叶生玉
陕西北元化工集团股份有限公司 陕西省神木县锦界工业园区 719319
摘要：本文简单介绍了我厂汽水管道常见振动现象及处理措施，并通过案例分析出管道振动形成的原因，提出管道振动消除措施，对同类机组控制管道振动处理具有一定的参考价值。
引言
火力发电厂汽水系统承担着重要的汽水循环任务。管道作为热力个系统设备之间的联络管路，是发电厂热力系统必不可少的重要组成部分。振动是火电厂汽水系统运行中的一种多发现象，管道振动的存在可能导致支吊架松动失效以及振动产生的往复力可能是管道局部发生疲劳破坏，并对连接的设备产生附加推力，造成设备的损害，不仅如此，由于汽水管道长期处于振动状态，其管道内部的应力处于交变的状况，容易减少管道的使用寿命，也会增加电力系统运行的安全风险，严重时会导致电力系统的停机事故，影响电厂安全运行。电厂庞大复杂的管道系统最重要承载部件是各种形式的支吊架，支吊架的性能好坏、承载合理与否直接影响到电厂管道乃至整个机组的安全运行。
1我厂汽水系统管道常见的振动现象
1.1管道水击、振动
水击现象：当压力管道的阀门突然关闭或开启时或水泵突然停止或启动时，因瞬时流速发生急剧变化，引起管道内介质动能迅速改变，而使压力急剧变化。蒸汽管道中，若暖管不充分，疏水不彻底，导致送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，高温蒸汽也会带动管内的冷凝水高速运动，在管道弯头和阀门处，由于汽水流速和方向的改变造成水冲击，引发管道振动。如1-4#机高加疏水、1-4#炉疏水至除氧器管道、污水事故水泵出口管道振动等都属于属于这种现象；
原因分析：高加危急疏水由于汽液两相流，汽液两相流引起管道振动，汽液两相流的热交换时，运动的介质吸热或散热，汽液比发生变化，在局部产生流体冲击，尤其是存在向外散热的情况时，流体中的介质蒸汽可局部冷凝，其体积在瞬间产生很大的变化，附近液流高速移动占据这个空间，形成冲击引起振动，并对弯头冲涮较为严重，管道振动较大，严重影响设备运行。
措施：通过减少汽液两相流流量和疏水最底部加装疏放水阀门管道，同时加强管道暖管和更换厚壁弯头、加固支吊架，考虑热膨胀方向，限位管道振动，通过以上措施减少并改善了管道振动。
原因分析：炉疏水至除氧器在除氧器处阀门及止回阀为法兰连接，开始管道接与除氧器上部，除氧头下部，炉疏水时管道振动，法兰经常漏水，经分析炉疏水温度高于除氧器上部温度，在除氧器与入口汽水交换，流体吸热或散热，汽液比发生变化，在局部产生流体冲击，造成管道振动。
措施：通过将炉疏水接至除氧头，此处温度接近炉疏水温度，振动减少，从而减少了管道剧振，并且法兰泄漏问题也得到了彻底解决。
原因分析：污水事故水泵出口管道原始布置为一台正常布置，另一台泵出口管道接与泵出口管道上，未接至母管上，泵启动时，出口压力脉动至泵基础上，反作用力于管道造成，从而造成管道振动。
措施：对出口管道各加1个DN200弯头，并将一台泵出口管道接长，引致出口母管上，振动消除。
1.2支吊架设计不良
支吊设计安装不良主要表现在其布局不合理受力不均匀，弹性支吊的弹簧未调整好，固定支架布置不合理。
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原因分析：2#机机进汽管道，由于18米处预埋件左侧部分为膨胀螺栓固定，18米、10米支吊架、托架受力不均衡，18米、10米支吊架受力严重不均衡和10米托架及10米下支吊架受力较大、18米下基本不受力或支架生根处变形，导致机组超过90MW时管道振动较大，振幅达到5cm左右，严重影响设备稳定运行。
