電廠管道、閥門(mén)振動(dòng)造成的危害分析及處理措施研究

王遠(yuǎn)

摘 要：社會(huì)不斷發(fā)展背景下，各行各業(yè)生產(chǎn)發(fā)展速度日益增加，對(duì)電力需求也逐漸增大。但是，當(dāng)下我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)主要依賴(lài)火力發(fā)電，火力電廠中若系統(tǒng)管道及閥門(mén)產(chǎn)生振動(dòng)，將影響整體系統(tǒng)穩(wěn)定性，進(jìn)而影響生產(chǎn)和生活的正常用電。為提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，文章對(duì)電廠管道、閥門(mén)振動(dòng)危害詳細(xì)分析，并對(duì)具體處理措施詳細(xì)分析，旨在為優(yōu)化電廠管道及閥門(mén)振動(dòng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電廠；管道；閥門(mén)；振動(dòng)；危害；處理措施

當(dāng)下火力發(fā)電廠，通過(guò)燃料燃燒加熱，驅(qū)動(dòng)水蒸氣，推動(dòng)電力裝置產(chǎn)生電力，在電力系統(tǒng)中，閥門(mén)及管道穩(wěn)定性直接決定系統(tǒng)運(yùn)行效果[1]。在發(fā)電技術(shù)不斷進(jìn)步背景下，火電廠單機(jī)容量大大增加，對(duì)閥門(mén)及管道穩(wěn)定性提出新的要求。但是，管道及閥門(mén)受材料、質(zhì)量等多方面因素限制，實(shí)際使用中常出現(xiàn)管道振動(dòng)，嚴(yán)重影響管道穩(wěn)定性，導(dǎo)致管道及閥門(mén)易損，壽命縮短，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致管道及閥門(mén)開(kāi)裂，污染周?chē)h(huán)境，影響電廠安全性。

1.電廠管道及閥門(mén)振動(dòng)可能造成的影響

電廠管道及閥門(mén)對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)及靜態(tài)的盈利分析具有相對(duì)性，其對(duì)應(yīng)的構(gòu)建破壞屬于疲勞性破壞，振動(dòng)響應(yīng)上可采用時(shí)間函數(shù)合理表示[2]。在原理管道閥門(mén)的疲勞性損壞上，其主要是管道和閥門(mén)高程度循環(huán)，導(dǎo)致破損發(fā)生；低循環(huán)疲勞也會(huì)引起破損出現(xiàn)。此外，電廠管道及閥門(mén)產(chǎn)生振動(dòng)的原因具有多樣性，應(yīng)正確分析振動(dòng)可能造成的危害，進(jìn)而針對(duì)可能出現(xiàn)的振動(dòng)制定對(duì)應(yīng)的解決措施，以達(dá)到減振效果，確保電廠穩(wěn)定供電。

1.1振動(dòng)影響管道及閥門(mén)壽命

振動(dòng)將導(dǎo)致閥門(mén)及管道徒增機(jī)械運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部位產(chǎn)生大量金屬疲勞，最終影響閥門(mén)及管道的實(shí)際使用壽命。若管道及閥門(mén)為經(jīng)過(guò)合理的維護(hù)處理，長(zhǎng)久發(fā)展下，振動(dòng)幅度增加，電力生產(chǎn)中易出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，導(dǎo)致意外損失出現(xiàn)，影響電力生產(chǎn)穩(wěn)定性。

1.2對(duì)原本發(fā)電系統(tǒng)造成破壞

管道及閥門(mén)不斷產(chǎn)生振動(dòng)，也會(huì)對(duì)周?chē)O(shè)備穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，破壞發(fā)電系統(tǒng)中其他設(shè)備穩(wěn)定性。大量的振動(dòng)產(chǎn)生，導(dǎo)致管道及閥門(mén)連接部位連接效果下降甚至失效，對(duì)系統(tǒng)連接造成破壞，進(jìn)而間接導(dǎo)致接管座產(chǎn)生開(kāi)裂，輸水管受到影響，發(fā)生斷裂，支吊架失效，整體發(fā)電系統(tǒng)不穩(wěn)定因素饑餓中不斷，導(dǎo)致災(zāi)難性事故出現(xiàn)[3]。除此之外，若發(fā)電系統(tǒng)中高壓蒸汽管道發(fā)生開(kāi)裂事故，直接對(duì)操作人員及電力系統(tǒng)造成不可挽回的傷害，后果嚴(yán)重。

