汽水管道振動(dòng)的原因與預(yù)防

何宇光

摘 要：汽水系統(tǒng)管道投運(yùn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到管道振動(dòng)的問題。管道振動(dòng)輕者延誤系統(tǒng)的投入時(shí)間，重者損壞管道及設(shè)備，甚至危及人身安全。分析管道振動(dòng)的產(chǎn)生原因，控制和預(yù)防汽水管道振動(dòng)，對(duì)保證發(fā)電廠的安全運(yùn)行具有重要意義。

關(guān)鍵詞：管道振動(dòng);水擊;汽爆;暖管

1 概述

汽水管道的振動(dòng)形式可分為水擊或汽爆兩種形式。常見的管道水擊或汽爆現(xiàn)象多發(fā)生在蒸汽管道、給水管道等汽水管道投運(yùn)初期。在大流量、高流速、高溫介質(zhì)的管道中，振動(dòng)問題更為突出。系統(tǒng)發(fā)生水擊或汽爆時(shí)，管道及其附件承受巨大的沖擊力，管壁受高壓引起擴(kuò)張和收縮，發(fā)出強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪音;強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊，造成金屬管道壁減薄，內(nèi)表面受擊出許多麻點(diǎn)。如果此時(shí)管道系統(tǒng)存在缺陷，如焊口沒焊透，管道膨脹受限等問題，則有可能對(duì)管道及其部件造成破壞，嚴(yán)重危及到管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行及人身安全。

2管道發(fā)生水擊或汽爆的原因

2.1 管道發(fā)生水擊的原因

2.1.1 管道內(nèi)存有空氣

系統(tǒng)通水前沒有注水排氣或排氣不徹底，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)窩有大量空氣。啟動(dòng)水泵后，當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的空氣部位時(shí)，管道內(nèi)積存的氣體空間被反復(fù)壓縮，造成系統(tǒng)通流不暢、流動(dòng)受阻，流速突然變化，產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)生水擊現(xiàn)象。

2.1.2 水泵運(yùn)行不正常

電機(jī)或水泵故障（如汽蝕、葉輪損壞）、水泵出口閥故障（如閥芯損壞脫落、出口逆止閥搖擺）、旅網(wǎng)堵塞等，造成管道內(nèi)介質(zhì)流量不穩(wěn)、波動(dòng)大，引起管道內(nèi)給水壓力波動(dòng)和慣性沖擊。

2.1.3 介質(zhì)溫度變化

管道內(nèi)介質(zhì)溫度劇烈變化，或溫度相差較大的介質(zhì)混合時(shí)，造成管道或容器內(nèi)局部介質(zhì)發(fā)生反復(fù)膨脹或收縮，流動(dòng)阻力突然增大或減小，產(chǎn)生振動(dòng)。

2.1.4 系統(tǒng)狀態(tài)改變

管道上閥門關(guān)閉（或開啟）過快、電機(jī)啟停等，介質(zhì)的壓力、流量、流速突然改變，造成管道內(nèi)介質(zhì)阻力突然增大或減小，介質(zhì)壓力發(fā)生反復(fù)急劇的周期性變化，造成對(duì)管道的強(qiáng)烈沖擊。

2.1.5 管道通流口徑突變

當(dāng)介質(zhì)流動(dòng)到管道口徑由大變小或由小變大的部位，系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)流量、壓力、流速等參數(shù)發(fā)生變化，造成對(duì)管道的沖擊力發(fā)生變化，產(chǎn)生振動(dòng)。

2.1.6 管道通流方向突變

汽水系統(tǒng)內(nèi)不可避免的存在彎頭。當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)彎頭部位時(shí)，不穩(wěn)態(tài)的介質(zhì)的部分壓力在慣性的作用下產(chǎn)生對(duì)管道的反復(fù)振動(dòng)力。

2.2 管道發(fā)生汽爆的原因

2.2.1 管道疏水不徹底

蒸汽管道投入運(yùn)行時(shí)，因管道疏水管堵塞或疏水門開度小造成暖管不徹底。母管制疏水造成疏水相互排擠，也是管道疏水不徹底的一個(gè)原因。

2.2.2 操作方式

進(jìn)汽閥門開啟過快，管道產(chǎn)生沖擊;進(jìn)汽閥一次性開啟過大致使疏水未及時(shí)排出等情況，均可造成管道振動(dòng)。

2.2.3 管道隔絕不徹底

運(yùn)行的蒸汽管道停運(yùn)后相應(yīng)疏水沒有及時(shí)開啟或開度不足，在相關(guān)的進(jìn)汽閥門關(guān)閉不嚴(yán)密的情況下，漏入停運(yùn)管道內(nèi)的蒸汽逐漸冷卻為水并積聚在管道中，在一定時(shí)間后，管道發(fā)生振動(dòng)。

3 汽水管道振動(dòng)的處理

3.1 管道系統(tǒng)投運(yùn)

蒸汽管道投運(yùn)時(shí)發(fā)生劇烈振動(dòng)，應(yīng)緩慢的小幅度開啟進(jìn)汽閥;可關(guān)小或關(guān)閉進(jìn)汽閥以控制的暖管時(shí)產(chǎn)生的疏水量，避免管道積水;及時(shí)開啟蒸汽管道疏水閥;若疏水管堵塞，應(yīng)疏通疏水管。

