汽機管道振動防范措施綜述

顧鵬程

摘要：蒸汽機管道系統復雜，在異常工況下常常出現管道振動現象，嚴重影響設備運行安全，針對該問題，從管道振動的原因入手，制定相應的防范措施，并嚴格執行，以確保設備安全。

關鍵詞：汽機管道；振動；防范；措施

中圖分類號： U173 文獻標識碼： A

前言

管道與容器、旋轉機構等設備相連，管道振動往往會影響相關設備，所以，要重視管道的振動問題，從安裝、檢修、驗收、運行、維護等多方面入手，防范管道振動，保證發電設備的可靠運行。

1、汽機管道振動的原因分析

(1)汽機管道內的物質在流動的時候，往往會出現氣液兩相流的現象。液體基本上是不可壓縮的，而氣體有很強的可壓縮性，因此在管道內出現兩相流動的時候，因其氣體的壓縮升壓以及釋壓膨脹的運動，就會引起工質壓力、流速反復急劇變化的水錘情況，進而也就會造成了管道的振動。(2)管道閥門在開關的時候過于猛烈。在閥門開關的時候，閥門處的工質流動狀態變化是最猛烈的，特別是在快速開關閥門的時候。這種劇烈變化的流動狀態，通常是通過振動來表現出來的。(3)工況變化就會使得工質出現汽化或是凝結的現象。假如管道內的工質因其溫度或壓力的變化而汽化或者是凝結，這勢必會發生水錘的現象。(4)某一工況下，管系設備的固有頻率與流體流動的局部速度變化頻率一樣的時候，就會引起管道共振。(5)蒸汽管道有凝結水的時候，疏水不暢通。(6)管道支吊架存在問題，比如彈簧損壞、支吊架卡澀、支承位置不合適以及支承剛度不夠等等。(7) 管道安裝設計存在問題，其管道的坡度不符合要求，這非常的不利于排空氣、放水以及疏水，很有可能就會引起管道的振動。(8)氣柱振動系統，管路系統內所容納的氣體通常是叫氣柱，因其氣柱可以壓縮膨脹，而且還有一定的質量。（9）壓縮機氣體管系布局設計存在缺陷及壓縮機本身構造特性原因。①管道布局存在缺陷在低壓溶劑回收壓縮機氣體管道在布局上存在不足之處，使得壓縮機的出人口管道上90度彎頭過多，無形中造成脈動沖擊力增大，這是造成這兩臺壓縮機振動過大的主要原因。②回收壓縮機閥門選用不合理在壓縮機氣體管系內應盡量選擇沖擊阻力最小的閥門，例如球閥。但是在低壓溶劑回收壓縮機二級緩沖罐出口位置的閥門則為截止閥。由于截至閥的本體構造原因，會在閥體部位產生較為明顯的渦流現象。對壓縮機的管系振動來說又是一種振源。

所以說，它本身是一個振動系統之中，當該列是目標激勵，進而也就形成受迫振動。操作的壓縮機管道周期激勵，當列反應，以形成一列的受迫振動的壓力脈動。其出口韻與脈動壓力，相對于該管的平均壓力是比較小的阻尼管，從而引起空氣柱的振動不會有太大的問題。但是當氣柱固有頻率或是激發頻率相等的時候，就會激發氣柱產生氣柱共振。

fi=imn/60(i=1、3、5…)

式中:fi為激發頻率；

M是曲軸一轉內，在管道的一個端口處，向管道吸、排氣的次數；

N是活塞式壓縮機的轉速，單位是r/min；

i為諧波階次?

在自由振動的情況之下，氣柱振動的頻率叫氣柱的固有頻率?它和布置方式、管道上容器容積大小以及管道長度等等有關?它的大小，而且還決定了氣柱共振與否?當fi=(0.8-1.2)fg的時候，管道就會產生氣柱的共振?而此時，氣體壓力波動自然也就會成倍的增大，其管道也會出現較為劇烈的振動?所以說，正確的計算出管道氣柱的共振頻率，這對于防止氣柱共振的產生有著十分深遠的意義?