1.3對(duì)管道及閥門(mén)自身造成的破壞

若閥門(mén)產(chǎn)生的振動(dòng)速度高于管道振動(dòng)速度，導(dǎo)致管道及閥門(mén)兩者振動(dòng)幅度明顯增加，導(dǎo)致閥門(mén)元件逐漸脫離管道，失去閥門(mén)原本效果，對(duì)管道及閥門(mén)自身造成一定破壞，徒增系統(tǒng)故障，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組被迫停機(jī)。

1.4影響儀器儀表穩(wěn)定性

電廠發(fā)電系統(tǒng)中，管道及閥門(mén)和各類(lèi)精密儀器設(shè)備緊密相連，若管道及閥門(mén)振動(dòng)，將對(duì)精密儀器儀表指針?lè)€(wěn)定運(yùn)動(dòng)造成影響，對(duì)儀器儀表造成直接影響，影響設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，造成儀表讀數(shù)出現(xiàn)加大誤差。

2.電廠管道及閥門(mén)振動(dòng)的不同類(lèi)型

2.1管道共振

電廠電力生產(chǎn)中，水/蒸氣在管道中運(yùn)動(dòng)，必然會(huì)對(duì)管道閥門(mén)造成一定振動(dòng)，此種真東北稱(chēng)之為管道共振。管道共振本身不可完全消除，只能以科學(xué)方式，盡可能降低管道振動(dòng)程度。管道共振主振頻率一般為5Hz以下，屬低頻振動(dòng)，振動(dòng)具有連續(xù)性特征。電廠電力生產(chǎn)中。若存在較大的共振振奮，共振相應(yīng)強(qiáng)烈，對(duì)設(shè)備及管道將造成較大危害。管道共振受管道運(yùn)行中某個(gè)階段的固有頻率影響，和管道中介質(zhì)流動(dòng)激振力頻譜低頻主振頻率接近，導(dǎo)致振動(dòng)產(chǎn)生。這種頻率接近將產(chǎn)生共鳴振動(dòng)，也就是管道產(chǎn)生共鳴振動(dòng)，對(duì)發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重不良影響。

2.2強(qiáng)迫性振動(dòng)產(chǎn)生

發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中，介質(zhì)發(fā)生激振，且激振頻帶廣、強(qiáng)度大，則對(duì)應(yīng)的管道也會(huì)發(fā)生振動(dòng)，但此時(shí)不再是管道共振，屬?gòu)?qiáng)迫振動(dòng)。對(duì)強(qiáng)迫振動(dòng)而言，其自身主振頻率并不清楚，主振頻率中含有不同頻率成分，導(dǎo)致強(qiáng)迫振動(dòng)強(qiáng)度增加，且治理難度較大。

2.3閥門(mén)自激振動(dòng)產(chǎn)生

閥門(mén)自激振動(dòng)主要是閥門(mén)自身影響，，產(chǎn)生振動(dòng)。若閥門(mén)自激振動(dòng)受到控制，則系統(tǒng)中的激振將會(huì)消失。 若閥門(mén)自身開(kāi)度較小，對(duì)應(yīng)介質(zhì)流動(dòng)變化將明顯增加，導(dǎo)致局部壓力產(chǎn)生波動(dòng)，引起激振力產(chǎn)生，閥門(mén)片、芯等受到影響，被迫發(fā)生振動(dòng)。

3.對(duì)管道及閥門(mén)振動(dòng)的治理方式

為實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠生產(chǎn)中管道及閥門(mén)振動(dòng)的有效治理，需對(duì)管道布局及閥門(mén)安裝圖紙?jiān)敿?xì)分析，對(duì)原本的管道應(yīng)力、規(guī)范安裝、運(yùn)行歷史記錄、剛性約束圖等深入研究，在管道現(xiàn)場(chǎng)對(duì)管道振動(dòng)勘探，記錄振動(dòng)發(fā)生，檢查支吊架是否符合要求之后，對(duì)存在問(wèn)題的部位及時(shí)拍照記錄。

