循環(huán)管道經(jīng)氣動調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入凝汽器的管路比較長，彎頭比較多，管系布置比較復(fù)雜，能量損失增大，壓力不斷降低，管道下游的壓力低于液體的飽和蒸汽壓力，在下游的管道中會繼續(xù)產(chǎn)生汽泡，存在液汽兩相混合的情況。由于汽泡中的氣體和蒸汽來不及在瞬間全部溶解和凝結(jié)，在沖擊力作用下又分成小汽泡，再被高壓水（按照《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計技術(shù)規(guī)定》，凝結(jié)水流速應(yīng)為2.0～3.5 m/s，如果管徑選擇太小，會加快管內(nèi)介質(zhì)的流速）壓縮、凝結(jié)，如此

反復(fù)，產(chǎn)生了一種類似于砂石流過管道的噪聲和振動。

由于以上兩個原因?qū)е码姀S一期凝結(jié)水再循環(huán)管道在現(xiàn)場運(yùn)行時發(fā)生較大的振動，所以，在二期設(shè)計時，對以上問題改進(jìn)了設(shè)計。

4 二期的設(shè)計優(yōu)化改進(jìn)方案

二期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 二期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道示意圖

凝結(jié)水再循環(huán)二期現(xiàn)場管道布置如圖4所示。

圖4 凝結(jié)水再循環(huán)二期現(xiàn)場管道示意圖

在二期設(shè)計中，要注意以下幾方面：①正確選擇再循環(huán)管道調(diào)節(jié)閥的類型，選擇壓差合適、具有多級減壓裝置的調(diào)節(jié)閥（比如多級籠罩式、迷宮式、多級活塞式等調(diào)節(jié)閥），通過多級壓降，使介質(zhì)的壓力在整個調(diào)壓過程中始終處于介質(zhì)的汽化壓力之上。在靠近凝汽器的位置安裝節(jié)流孔板（可以使調(diào)節(jié)閥后至節(jié)流孔板間的管道壓力升高，適當(dāng)?shù)販p小調(diào)節(jié)閥前后的壓差），避免出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，消除管道的振動。②改變現(xiàn)場的管道布置，重新調(diào)整管道走向，將閥門組盡可能地靠近疏水?dāng)U容器，使調(diào)節(jié)閥后的管道短且簡捷，如圖4所示，減少介質(zhì)在流動過程中造成的能量損失，降低閥后出現(xiàn)汽液兩相流的概率。③放大調(diào)節(jié)閥后的管徑，由原來的Ф273×8.5變?yōu)椐?25×10，如圖3、圖4所示，將管徑放大一檔，這樣可以有效地降低閥后流體的流速。同時，將靠近疏水?dāng)U容器的支吊架設(shè)計成固定支架，減少再循環(huán)調(diào)節(jié)閥后兩相流引起的沖擊和振動，消除調(diào)節(jié)閥后管道的振動。

對以上幾方面改良后，在電廠二期工程的運(yùn)行過程中，基本解決了凝結(jié)水再循環(huán)管道的振動問題，管道運(yùn)行平穩(wěn)，滿足了電廠安全生產(chǎn)的要求。

5 結(jié)束語

管道系統(tǒng)振動的原因十分復(fù)雜，影響因素比較多，通過對電廠一、二期工程的比較，簡要分析了凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道振動問題的成因，總結(jié)了工程現(xiàn)場中的一些實戰(zhàn)經(jīng)驗，為將來的工程設(shè)計提供借鑒和參考。

〔編輯：白潔〕

Cause Condensate Recirculation Piping Vibration and Damping Measures

Zheng Yun， Zhuang Facheng， Yu Jianzhong

Abstract： Comparison of a power plant in Fujian Province in the first phase， the second phase of 600 MW turbine condensate recirculation piping design and layout， after analysis， figured out why the pipe vibration of a period. In two designs made some improvements， basically solved the condensate recirculation piping vibration problems.

