火電廠汽水管道的震動原因及抑制措施分析

馮寧 馬劍（西北電力設計院有限公司，陜西西安 710075）

火電廠汽水管道的震動原因及抑制措施分析

馮寧 馬劍
（西北電力設計院有限公司，陜西西安 710075）

在火電廠中分布著大量的汽水管道，在正常運行過程中由于介質的快速流動導致汽水管道經常會有振動產生，當振動超過正常范圍后，往往會對設備的正常運行造成影響甚至損壞，因此，透析管道振動的原因進而提出有效的抑制方法是十分必要的。本文通過對汽水管道振動機理的分析，從而提出抑制汽水管道振動的有效措施，對火電廠管道設備的運行維護具有一定的借鑒意義。

汽水管道 振動 減振措施

1　概述

隨著用電規(guī)模的不斷擴大，火電廠的機組容量也在不斷提升，水汽管道的振動在火電廠的日常運行中也越來越常見，水汽管道的振動在對自身產生影響的同時，也會對與管道連接的設備造成影響，造成設備的使用壽命降低，嚴重影響管道和設備的可靠運行，而且振動產生的噪聲會對周圍環(huán)境造成污染，對工作人員的身心造成損害。汽水管道的振動已經成為火電廠日常維護中的重要問題之一。

2　汽水管道振動的原理

火電廠汽水管道的振動機理往往非常復雜，其主要原因主要有內部因素和外部因素兩方面，內因主要是管道內部介質在運動過程中由于復雜作用力產生的機械振動，外部原因主要是系統(tǒng)設備的動力裝置在運行過程中產生的機械振動導致。同時，管道系統(tǒng)受這些振動源的影響程度，受系統(tǒng)自身設計參數(shù)、設備安裝情況以及實際運行狀態(tài)等多方面因素共同影響。整個系統(tǒng)中的設備類型、管道的外形尺寸和安裝走向情況、管道的外部支撐狀況、實際運行情況和設計方案的誤差等，都是影響管道系統(tǒng)振動的重要原因。［1］通常在進行管道系統(tǒng)振動分析時，往往從以下三方面入手：

（1）機械設備的動力平衡特性。和汽水管道相連的動力設備如泵類、汽輪機組等的運行，會引起設備自身的振動，一旦動力設備安裝和設計不當，則很容易將設備的振動通過基礎或連接件傳遞到管道系統(tǒng)，引起管道振動。

（2）管道系統(tǒng)內部介質的運動狀況。若管道系統(tǒng)的設計不合理，如頻繁變換走向導致彎頭過多，以及閥門、孔板等管件對介質的作用，瞬間改變介質的流動方向，在介質沖力的作用下引起管道振動；當介質在管道中運動時，一旦流速超過某一限定值時，也會造成管道的振動。因此管道設計中都會有相關規(guī)定，根據(jù)管道中介質的種類特性、實際應用情況、管道類型等因素，限制管道內介質的最大流動速度；另外管道中的兩相流以及“水錘”也是造成管道振動的重要原因。

（3）管道介質的脈動壓力。管道中的介質的運動通常是通過泵類周期性的加壓驅動完成的。由于加壓的周期性，導致管道內介質的實際壓力是周期性上下變化的，從而造成脈動壓力的產生。管道系統(tǒng)受到脈動壓力的影響，則也會形成周期性的振動，一旦管道的固定不牢固或減振措施不到位，很容易引起系統(tǒng)振動的逐漸加大。［2］

3　振動的測試和分析

由于現(xiàn)場條件的制約，火電廠汽水管道系統(tǒng)振動評價方式通常采取電感測試和原因技術相結合的方式進行，從而準確的判別管道振動的抓喲原因并制定相應的抑制措施。［3］

（1）振動測試。采用測試手段可以很輕易的得到管道系統(tǒng)的振動參數(shù)，如管道的振動頻率、振動的加速度以及振動的幅值。電測法是最常用的測試方法，振動的頻率和幅值是可以通過測量直接獲得的，通過計算可以得到所需要的其他系統(tǒng)參數(shù)。

（2）振動原因分析。振動的原因分析是通過對現(xiàn)場實際情況的勘察，從而驗證測試結果的準確性，并綜合運行狀況、安裝情況以及設計原理等因素，得出引起振動的根本原因。

4　振動的抑制措施

振動的抑制可以分為如下幾個步驟：

（1）抑制手段的實施。首先通過目測對現(xiàn)場進行初步判斷，初步了解振動的實際狀況和現(xiàn)場的運行情況，決定測試采用的具體方案；

（2）振動測試并分析原因。通過技術手段對振動情況進行測量，綜合考慮設計方案、安裝情況以及運行狀態(tài)分析振動原因；

（3）系統(tǒng)狀態(tài)評價。評價系統(tǒng)設備的運行狀態(tài)和生命周期；

（4）設計振動的抑制方案并進行現(xiàn)場實際驗證，最終達到振動治理的預期期望。

振動抑制的具體措施：

（1）振動源的消除。對可以消除的振動從源頭上消除管道的振動。如對于由于介質流速過高造成的振動，可以采取增大管道直徑的方式降低流速從而達到消除振動的目的；

（2）振動的減弱。對于不能消除的振動可通過減振措施進行消除，如動力設備引起的振動，可以通過采用改善動力設備的工作狀態(tài)和安裝情況的方式進行；對于由于孔板或者介質流動引起的振動可以采取增加約束和安裝減振設備方式，約束管道的振動，對振動能量進行釋放，從而減小振動；

（3）避開共振頻率。當管道有共振現(xiàn)象發(fā)生時，應采取措施改變管道的固有頻率從而防止共振的發(fā)生，如改變管道的剛性或者管道質量，使管道的固有頻率與振動激勵源的頻率不同，從而避開共振頻率。

5　結語

火電廠汽水管道振動的治理是一項技術性很強的工作，由于現(xiàn)場情況復雜多變，導致管道振動的影響因素復雜多變。相對機械設備的振動分析，管道的振動原因分析要更加復雜，難度也更大。要從錯綜復雜的因素中尋找正確的振動原因，簡單的測試手段和分析方法往往是不夠的，需要通過測試和分析，綜合考慮各種因素，逐一進行排除，并對結果進行實際驗證，才能最終得到影響振動的最主要因素，從而提出最行之有效的解決措施，從根本上消除管道設備的振動問題，確保火電廠正常生產的可靠性。

［1］西安熱工研究院編.超臨界火電機組研究論文集［D］.西安：西安熱工研究院，2004，6.

［2］鄭蘇錄.電站鍋爐一級過熱器管失效分析［J］.中國鍋爐壓力容器安全，2006（9）：32-36.

［3］SDGJ6-90，1991，火力發(fā)電廠汽水管道應力計算技術規(guī)定［S］.

馮寧（1981—），女，寧夏石嘴山人，工程師，火電廠設計；馬劍（1981—），男，山西臨汾人，工程師，火電廠設計。