火電廠汽水管道振動的原因及解決對策

徐登亮

摘 ?要：火電廠的鍋爐汽水管道分布比較廣，而且比較復(fù)雜，對于鍋爐的安全運行具有重要的作用。在實際的運行中，由于受到管道振動影響，有可能會引發(fā)鍋爐泄露，甚至?xí)疱仩t爆炸等故障，威脅火電廠的正常運行，導(dǎo)致企業(yè)遭受經(jīng)濟損失。采取有效的防振措施，對于電廠的穩(wěn)定運行具有重要的意義。該文分析了火電廠汽水管道產(chǎn)生振動的原因，結(jié)合實際工作經(jīng)驗，給出了解決汽水管道振動的解決對策。

關(guān)鍵詞：火電廠 ?汽水管道 ?振動 ?原因 ?解決對策

中圖分類號：TM621 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2020）12（a）-0055-03

Abstract： The boiler steam and water pipelines of thermal power plants are widely distributed and complicated， which play an important role in the safe operation of boilers. In actual operation， due to the impact of pipeline vibration， it may cause boiler leakage， and even cause boiler explosion and other faults， threatening the normal operation of thermal power plants and causing economic losses to the enterprise. Taking effective anti-vibration measures to avoid the vibration of the steam and water pipeline is of great significance to the stable operation of the power plant. The article analyzes the reasons for the vibration of steam and water pipelines in thermal power plants， and combines actual work experience to give solutions to solve the vibration of steam and water pipelines for reference.

Key Words： Thermal power plant; Soda pipe; Vibration; The reason; Solutions

火電廠的汽水管道主要包括給水管道、蒸汽管道以及疏水管道等，是鍋爐和汽輪機及附屬設(shè)備的連接部件，是將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的重要部件，對于機組的安全運行有重要的作用。在火電廠的運行過程中，如果汽水管道發(fā)生異常振動，就會損壞部分零部件，導(dǎo)致管道系統(tǒng)受損，振動幅度過大的話會發(fā)生鍋爐泄露情況，威脅機組的安全運行，甚至?xí)斐晒ぷ魅藛T傷亡情況。因此，需要對汽水管道異常振動的原因進(jìn)行分析，采取合理有效的措施減少管道異常振動，確保火電廠機組能穩(wěn)定運行。

1 ?火電廠汽水管道振動的主要原因分析

1.1 管道本身以及安裝不當(dāng)引起的振動

在正常工況下，汽水管道內(nèi)的某一段水壓以及流速都是比較穩(wěn)定的，但如果管道壁的厚度不一，就有可能出現(xiàn)水體與管道發(fā)生碰撞的情況，引發(fā)振動。一般情況下，管道的徑長之間的比例越小，那么管道的固有頻率越小，越有可能引發(fā)振動。管道的長度越長，越有可能會出現(xiàn)失穩(wěn)的情況，引發(fā)管道振動的幾率就會越大。管道的內(nèi)壁越薄，管道的固有頻率就會越低，管道的抗振性也就會越差。此外，安裝不當(dāng)也會引發(fā)管道振動，比如管道的走向以及管道的徑長比不合理等都會引起管道振動。

1.2 液擊作用引起的振動

在火電廠的汽水系統(tǒng)中，在進(jìn)行機組調(diào)節(jié)或者是泵閥發(fā)生故障的時候，需要經(jīng)常關(guān)閉或者是開啟閥門，在這一過程中，管道中的閥門突然的開啟或者是關(guān)閉，導(dǎo)致管道內(nèi)的水流速度在閥門處發(fā)生突然變化，影響管道內(nèi)的水壓情況，容易形成壓縮波，通過周期性的傳遞，這種因為水流突然變化帶來的水壓波動就會逐漸趨于穩(wěn)定，這種現(xiàn)象也被稱為水錘現(xiàn)象。水錘現(xiàn)象可以改變管道內(nèi)的壓力以及水流速度，一旦水錘波的頻繁與管道的固有頻率接近時，就會引起管道共振，產(chǎn)生振動現(xiàn)象。

1.3 管道內(nèi)部流體脈動引起的振動

管道內(nèi)的流體運行是依靠各種泵以及壓縮機的做功實現(xiàn)的。水汽管道內(nèi)的運行工況比較復(fù)雜，溫度以及壓力等都可以影響流體的流動情況。當(dāng)泵對管道內(nèi)的流體進(jìn)行加壓時，由于加壓的方式不連續(xù)，導(dǎo)致流體的壓力以及速度上下波動，也就是流體脈動現(xiàn)象。管道內(nèi)的流體如果處于脈動狀態(tài)，在流經(jīng)管道的閥門以及彎頭等部件時就會產(chǎn)生一定的激振力，在激振力的影響下，就會導(dǎo)致水汽管道發(fā)生異常振動。

1.4 外力影響引起的振動

火電廠鍋爐設(shè)備上的汽水管道很多，走向也很復(fù)雜，一段管道就是一個復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)。在實際的運行中，由于外界環(huán)境因素會導(dǎo)致管道內(nèi)部的系統(tǒng)發(fā)生變化。比如，在工作中，工作人員由于誤操作導(dǎo)致其他設(shè)備或者是物體與管道發(fā)生碰撞，雖然有的碰撞不會損傷管道，但是卻會對管道內(nèi)的壓力產(chǎn)生影響，引發(fā)管道振動。