水管道投運(yùn)時(shí)發(fā)生劇烈振動(dòng)，應(yīng)立即停止水泵運(yùn)行，同時(shí)開啟管道上的空氣閥，排出空氣。避免發(fā)生水擊的措施是：調(diào)整水泵出口閥開、關(guān)行程的時(shí)間曲線;啟泵前系統(tǒng)內(nèi)注水、排盡空氣;緩慢開啟泵出口閥。

水泵或出口逆止閥工作不正常而發(fā)生水擊時(shí)，應(yīng)及時(shí)切換備用泵運(yùn)行，檢查水泵及逆止閥;若是流量不穩(wěn)、波動(dòng)大引起的，則應(yīng)設(shè)法調(diào)整相關(guān)水泵或閥門開度以保持流量穩(wěn)定。

3.2 管道系統(tǒng)停運(yùn)

停運(yùn)后的蒸汽管道發(fā)生劇烈振動(dòng)時(shí)，應(yīng)檢查相關(guān)進(jìn)汽閥門是否關(guān)閉嚴(yán)密;檢查停運(yùn)管道疏水是否開啟，如未開啟要及時(shí)緩慢開啟;若采用疏水母管方式時(shí)，要避免疏水母管帶壓，防止其它管道的蒸汽通過疏水管道串入停運(yùn)的蒸汽管道內(nèi)，致使管道的振動(dòng)加劇。

4 汽水管道暖管

4.1 暖管的操作：

4.1.1 微開疏水閥

暖管時(shí)的操作不要太急，盡可能微開疏水閥?，F(xiàn)場(chǎng)有的疏水閥微微開一點(diǎn)，門中就有漏流。需要注意的是，此時(shí)要盡可能的把疏水閥再回關(guān)一些，疏水閥中最好有間隔性的過流聲，管道輕微振動(dòng)。

4.1.2 暖管時(shí)間

暖管開始到暖管完成的時(shí)間，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的大小而定。大的系統(tǒng)，如采暖系統(tǒng)、輔汽系統(tǒng)因?yàn)楣艿辣容^長(zhǎng)，管徑比較粗，疏水時(shí)間可能會(huì)控制在一、二天;局部小系統(tǒng)，可能只要使十幾分鐘。

4.1.3 疏水閥、進(jìn)汽閥的操作順序

疏水閥的位置大多靠近地面，操作時(shí)人的大部分高出疏水閥的位置，相對(duì)危險(xiǎn)性比較大，為避免疏水管道破裂或疏水門損壞造成的危險(xiǎn)，建議先關(guān)閉或關(guān)小疏水閥，再開啟系統(tǒng)的進(jìn)汽門。這里需要注意的是：關(guān)閉或關(guān)小疏水閥的時(shí)間與開啟進(jìn)汽門的操作時(shí)間間隔要短。否則，規(guī)矩的先開進(jìn)汽門，再關(guān)疏水閥，避免蒸汽冷凝成水，發(fā)生危險(xiǎn)。

4.2 暖管過程中出現(xiàn)振動(dòng)的對(duì)策

暖管時(shí)疏水閥的初期開度要小，過一段時(shí)間后，視疏水門流量、溫度、振動(dòng)等情況，可再適當(dāng)開大疏水門，最好間隔10—15分鐘，閥門不宜一次開的過大。如暖管過程中管道出現(xiàn)劇烈振動(dòng)，應(yīng)首先采取關(guān)閉疏水閥，待振動(dòng)消失后重新暖管;如振動(dòng)造成管道、閥門破裂，出現(xiàn)威脅人身安全的情況，首先應(yīng)快速離開至安全位置，再采取校嚴(yán)進(jìn)汽截門的辦法減小管道振動(dòng)。

5 預(yù)防措施

5.1 減少彎道

管道設(shè)計(jì)中盡可能減少彎道;根據(jù)汽水走向設(shè)計(jì)合理的坡度。

5.2 最低點(diǎn)安裝疏水點(diǎn)

在汽水系統(tǒng)的末梢、管段的低位點(diǎn)，均應(yīng)增加疏水管，保證汽水系統(tǒng)的徹底排氣與疏水。

5.3改變管道特性

盡量縮短管道長(zhǎng)度或減少彎頭數(shù)量;根據(jù)管道特性調(diào)整各類電動(dòng)閥門啟閉時(shí)間，適當(dāng)延長(zhǎng)閥門的啟閉時(shí)間;如增大管道直徑以降低管中流速，從而使水擊發(fā)生時(shí)速度的變化量降低，相應(yīng)地減小水擊壓力的數(shù)值;如在管道上裝設(shè)安全閥及抗水擊的專用閥門，當(dāng)管中壓力升高值超過允許數(shù)值時(shí)，安全閥開啟泄壓，使管中壓力不致有過大的升高等一系列防范措施。

5.4 調(diào)節(jié)方法

采用正確的閥門操作方法，管道操作中啟停過程應(yīng)嚴(yán)格控制閥門的開關(guān)順序及速度。要注意高溫飽和水管道及相關(guān)設(shè)備的調(diào)節(jié)，防止壓力驟然升高或下降。啟泵后緩慢開啟出口門，防止管道內(nèi)飽和水汽化引起沖擊。

6 結(jié)論

管道振動(dòng)是電力生產(chǎn)中汽水系統(tǒng)常見的問題，產(chǎn)生的破壞性、危害性比較嚴(yán)重。分析管道振動(dòng)的原因，制訂預(yù)防措施，在實(shí)際操作中對(duì)管道振動(dòng)加以控制和預(yù)防，對(duì)保證發(fā)電廠的汽水管道安全具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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