火電廠汽水管道的振動(dòng)及防治措施探討

姚章欽

華能南通電廠 江蘇南通 226003

火力發(fā)電廠蒸汽管道振動(dòng)的處理是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作。由于現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜多變，管道振動(dòng)的影響因素復(fù)雜多變。與機(jī)械設(shè)備振動(dòng)分析相比，管道振動(dòng)原因分析更為復(fù)雜和困難。從復(fù)雜的因素找到正確的振動(dòng)原因，簡(jiǎn)單的測(cè)試方法和分析方法往往是不夠的，需要通過測(cè)試和分析，綜合考慮各種因素，最后提出最有效的解決方案，從根本上消除管道設(shè)備的振動(dòng)問題，確保電廠的正常生產(chǎn)和可靠性[1]。

1 汽水管道振動(dòng)的原理

火電廠汽水管道的振動(dòng)機(jī)理往往是非常復(fù)雜的，主要是由內(nèi)外兩個(gè)因素引起的。主管道內(nèi)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的復(fù)雜力，主要是發(fā)電廠設(shè)備運(yùn)行過程中的機(jī)械振動(dòng)所引起的。這些振動(dòng)源對(duì)管道系統(tǒng)的影響程度受系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備安裝和運(yùn)行工況等諸多因素的影響。設(shè)備類型外形尺寸、管道安裝方向，管道的外支撐、實(shí)際運(yùn)行和設(shè)計(jì)誤差是影響管道系統(tǒng)振動(dòng)的主要原因，管道系統(tǒng)的振動(dòng)分析通常是在管道系統(tǒng)中進(jìn)行的，往往從以下方面入手：①機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力平衡特性。水泵、汽輪機(jī)等與純堿管道相連的電氣設(shè)備的運(yùn)行會(huì)引起設(shè)備本身的振動(dòng)一電氣設(shè)備安裝設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，設(shè)備的振動(dòng)很容易通過基礎(chǔ)或管件傳遞到管道系統(tǒng)中，引起管道振動(dòng)。②管道系統(tǒng)內(nèi)部介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀況。如果管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，如頻繁改變方向?qū)е聫濐^過多，以及閥門和其他管件在介質(zhì)中的作用，介質(zhì)流動(dòng)方向瞬時(shí)變化，引起管道振動(dòng)介質(zhì)脈沖；介質(zhì)在管道中移動(dòng)時(shí)，一旦流速超過一定限度，也可能引起管道振動(dòng)，因此在管道設(shè)計(jì)中有相關(guān)規(guī)定。根據(jù)管道中間體的類型和特點(diǎn)、實(shí)際應(yīng)用、管道類型等因素，將限制介質(zhì)在管道中的最大流速；此外，管道內(nèi)的兩相流和“水錘”也是管道振動(dòng)的主要原因。

2 電廠汽水管道振動(dòng)的利弊以及應(yīng)對(duì)措施

（1）對(duì)電廠汽水管道振動(dòng)的弊端進(jìn)行解析。在發(fā)電廠的日常發(fā)電過程中，需要大量的蒸汽和水管。管道結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，管道內(nèi)工作介質(zhì)參數(shù)的變化有不同的原因。引起這一現(xiàn)象的氣態(tài)水、傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)、系統(tǒng)振動(dòng)的主要原因是力變化后，傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)是否會(huì)引起其它振動(dòng)和連接管道。此外，蒸汽水管的長(zhǎng)期振動(dòng)可能不僅縮短了使用壽命，而且造成了巨大的安全隱患，造成了非常致命的安全隱患和不可預(yù)見的事故。