措施：利用停机期间，对进汽管道托架处增加对称托架，利用18#槽钢连接，做成一长方形框架，跨放于10米基础上，并提高管道约6cm，进一步焊接托架固定，同时加固18米处吊架，改造后振动及振幅大为减小为2cm，但还是有振动，因停机时间较短，未有时间调整支吊架受力平衡问题。利用2#机小修期间再次调整，因管道自重较大，螺栓紧固拉升吊架不现实。因此必须通过提升紧固18米吊架，降低减少10米及10米下托架及吊架受力，平衡支吊架受力。通过前后两次改造后，2#机机进汽管道振动及管道振幅减少在允许范围内，目前2#机组在100MW运行，管道及吊架振动较小，达到预期效果，从而保证了机组正常长期稳定运行。
2汽水管道振动形成的原因分析
根据管道振动理论研究，管道、支架和相连设备构成了一个系统，在有激振力的情况下，这个系统就会产生振动。管道振动分为两个系统，一个是管道系统，另一个是流体系统。管道系统中压力管道的激振力来自系统自身或系统外部。其中来自系统自身的主要有与管道相连接的机器的振动和管内流体不稳定流动引起的振动；来自系统外的有风及外部连接传导等。振动对压力管道是一种交变动载荷，其危害程度取决于激振力的大小和管道自身的抗振性能。
流体系统主要是管道内流动的介质性质不同对管道的作用力也不同。管内流体不稳定，流体就有可能成为管道的振源，其中汽液两相流可能引起管道振动，汽液两相流当存在与外界的热交换时，流体吸热或散热，汽液比发生变化，在局部产生流体冲击，尤其是存在向外散热的情况时，流体中的介质蒸汽可局部冷凝，其体积在瞬间产生很大的变化，附近液流高速移动占据这个空间，形成冲击引起振动。
3汽水管道振动消除措施
3.1减小激振力。
对输送饱和状态的两相流的管道提高隔热设计要求，尽量缩短管道长度，适当降低管内流体速度，以使液化的气体减少，相变的过程不要过分激烈。设计时选择适当的管内流速避免出现节流或采用较大弯曲半径的弯头，这样弯管的展开长度长，弯管部位的流体较多，管两端弯头中的流体质量差值较小，由此引起的不平衡离心力减小，即减小了激振力。
3.2加强支架刚度
由于汽流的特殊性质，必然要产生对管道的激振力，两相流的不稳定性质，在实际生产中又不可避免地出现工艺参数的波动，设计考虑再周到也不可能完全消除激振力。所以，还要从另一个角度考虑，即提高管道的抗振能力，设计中按照某种极限情况计算激振力。如果振动是由于随机激振力引起的，要检测振动的频率和位移，再计算管系的自振频率。若确定共振是管道振动的原因，则修改支架，改变管道自振频率，避开共振。为使支架设置位置和选型合理，需对管道作动力响应分析。但要注意一点，不要一味地加固支座，要保证管道具有足够的吸收热膨胀变形的能力。否则，振动问题解决了，热应力过大仍然不能保证管系长时间安全运行。
4结语
在电厂的系统中，汽水管道系统发生振动是比较常见的故障之一，引起管道振动的原因主要与转动设备的振动、管道内部的介质发生参数变化、内部介质通过泄压阀、内部介质发生脉动作用等有关系，所以在汽水管道系统的实际运行中，应将管道的固有频率调整在一个合理的范围之内，根据实际情况采用小角度转弯法进行弯头的选取，并对管道的刚度进行优化，并对介质的参数进行调节和控制，从而对汽水管道的振动问题进行合理的控制，确保电厂系统的安全、稳定运行。
参考文献：
[1]张海阳.电厂压力汽水管道振动原因分析及解决对策[J].工程技术：文摘版，2015（11）：86-86
[2]杨勇.电厂汽水管道振动原因分析及解决对策[J].工程技术：引文版，2016（4）：221-221
论文作者:叶生玉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/5
标签：管道论文; 疏水论文; 吊架论文; 汽水论文; 流体论文; 系统论文; 介质论文; 《防护工程》2018年第18期论文;