Key words： thermal power plant； condensate； recirculation piping； vibration

摘 要：對比了福建省內(nèi)某電廠一期、二期工程600 MW發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水再循環(huán)管道的設(shè)計和布置，經(jīng)過分析，得出了一期管道振動的原因。在二期設(shè)計中做出了一些改進(jìn)，基本解決了凝結(jié)水再循環(huán)管道的振動問題。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；凝結(jié)水；再循環(huán)管道；振動

中圖分類號：TM621.7+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0006-02

汽水管道振動是影響火力發(fā)電廠安全生產(chǎn)的常見原因之一。強(qiáng)烈的管道振動會使氣閥工況變差、控制儀表失靈，管道附件，尤其是管道的連接部位和管道與附件的連接部位等處發(fā)生松動和破裂，輕則發(fā)生泄漏，重則會由于破裂而引發(fā)污染或爆炸，造成嚴(yán)重的事故。而在眾多汽水管道振動中，凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道因為接收容器工作背壓低，汽蝕和閃蒸工況嚴(yán)重，出現(xiàn)管道振動的概率最大。在福建省某電廠一期工程試運(yùn)行期間，在現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水再循環(huán)管道出現(xiàn)了較大的振動，而二期管道卻正常、平穩(wěn)的運(yùn)行。對比了一、二期工程，針對凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道振動的問題進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的設(shè)計整改和優(yōu)化方案。

1 工程介紹

福建省內(nèi)某火電廠規(guī)劃容量為8×600 MW超臨界燃煤機(jī)組，一、二期建設(shè)規(guī)模分別為2×600 MW火力發(fā)電機(jī)組，配套建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施。該電廠在系統(tǒng)中主要承擔(dān)基本負(fù)荷，能滿足電網(wǎng)調(diào)峰的運(yùn)行要求。其中，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型、露天布置燃煤鍋爐；汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)；發(fā)電機(jī)為上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的水氫氫冷卻、隱極式同步發(fā)電機(jī)。

2 系統(tǒng)介紹

電廠一期、二期凝結(jié)水系統(tǒng)的設(shè)置都是按汽輪機(jī)在VWO工況時可能出現(xiàn)的凝汽量，加上進(jìn)入凝汽器的正常疏水量和正常補(bǔ)水量設(shè)計的。系統(tǒng)采用100%容量的中壓凝結(jié)水精處理裝置，系統(tǒng)中僅設(shè)凝結(jié)水泵，不設(shè)凝結(jié)水升壓泵，系統(tǒng)比較簡單（凝結(jié)水泵進(jìn)水壓力為5.8 kPa，流量為1 800 m3/h，揚(yáng)程為306 m，一備一用）。凝汽器熱井中的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓后，經(jīng)過中壓凝結(jié)水精處理裝置、軸封加熱器和四級低壓加熱器后進(jìn)入除氧器。其中，系統(tǒng)設(shè)有最小流量再循環(huán)管路，由自軸封冷卻器出口的凝結(jié)水管道引出，經(jīng)最小流量再循環(huán)閥回到凝汽器，保證在啟動和低負(fù)荷期間凝結(jié)水泵通過最小流量運(yùn)行，防止凝結(jié)水泵汽蝕，并且有足夠的凝結(jié)水流過軸封冷卻器，維持軸封冷卻器的微真空。最小流量再循環(huán)管道按凝結(jié)水泵、軸封冷卻器允許的最小流量中的較大值設(shè)計，最小流量再循環(huán)管道上還設(shè)有調(diào)節(jié)閥，以便控制不同工況下的再循環(huán)流量。該工程的最小流量為420 m3/h。

3 一期振動原因分析

一期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道如圖1所示。

凝結(jié)水再循環(huán)一期現(xiàn)場管道布置如圖2所示。

圖1 一期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道示意圖

由圖1可知，凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道是由軸封加熱器出口的凝結(jié)水管道引出一分支管道，經(jīng)過最小流量調(diào)節(jié)閥接入凝汽器（凝結(jié)水母管設(shè)計壓力為3.986 MPa，汽封冷卻器至8號低壓加熱器的設(shè)計溫度為50 ℃），其閥后凝汽器工作背壓低（平均背壓為5.8 kPa，當(dāng)夏季工況水溫為33 ℃時，背壓為11.8 kPa），調(diào)節(jié)閥前后的壓差大，如果調(diào)節(jié)閥（允許壓差和調(diào)節(jié)閥形式）選型不當(dāng)，當(dāng)介質(zhì)到達(dá)閥芯時，在閥芯和閥座的節(jié)流作用下，縮流斷面處的流速是最大的。由于流速的增加，產(chǎn)生了較大的內(nèi)部紊流和能量消耗，大大降低了壓力。如果縮流斷面處的壓力降到液體對應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓力以下時，介質(zhì)中就會有蒸汽和溶解在水中的氣體逸出，形成蒸汽與氣體混合的小汽泡，壓力越小，汽泡越多。當(dāng)介質(zhì)擴(kuò)展進(jìn)更大的區(qū)域時，其速度會下降，壓力增加，閥后壓力恢復(fù)到高于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓作用下會迅速凝結(jié)而破裂，在汽泡破裂的瞬間，會產(chǎn)生局部空穴，而高壓水會以極高的速度流向這些原汽泡占有的空間，形成一個沖擊力，并出現(xiàn)噪聲和振動，導(dǎo)致閥芯被氣蝕，閥門被破壞。