（2）出現(xiàn)振動(dòng)的原因。堿性水管廣泛應(yīng)用于發(fā)電，已成為一種設(shè)備基本要求運(yùn)行過程中的振動(dòng)也變得非常普遍流行的。振動(dòng)的原因是多方面和復(fù)雜的，但這可能是由于打撈設(shè)備功率過大，或是由于輸送介質(zhì)在管道中產(chǎn)生的作用力所致希庫勒。汽水管道系統(tǒng)容易受到各種因素的影響。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值和安裝布置是主要影響因素。蘇打水管道系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行也非常重要的。在大多數(shù)情況下，汽水管道系統(tǒng)振動(dòng)的主要原因如下。①旋轉(zhuǎn)設(shè)備的不平衡與水蒸汽管道的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的一部分有關(guān)。如果這是一個(gè)轉(zhuǎn)換過程，不平衡現(xiàn)象最有可能導(dǎo)致管道振動(dòng)，一方面是由于發(fā)電設(shè)備在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的不合理現(xiàn)象，引起管接頭振動(dòng)和管內(nèi)振動(dòng)。②流體問題導(dǎo)致管道振動(dòng)。流體是影響鋼管振動(dòng)的重要因素之一，流體問題主要體現(xiàn)在流體與管道系統(tǒng)存在許多潛在危險(xiǎn)，如系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方向的頻繁變化，彎頭過多，導(dǎo)致介質(zhì)變化，導(dǎo)致焊管振動(dòng)等。另一個(gè)原因是管道不能保持太快的速度，也會(huì)在很大程度上引起振動(dòng)。③壓力流體管路脈動(dòng)。汽水管道中的流體輸送泵加壓運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)工藝運(yùn)行的一種周期性加壓方式，每個(gè)循環(huán)的壓力不同，這一過程也是在實(shí)際管路壓力高于或低于中壓時(shí)，影響到主管道系統(tǒng)的脈動(dòng)壓力，系統(tǒng)容易在汽水的振動(dòng)作用下形成脈動(dòng)壓力管路[2]。

3 火電廠汽水管道振動(dòng)防治措施

（1）合理進(jìn)行管道設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)管道振動(dòng)原因的分析，除管道本身的硬件缺陷外，大多數(shù)振動(dòng)都是由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理造成的。水汽管道安裝時(shí)，管徑與長(zhǎng)度比應(yīng)合理，且壁厚應(yīng)為選擇管路應(yīng)盡可能保持連續(xù)，因?yàn)椴贿B續(xù)的壓力泵可能會(huì)在管路中產(chǎn)生脈動(dòng)流體，這在轉(zhuǎn)彎時(shí)更為明顯。因此，減少彎曲的使用可以減少由驅(qū)動(dòng)器。純堿管道設(shè)計(jì)方便，彎頭的使用是不可避免的，所以在選擇彎頭時(shí)，應(yīng)盡可能選擇最小的彎頭，以確保流暢，并減少振動(dòng)脈沖。此外，支吊架安裝必須正確，安裝不當(dāng)可能導(dǎo)致振動(dòng)。

（2）調(diào)整管道系統(tǒng)的固有頻率。通過合理調(diào)整蒸汽管道的固有頻率，可以將諧振現(xiàn)象降低到合理的工作范圍，管道內(nèi)流體速度增加，管道系統(tǒng)剛度降低，管道固有頻率降低，流體速度繼續(xù)增加，直到接近速度評(píng)論。管道將不穩(wěn)定，管道頻率將增加和減少到重復(fù)。如果流體在管道中的流動(dòng)未達(dá)到臨界值，則無需改變管道的固有頻率。如果不能確定暫時(shí)不能減小或激發(fā)力的激振力的來源，可以通過改變管道的固有頻率來避免共振現(xiàn)象。以及動(dòng)態(tài)減振周期和擺錘減振器等減振器，以減少可安裝在軟管。此外，管徑長(zhǎng)比應(yīng)合理，并根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的支管長(zhǎng)度，包括支管的合理位置，以提高水蒸汽管道的固有頻率，減少振動(dòng)共振。

（3）優(yōu)化剛度法。如果不能確定暫時(shí)不能減小或激發(fā)力的激振力的來源，可以通過改變管道的固有頻率來避免共振現(xiàn)象。以及動(dòng)態(tài)減振周期和擺錘減振器等減振器，以減少可安裝在軟管[3]。此外，管徑長(zhǎng)比應(yīng)合理，并根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的支管長(zhǎng)度，包括支管的合理位置，以提高水蒸汽管道的固有頻率，減少振動(dòng)共振。

4 結(jié)語

火電廠蒸汽管道振動(dòng)的處理是一項(xiàng)非常重要的工作技術(shù)，由于現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，管道振動(dòng)的影響因素復(fù)雜，且變量機(jī)械設(shè)備振動(dòng)分析報(bào)告，管道振動(dòng)原因分析比較復(fù)雜很難。從復(fù)雜的因素中找出正確的振動(dòng)原因，簡(jiǎn)單的測(cè)試分析方法往往是不夠的。應(yīng)綜合考慮各種因素，逐一排除，并通過試驗(yàn)分析實(shí)際結(jié)果，提出了影響振動(dòng)的主要因素，最后提出了從根本上消除設(shè)備振動(dòng)的最有效解決方案，確保電廠的正常生產(chǎn)和可靠性。