2 ?火電廠汽水管道振動故障的解決

2.1 合理進(jìn)行管道設(shè)計

根據(jù)管道振動的原因分析，除管道自身的材料缺陷以外，大部分是由于管道系統(tǒng)設(shè)計不合理導(dǎo)致的振動。在實際的水汽管道安裝中，要確保管道的徑長比合理，選擇管壁厚的管道。盡可能讓管道的走向比較平直，因為由于加壓泵的不連續(xù)加壓會使得管道內(nèi)的流體產(chǎn)生流體脈動，這一現(xiàn)象在彎頭處表現(xiàn)更為明顯，因此，減少彎頭的使用，可以較少由于流體脈動帶來的管道異常振動現(xiàn)象。在實際的汽水管道設(shè)計中，彎頭的使用是不可避免的，那么彎頭的選擇要盡量選擇彎度較小的彎頭，確保流體的暢通，減少脈動振動。此外，支吊架的安裝要正確，安裝錯誤也會導(dǎo)致振動現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 調(diào)整管道系統(tǒng)的固有頻率

通過合理地調(diào)整水汽管道的固有頻率，讓其在一個合理的工作范圍內(nèi)，減少共振現(xiàn)象。管道內(nèi)的流體速度增大時，管道系統(tǒng)的剛度就會下降，管道的固有頻率就會降低，流體的速度繼續(xù)增大，直到將近達(dá)到臨界流速時，此時管道出現(xiàn)失穩(wěn)的情況，出現(xiàn)管道頻率反復(fù)升降的情況。在實際的生產(chǎn)過程中，如果管道內(nèi)流體的流速達(dá)不到臨界值，就不用考慮改變管道的固有頻率。如果激振力的來源暫無法查明或者是激振力無法減小的情況下，可以通過改變管道的固有頻率來避免共振現(xiàn)象，可以安裝動力減振期以及擺式吸振器等吸振裝置，來減少管道上的振動能量。此外，管道的徑長比要合理，要根據(jù)實際情況選擇合適的支管的長度，包括支管的位置都要設(shè)置合理，提高水汽管道的固有頻率，減少由于共振引發(fā)的振動情況。

2.3 優(yōu)化剛度法

火電廠汽水管道的設(shè)計是根據(jù)機組的容量來確定的，機組的容量不僅決定了管道內(nèi)介質(zhì)的壓力以及流速，還決定了管道的布局以及支架的選擇等。根據(jù)實際的工況需要，確定好管道的布局后，通過改變管道的支撐剛度也可以很好地減少管道振動情況。通常來講，支承剛度越大的話，管道振動的現(xiàn)象就越少。但是剛度的增加，管道的應(yīng)力也會隨之增加，又會對支吊架以及基礎(chǔ)設(shè)施等提出更高的要求，因此，支承剛度要選擇一個既滿足應(yīng)力要求，又可以提高管道基頻的合理值。

2.4 改變工質(zhì)參數(shù)

在電廠的水汽系統(tǒng)運行的過程中，可以通過改變工質(zhì)參數(shù)來弱化管道振動。首先，管內(nèi)壓力對管道振動的影響。一般來講，正常工況下，管內(nèi)的壓力對于管道的固有頻率影響不大，但是當(dāng)壓力升高時，會導(dǎo)致管道出現(xiàn)振動現(xiàn)象。其次，溫度對管道振動的影響。管道內(nèi)的工質(zhì)溫度高低不會直接影響管道的固有頻率，但是溫度越高，就會導(dǎo)致管道的熱膨脹現(xiàn)象越嚴(yán)重，隨之會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，如果管道發(fā)生振動，就會降低管道的安全性，因此，管道內(nèi)的工質(zhì)溫度越高的時候，越要采取措施減少管道的振動。管道內(nèi)的工質(zhì)的流動是通過泵的加壓實現(xiàn)的，工質(zhì)的流速越快，產(chǎn)生的脈動也就越會強烈，因此，工質(zhì)的流速越大，越容易導(dǎo)致管道產(chǎn)生振動現(xiàn)象。綜合工質(zhì)參數(shù)對管道的影響，可以加強工質(zhì)參數(shù)的監(jiān)測，確保工質(zhì)參數(shù)在合理運行范圍內(nèi)，結(jié)合影響工質(zhì)參數(shù)發(fā)生變化的因素，進(jìn)行整改優(yōu)化，確保工質(zhì)參數(shù)變化幅度合理。

2.5 加強日常檢修

在實際的運行中，要減少汽水管道振動就要加強日常檢修，全面地評估管道的運行工況。要定期檢查汽水管道，查看有無變形、裂紋等現(xiàn)象。利用計算機技術(shù)，監(jiān)測鍋爐運行數(shù)據(jù)，確保鍋爐系統(tǒng)穩(wěn)定運行。及時檢修易發(fā)生故障的零部件，對于損壞或者磨損嚴(yán)重的部件要及時地進(jìn)行更換。結(jié)合工作經(jīng)驗，監(jiān)測汽水管道是否通暢、儀表的顯示是否正常等，及時地排查異常振動情況。制定完善的檢修制度，落實質(zhì)量負(fù)責(zé)制。

3 ?結(jié)語

引起火電廠的汽水管道異常振動的因素很多，除外部偶然載荷的影響外，管道系統(tǒng)本身也會產(chǎn)生振動。在實際的生產(chǎn)中，引起管道振動的多數(shù)因素是由于激振力引起的，要通過消除激振力以及提高管系的固有頻率來消除管道異常振動。還需要工作人員及時地監(jiān)測鍋爐運行狀況，一旦出現(xiàn)管道異常振動，要綜合引起振動的因素及時地排除故障，確保汽水管道穩(wěn)定運行。

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