圖2 凝結(jié)水再循環(huán)一期現(xiàn)場管道示意圖

由圖2可知，凝結(jié)水再循環(huán)管道經(jīng)氣動調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入凝汽器的管路比較長，彎頭比較多，管系布置比較復(fù)雜，能量損失增大，壓力不斷降低，管道下游的壓力低于液體的飽和蒸汽壓力，在下游的管道中會繼續(xù)產(chǎn)生汽泡，存在液汽兩相混合的情況。由于汽泡中的氣體和蒸汽來不及在瞬間全部溶解和凝結(jié)，在沖擊力作用下又分成小汽泡，再被高壓水（按照《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計技術(shù)規(guī)定》，凝結(jié)水流速應(yīng)為2.0～3.5 m/s，如果管徑選擇太小，會加快管內(nèi)介質(zhì)的流速）壓縮、凝結(jié)，如此

反復(fù)，產(chǎn)生了一種類似于砂石流過管道的噪聲和振動。

由于以上兩個原因?qū)е码姀S一期凝結(jié)水再循環(huán)管道在現(xiàn)場運(yùn)行時發(fā)生較大的振動，所以，在二期設(shè)計時，對以上問題改進(jìn)了設(shè)計。

4 二期的設(shè)計優(yōu)化改進(jìn)方案

二期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 二期凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道示意圖

凝結(jié)水再循環(huán)二期現(xiàn)場管道布置如圖4所示。

圖4 凝結(jié)水再循環(huán)二期現(xiàn)場管道示意圖

在二期設(shè)計中，要注意以下幾方面：①正確選擇再循環(huán)管道調(diào)節(jié)閥的類型，選擇壓差合適、具有多級減壓裝置的調(diào)節(jié)閥（比如多級籠罩式、迷宮式、多級活塞式等調(diào)節(jié)閥），通過多級壓降，使介質(zhì)的壓力在整個調(diào)壓過程中始終處于介質(zhì)的汽化壓力之上。在靠近凝汽器的位置安裝節(jié)流孔板（可以使調(diào)節(jié)閥后至節(jié)流孔板間的管道壓力升高，適當(dāng)?shù)販p小調(diào)節(jié)閥前后的壓差），避免出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，消除管道的振動。②改變現(xiàn)場的管道布置，重新調(diào)整管道走向，將閥門組盡可能地靠近疏水?dāng)U容器，使調(diào)節(jié)閥后的管道短且簡捷，如圖4所示，減少介質(zhì)在流動過程中造成的能量損失，降低閥后出現(xiàn)汽液兩相流的概率。③放大調(diào)節(jié)閥后的管徑，由原來的Ф273×8.5變?yōu)椐?25×10，如圖3、圖4所示，將管徑放大一檔，這樣可以有效地降低閥后流體的流速。同時，將靠近疏水?dāng)U容器的支吊架設(shè)計成固定支架，減少再循環(huán)調(diào)節(jié)閥后兩相流引起的沖擊和振動，消除調(diào)節(jié)閥后管道的振動。

對以上幾方面改良后，在電廠二期工程的運(yùn)行過程中，基本解決了凝結(jié)水再循環(huán)管道的振動問題，管道運(yùn)行平穩(wěn)，滿足了電廠安全生產(chǎn)的要求。

5 結(jié)束語

管道系統(tǒng)振動的原因十分復(fù)雜，影響因素比較多，通過對電廠一、二期工程的比較，簡要分析了凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道振動問題的成因，總結(jié)了工程現(xiàn)場中的一些實戰(zhàn)經(jīng)驗，為將來的工程設(shè)計提供借鑒和參考。

〔編輯：白潔〕

Cause Condensate Recirculation Piping Vibration and Damping Measures

Zheng Yun， Zhuang Facheng， Yu Jianzhong

Abstract： Comparison of a power plant in Fujian Province in the first phase， the second phase of 600 MW turbine condensate recirculation piping design and layout， after analysis， figured out why the pipe vibration of a period. In two designs made some improvements， basically solved the condensate recirculation piping vibration problems.

Key words： thermal power plant； condensate； recirculation piping； vibration