3.1對(duì)管道進(jìn)行全面檢查，重點(diǎn)檢查一下幾點(diǎn)：（1）檢查原減震位置及約束點(diǎn)，觀察安裝工作是否合理，符合設(shè)計(jì)要求。（2）檢查管道在運(yùn)行中是否穩(wěn)定，對(duì)有膨脹存在的管道及時(shí)記錄，對(duì)膨脹部位拍照，采取合適措施維護(hù)。（3）檢查支吊架狀態(tài)及受力情況。

3.2對(duì)管道及閥門(mén)出現(xiàn)振動(dòng)的，對(duì)振動(dòng)發(fā)生詳細(xì)測(cè)量，處理對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，獲取管道發(fā)生振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)時(shí)域圖及頻譜圖，方便對(duì)管道振動(dòng)進(jìn)行合理分析。

3.3利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)管道模態(tài)合理分析，計(jì)算管道固有頻率，對(duì)管道振型深入分析，了解振動(dòng)發(fā)生。之后，對(duì)管道的實(shí)際應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，檢查管道是否具有可靠的柔性。得到應(yīng)力結(jié)果后，提交所需的材料清單及減振實(shí)施方案，指派管理人員監(jiān)督減振方案落實(shí)。

3.4.振動(dòng)處理的建議

管道振動(dòng)的治理，若發(fā)現(xiàn)支吊架出現(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致管道及閥門(mén)出現(xiàn)松動(dòng)，應(yīng)重視對(duì)支吊架的合理調(diào)整，可通過(guò)焊接方式，加固支吊架；若發(fā)現(xiàn)是管道自身的振動(dòng)頻率和設(shè)備的激振頻率相接近（管道振動(dòng)）導(dǎo)致振動(dòng)產(chǎn)生，課增設(shè)支吊架，以此解決管道振動(dòng)問(wèn)題。針對(duì)管道及法門(mén)鎮(zhèn)東的源頭無(wú)法準(zhǔn)確獲取的情況，可在振動(dòng)幅度較大的位置，增加科學(xué)的減振器，采取物理方式減少振動(dòng)產(chǎn)生。此外，在電廠正常生產(chǎn)中，也可對(duì)節(jié)流孔板進(jìn)行改造，減少管道及閥門(mén)振動(dòng)產(chǎn)生，可通過(guò)增大或縮減流量的方式，優(yōu)化電力生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)，從源頭上減少振動(dòng)的產(chǎn)生。

管道振動(dòng)的檢查人員在分析管道及閥門(mén)振動(dòng)的原因時(shí)，還要考慮到以下幾方面內(nèi)容：（1）管道自身的最大振幅、振動(dòng)頻率等數(shù)據(jù)。（2）和管道及閥門(mén)有直接聯(lián)系的儀器設(shè)備是否受振動(dòng)影響。（3）分析管系中主管道上小管的振動(dòng)特性。（4）檢查支吊架類(lèi)型，了解剛性支吊架和彈性支吊架之間的區(qū)別和聯(lián)系。

綜合檢查，若發(fā)現(xiàn)管道系統(tǒng)振動(dòng)的程度對(duì)實(shí)際電力生產(chǎn)影響不大，在規(guī)定震動(dòng)范圍內(nèi)，則無(wú)需進(jìn)行深入評(píng)估。若發(fā)現(xiàn)管道及閥門(mén)振動(dòng)劇烈，嚴(yán)重影響電力生產(chǎn)及配送穩(wěn)定性，可按照《火力發(fā)電廠汽水管道振動(dòng)控制導(dǎo)則》內(nèi)部方式，對(duì)管道振動(dòng)合理評(píng)估，有針對(duì)的制定優(yōu)化方案，盡可能減小管道振動(dòng)。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電廠管道、閥門(mén)振動(dòng)造成的危害分析及處理措施研究中，要認(rèn)識(shí)到管道及閥門(mén)振動(dòng)對(duì)對(duì)應(yīng)設(shè)備精確運(yùn)行的聯(lián)動(dòng)性影響，要求電廠負(fù)責(zé)人員掌握基礎(chǔ)振動(dòng)知識(shí)及處理方式，通過(guò)合理的方式減小管道及閥門(mén)振動(dòng)產(chǎn)生，延長(zhǎng)對(duì)應(yīng)設(shè)備使用壽命，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管道、閥門(mén)振動(dòng)進(jìn)行科學(xué)評(píng)估、治理，減少故障發(fā)生，促進(jìn)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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