管道結構固有頻率是管道系統作同步自時的頻率。它的大小與該系統的質量和剛度有關固有頻率計算公式為:

fg=g/σst/2π

式中:σst為管道靜變形量；

g為重力加速度?

從上面的分析中，列共振，激振力和管道機械振動，會導致強烈震動的管道?尤其是當激勵頻率柱的固有頻率等于或接近的固有頻率的諧振狀態的結構，管道最激烈的振動，導致機器不能使用?因此，消除管道振動，消除氣柱共鳴，削弱激振力，才能避免管道機械振動?

2、汽機管道常見振動舉例

(1)啟停及事故情況下，在凝結水流量大幅減小時，因其除氧器凝結水來水逆止門之前工質壓力大幅下降且時間較長，將會出現汽化現象，再次提高上水流量或流量變化的時候，就會發生管道振動的情況。(2)在給水泵跳閘的情況之下，系統內的積水在壓力就會大幅度的下降而且還不再流動的情況下發生汽化的情況，在盤車運行情況下或者是再次啟動的時候，就會出現兩相流振動的情況，通常是在入口管路很有可能會出現。(3)在啟動的時候，其沒有完全的按照其要求進行投運，或是抽汽門象征性的開啟，高加的水位也不夠。在沖轉的時候，因其汽缸大量進汽，尤其是在沖轉并網的過程之中，汽缸進汽量也會隨之增加變大，同時抽汽量自然也會大幅的增大，蒸汽在進入高加之后不能及時、充分的凝結，使得進入疏水管就會形成兩相流，從而引起疏水管道的振動。(4)在機組的啟動之中，某段的抽汽管疏水手動門沒有開啟，雖然有疏水器，在大量蒸汽進入的時候，凝結水根本就無法疏走，進而引起相關管路振動，在嚴重的時候就會將管道振斷。(5)在投運蒸汽管路的時候，預暖不充分，或是疏水門開啟過大，就會引起管道振動的現象。

3、汽機管道振動防范措施

(1)在工況變化之后，因其壓力降低的速度是比較快的，然而其溫度降低的速度也是比較慢的，在管道容易出現汽化的部位，應該及時的進行排空，來有效地防止發生振動的情況。例如，在啟停或機組跳閘情況下，凝結水量大幅下降，就要考慮上述因素，及時對除氧器入口凝結水管進行排空；在給水泵跳閘后，也要考慮上述因素，及時對給水泵入口管路進行多次排空。

(2)啟動時，高加要隨機組投運。不能只看抽汽門指示燈由綠變紅，還要注意觀察抽汽門后溫度、高加疏水管溫度及高加水位，盡可能使高加抽汽門全開，高加正常疏水門自動投入，使高加正常疏水，以便于高加水位及早建立。這樣在沖轉和并網過程中，即使有大量蒸汽進入高加，也不會出現疏水管兩相流情況，從而避免疏水管道振動，同時也可避免高加疏水管被沖刷影響設備壽命。

(3)防止產生激振力，減少管道上的彎頭、異徑管、閥門、附件等,以減少激發影響力。采取措施,降低壓力不均勻度。選用孔板時,尺寸一定要合理,主要考慮兩項，開口比:d/D=0.43~0.50、厚度:H=3~5mm?

(4)蒸汽管道投運前，一定要檢查相關疏水閥門，有疏水器的，要檢查疏水器前后手動門是否開啟，確保疏水暢通。

（5）管道粘滯阻尼器解決管道振動的原理。欲降低管路的振動，關鍵是耗散掉其振動的能量。管道粘滯阻尼器正是利用阻尼器腔內的粘滯性高分子液體作為介質，通過導向桿與管道連接，將管道振動產生的動能迅速傳遞至高粘性液體，并轉化為熱能釋放，保證能量不會傳到往復壓縮機或者其他管道上，實現降低振動的目的，同時對往復壓縮機沒有任何副作用。根據其獨特性能，再結合現場設備實際情況可以很方便的找出消振措施，并加以實施。

3.小結

總之，汽機管道系統復雜，在異常工況下常常出現管道振動現象，嚴重影響設備運行安全，針對該問題，從管道振動的原因入手，制定相應的防范措施，并嚴格執行，以確保設備安全。

參考文獻

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