電廠汽水管道系統振動的危害和原因以及對策分析

摘 要 汽水管道系統振動在電廠汽水系統運行中較為常見，其主要是汽水管道運行中工質的參數變化造成的。電廠汽水管道系統發生嚴重振動，可能會導致汽水管道局部出現疲勞損壞，從而影響電廠電力生產的安全運行。為了對電廠汽水管道系統振動相關信息有一個全面的了解，降低汽水管道系統振動發生的頻率，文章對電廠汽水管道系統振動的危害及其原因進行了分析，并提出了切實可行的解決對策。

關鍵詞 電廠；汽水管道系統；振動；危害；原因；對策

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0167-01

電廠汽水系統是汽水循環的重要載體，而管道則是連接熱力系統中各個設備的關鍵設備，是汽水熱力系統中不可或缺的重要組成部分。基于汽水管道系統的重要性，防止汽水管道系統發生振動，保障汽水管道運行的安全性是電廠的重要任務。

1 電廠汽水管道振動的危害與原因分析

1.1 電廠汽水管道振動的危害

電廠電力生產中會用到大量的汽水管道，汽水管道的熱力系統較為復雜且管道內部工質參數時常變化，因此常造成汽水管道系統振動現象，產生振的主要原因在于力的交替變化。當汽水管道系統發生振動后，那么與其連接的管道轉動機械運行也會受到相應的影響，可能會造成轉動機械設備損壞，影響電力生產。除此之外，汽水管道若長期在應力交變的狀況下運行，那么不僅會縮短汽水管道的運行壽命，同時也會給電力的安全生產結帶來極大的安全隱患，甚至有可能造成結機組出現非停事故。

1.2 電廠汽水管道出現振動的原因

電力生產中需要用到諸多汽水管道，在汽水管道運行過程中出現振動現象屢見不鮮，并且造成汽車管道振動的原因具有一定的復雜性，可能是由于汽車管道系統設備的外部動力，也有可能是汽水管道輸送介質流動所產生的作用力引起的。汽水管道系統易受系統設計取值、系統安裝布置以及汽水管道系統實際運行情況等多種因素的影響。一般情況下，電廠汽水管道出現振動現象主要是由三方面原因造成的，以下是對電廠汽水管道出現振動的具體原因分析。

1）轉動設備的不平衡轉動。與汽水管道相連接的轉動設備在轉動過程中若出現不平衡的現象，那么極有可能會引起汽水管道發生振動。另外，如電力生產中的基礎設施設計不合理，那么轉機設備的不平衡振動將通過電力生產中的基礎設施及其他設施傳遞給汽水管道，從而導致汽水管道振動。

2）汽水管道內部流體流動問題。汽水管道系統的不合理狀況有很多，例如彎頭過多、系統運行方向的頻繁改動、管件對流體的相對作用等等，這些情況會導致介質流場發生改變，從而造成汽水管道的振動。流體在汽水管道流動過程中如果流速過大，并超過了管道系統中某一允許流速時也有可能造成汽水管道振動的情況。

3）汽水管道流體的脈動壓力。汽水管道內部的流體輸送運行是依靠泵加壓實現工作運行的，它是一種周期性加壓方式，每個周期所施加的壓力有所不同，在此過程中可能出現汽水管道實際壓力值大于或者小于平均壓力值，從而形成脈動壓力，該壓力主要作用于汽水管道系統，在脈動壓力的作用下易形成汽水管道系統振動。

4）水錘引發的管道振動。在電廠汽水管道系統中，泵閥出現故障或者機組需要調節都需要開啟與關閉閥門，汽水管道內部的水流速度若在閥門位置突然出現變化，那么會導致汽水管道內部的水壓形成膨脹波以及壓縮波，該波將會在汽水管道內進行周期性衰減，直到壓力穩定，這種情況就稱之為水錘。當汽水管道系統在運行中發生水錘現象時，管道內部的壓力會發生很大變化，甚至可能會導致管道出現晃動，若水錘波動頻率與汽水管道某一階段的運行頻率接近或者出現重疊情況時會造成兩者共振的情況。

2 有效防止電廠汽水管道系統振動的對策研究

1）合理調整工質參數。工質參數主要指的是汽水管道內部壓力值、溫度以及工質流速。首先管內壓力對汽水管道系統的固有頻率沒有直接性影響，但是管內壓力增加會加強汽水管道振動，若管道因振動而遭到破壞，那么壓力增大會使汽水管道破壞加劇。其次，在汽水管道運行中，工質溫度越高，汽水管道內熱態膨脹則會更嚴重，相應的其所產生的熱應力也會隨之加大，這對管道運行的安全性十分不利。再者，工質流速加快，則表示泵對流體所施加的壓力也加大，尤其產生的脈動也會愈加強烈，工質流速越大，對減小管道振動越不利。由此可見工質參數在汽水管道運行中的重要性。在汽水管道運行中要保證管道運行的安全性與穩定性，減少管道振動發生的頻率，需要結合管道運行實際情況合理調整工質參數，從而將管道振動降低或者控制在合理范圍內。

2）調整汽水管道結構的固有頻率。當汽水管道流體速度增加、管道徑長比變小或者管壁變薄時都會導致汽水管道固有頻率相應變小，而管道固有頻率變小，那么汽水管道的抗振性能也會有所減弱，它們之間有著密切聯系，是一種互為連帶的關系。在汽水管道運行中要從根本上避免管道振動情況，需要對汽水管道結構的固有頻率進行合理化調整，將其控制在規定范圍內，使汽水管道的抗振性能得到充分發揮。

3）合理削減流體脈動對汽水管道的激振力。對于汽水管道而言，彎頭使用過多也會引發管道振動，因此在電廠汽水管道設計過程中應在滿足相關設計要求以及現場生產工藝要求的基礎上盡量保證汽水管道的走向平直，減少彎頭的使用數量。另外在彎頭選型時，應盡量選擇一些轉彎弧度相對較小的彎頭。與此同時還要合理削減流體脈動對管道的激振力，將振動損害降到最低。

4）改變汽水管道的支承剛度。從相關理論角度上來講，汽水管道的支承剛度越大，則對降低汽水管道越有利，所以在汽水管道設計過程中應以機組容量為依據合理確定汽水管道輸送介質的流量及壓力，以此來確定汽水管道的直徑與材料，同時還要根據管道結構特點確定汽水管道在電力生產中的布局，確定其布局后需要結合實際應用情況科學調整汽水管道的支承剛度，使汽水管道的振動現象得以控制。

3 總結

綜上所述，汽水管道發生振動與管道內部的工質流速、工質參數、管道結構的固有頻率以及管道的支承剛度等因素有著密切聯系，在汽車管道運行過程中要實時掌握管道的運行狀況，對于不符合相關規范要求的因素應及時做出調整，消除汽水管道運行中的不安全因素，從而使汽水管道的振動現象得到合理控制。

參考文獻

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作者簡介

王灝（1985-），男，遼寧錦州北鎮市人，本科，研究方向：電廠管道閥門。endprint