電廠汽水管道振動原因分析及解決對策

張凱

摘要：蒸汽管道系統的水擊現象是無法根除的，由此造成的管道震動也是不容小覷的，火電廠電力工作者應重視電廠汽水管道振動問題，本文第一部分從激振力、管系進行電廠汽水管道振動現象與原因研究，第二部分從合理設計管道系統、減小激振力 ，從根源上消除振動以及恰當的改變管道的支架形式進行電廠汽水管道振動解決方法具體研究，展開本文的探討。

關鍵詞：火電廠;汽水管道;振動原因;解決對策

引言：隨著科學技術的迅速發展，用電量持續攀升，這對電力供應企業提出了更高的要求，一直以來，我國跟多地方都存在的電力供需的矛盾，尤其在人們對用電的需求極大冬夏兩季，電力供需的矛盾更為突出，時不時的大范圍停電不僅對居民正常的生活造成嚴重影響，而且還嚴重影響當地的經濟發展。所以，電力企業對解決電的供需矛盾有義不容辭的責任。解決用電的供需矛盾，不僅需要努力“節流”，努力“開源”才是關鍵之處。如何實現“開源”，提高電能生產效益？火力發電是我國電力生產的重要結構，提高設備運行效率，對提高火力發電廠提高電能生產至關重要。汽水管道作為熱力系統與各機組裝置之間的重要聯絡工具，承擔著管道內液體運行的艱巨任務，是電廠熱力系統的重要部分。由于電廠汽水管道振動非常普遍，對于這個問題，我們應予以重視。

一、電廠汽水管道振動現象與原因

1.振動的現象

電廠汽水管道振動非常普遍，我們常見的管路及其支吊架的擺動，發出的“呲呲”的聲音，振動多出現在主蒸汽管道、高低加之間疏水水管路中。有時，汽水管道振動還常常發生在水泵的出入口和再循環管路中。例如，某廠水系統多次發生水擊現象，其中3臺次造成停機，給企業造成很大的經濟損失。汽水系統兩次水擊事故導致停機均發生在 同一臺機組。第一次發生在機組調試階段，第二次發生在帶負荷至340兆瓦 運行過程中。此時，給水壓力19.1兆帕，鍋爐壓力16.1兆帕， 5號高壓加熱器水位變高，激發6號高壓加熱器給水自動跳旁路，緊接著給水泵母管壓力急劇波動，產生水擊。引起鍋爐給水管道劇烈的 晃動，一些吊架被扯壞，松動，給水疏水管扯斷2根，水流量取樣管被扯斷了3根，水噴涌而出，場面不忍直視。

2.電廠汽水管道振動原因

可從以下三個方面考慮 ：（1）改變汽水管道結構 ，即從結構研究的角度來降低汽水管系對外界激振力的響應。（2）減小汽水管道激振力 ，從根本上避免汽水管道發生振動; （3）從汽水管系響應及管系自身振動特性的層面來減少汽水管系對外界激振力的響應。

2.1 激振力因素

汽水管道的激振力有來自汽水管道系統自身和汽水管道系統外2種情況，其中來自動力管道系統自身的激振力是管道振動的根本誘因。也就是說來自管道內部流體的不穩定流動是導致管道振動的主要引發原因。詳細分析如下：

a.液擊振動因素

這是激振力因素類型之一? ，即在輸送液體的管道中，由于生產過程的調節 ，有時需要突然啟停閥門、或水泵機組突然停車等 ，這時管道內液體的速度會突然發生變化，液體速度的變化使液體的動量改變，反映在管道內的壓強迅速上升或下降，并伴有液體錘擊的聲音? 。液擊造成管道內壓力的變化很大，迅速降壓而形成負壓，使壓力管道失穩，甚至，有些時候會造成壓力管道的破裂 。

b.管道內流體流速太快因素

這是激振力因素類型之二，由于流體與管道邊界層分離而產生湍流 ，造成汽水管道失卻平衡，誘發的管道振動。 其次，許多管道震動是由于現場正常運行水泵或閥門不可抗拒因素或人為操作不當造成的，例如，停電導致的水泵機組突然停運，突然關閉閥門，水泵啟動、停車前完全關閉出水閥門等。

二、消除電廠汽水管道振動的具體辦法

1.合理設計汽水管道系統

合理設計管道系統為有效避免蒸汽管道震動至關重要。采取以下有效應對方式需注意。第一、合理設計汽水管道系統需注意以為使蒸汽管道不受外界振動力的激影響 ， 盡可能將轉動設備產生的振動與蒸汽管道隔絕開;第二、合理設計汽水管道系統還需注意在蒸汽管系合理位置配置如固定支架 、導向支架 、滑動支架等剛性 約束管件 ，必有需要時配置阻尼器或減振器? ;第三、合理設計汽水管道系統還需注意為使蒸汽管道內水流動順暢，對于節流減壓闊件要認真選擇; 第四、合理設計汽水管道系統還需注意在蒸汽管路中配置集箱 、濾波緩沖器或蓄壓緩沖器 等 ，消除振源 。第五、合理設計汽水管道系統還需注意為不形成積水，布置中盡量少用“u”管、 彎頭 、變徑管等 ，加大管道轉角彎曲半徑，確保管道水流通常;此外，合理設計汽水管道系統還需注意為使水流通常蒸汽管道的布置要盡可能增加坡度 。

2.減小激振力 ，從根源上消除管道振動

蒸汽管道發生振動的主要原因是在管道內有激振力，減小激振力 ，才能從根源上消除振動。采取從根源上消除振動的應對方式如下。第一、減小激振力 ，從根源上消除振動需要注意在蒸汽管道水泵出口處增設泄壓閥，采用被動的泄壓方法讓水擊產生的壓力增值釋放掉，第二、為減小激振力 ，從根源上消除管道振動還需要注意為防止由于突然停泵引發的水擊，可適當在蒸汽管道恰當位置安裝緩閉單向閥，延長閥門全部關閉所需的時間 ， 或者在循環泵前、后的管路之間安裝止回閥的旁通管;第三、為減小激振力 ，從根源上消除管道振動還需要注意適當加大蒸汽管道管徑，通過限制管中流速，來達到減小水錘強度的目的。第四、為減小激振力 ，從根源上消除管道振動還需要注意在蒸汽管管系上按規定安裝排氣閥，避免管道產生集氣。此外，很多事故是由于現場水泵或閥門操作不當導致的的，所以，為將水擊發生的頻率和水擊所造成的損失降至最低，火電廠管理 、操作人員要建立并完善安全操作規程并堅決遵守和執行，合理掌握管道閥門關閉時間，按照相關使用手冊規范操作，禁止突然關停管道開關。

3.變管道的支架形式

當蒸汽管道發生振動時 ，采取改變管道支架形式的做法是處理蒸汽管震動有效方式。這一是已建成的熱力設備中出現管道正東常常使用的方式。譬如，在解決某火力電廠蒸汽管道振動問題，通過在熱力設備支座與管道之間墊上了一塊0.5厘米厚度的橡膠片，這種對已經建成的熱力設備管道支架形式做了改變的方法 ，在管道結構上起到很好補償作用，有效阻隔傳到管根部位的外來激振力 。由此可見，采用改變彈性支架的形式，減少了振動， 降低了蒸汽管道發出的“呲呲”音 ，收到了比較好的防震效果。

三、 結語

綜上所述，蒸汽管道系統的水擊現象是無法根除的，由此造成管道危震動也是不容小覷的，可能會引發的危險更不能忽視。所以，在蒸汽管道的設計中，需要著重考慮水激力，合理的設計蒸汽管道，并減小激振力 ，從根源上消除振動。

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