[动力与电气工程]火电厂汽水管道振动的原因及解决对策

徐登亮

摘  要：火电厂的锅炉汽水管道分布比较广，而且比较复杂，对于锅炉的安全运行具有重要的作用。在实际的运行中，由于受到管道振动影响，有可能会引发锅炉泄露，甚至会引起锅炉爆炸等故障，威胁火电厂的正常运行，导致企业遭受经济损失。采取有效的防振措施，对于电厂的稳定运行具有重要的意义。该文分析了火电厂汽水管道产生振动的原因，结合实际工作经验，给出了解决汽水管道振动的解决对策。

关键词：火电厂  汽水管道  振动  原因  解决对策

中图分类号：TM621                          文献标识码：A文章编号：1672-3791（2020）12（a）-0055-03

Abstract： The boiler steam and water pipelines of thermal power plants are widely distributed and complicated， which play an important role in the safe operation of boilers. In actual operation， due to the impact of pipeline vibration， it may cause boiler leakage， and even cause boiler explosion and other faults， threatening the normal operation of thermal power plants and causing economic losses to the enterprise. Taking effective anti-vibration measures to avoid the vibration of the steam and water pipeline is of great significance to the stable operation of the power plant. The article analyzes the reasons for the vibration of steam and water pipelines in thermal power plants， and combines actual work experience to give solutions to solve the vibration of steam and water pipelines for reference.

Key Words： Thermal power plant; Soda pipe; Vibration; The reason; Solutions

火電厂的汽水管道主要包括给水管道、蒸汽管道以及疏水管道等，是锅炉和汽轮机及附属设备的连接部件，是将热能转化为机械能的重要部件，对于机组的安全运行有重要的作用。在火电厂的运行过程中，如果汽水管道发生异常振动，就会损坏部分零部件，导致管道系统受损，振动幅度过大的话会发生锅炉泄露情况，威胁机组的安全运行，甚至会造成工作人员伤亡情况。因此，需要对汽水管道异常振动的原因进行分析，采取合理有效的措施减少管道异常振动，确保火电厂机组能稳定运行。

1  火电厂汽水管道振动的主要原因分析

1.1 管道本身以及安装不当引起的振动

在正常工况下，汽水管道内的某一段水压以及流速都是比较稳定的，但如果管道壁的厚度不一，就有可能出现水体与管道发生碰撞的情况，引发振动。一般情况下，管道的径长之间的比例越小，那么管道的固有频率越小，越有可能引发振动。管道的长度越长，越有可能会出现失稳的情况，引发管道振动的几率就会越大。管道的内壁越薄，管道的固有频率就会越低，管道的抗振性也就会越差。此外，安装不当也会引发管道振动，比如管道的走向以及管道的径长比不合理等都会引起管道振动。

1.2 液击作用引起的振动

在火电厂的汽水系统中，在进行机组调节或者是泵阀发生故障的时候，需要经常关闭或者是开启阀门，在这一过程中，管道中的阀门突然的开启或者是关闭，导致管道内的水流速度在阀门处发生突然变化，影响管道内的水压情况，容易形成压缩波，通过周期性的传递，这种因为水流突然变化带来的水压波动就会逐渐趋于稳定，这种现象也被称为水锤现象。水锤现象可以改变管道内的压力以及水流速度，一旦水锤波的频繁与管道的固有频率接近时，就会引起管道共振，产生振动现象。

1.3 管道内部流体脉动引起的振动

管道内的流体运行是依靠各种泵以及压缩机的做功实现的。水汽管道内的运行工况比较复杂，温度以及压力等都可以影响流体的流动情况。当泵对管道内的流体进行加压时，由于加压的方式不连续，导致流体的压力以及速度上下波动，也就是流体脉动现象。管道内的流体如果处于脉动状态，在流经管道的阀门以及弯头等部件时就会产生一定的激振力，在激振力的影响下，就会导致水汽管道发生异常振动。

1.4 外力影响引起的振动

火电厂锅炉设备上的汽水管道很多，走向也很复杂，一段管道就是一个复杂的管网系统。在实际的运行中，由于外界环境因素会导致管道内部的系统发生变化。比如，在工作中，工作人员由于误操作导致其他设备或者是物体与管道发生碰撞，虽然有的碰撞不会损伤管道，但是却会对管道内的压力产生影响，引发管道振动。

2  火电厂汽水管道振动故障的解决

2.1 合理进行管道设计

根据管道振动的原因分析，除管道自身的材料缺陷以外，大部分是由于管道系统设计不合理导致的振动。在实际的水汽管道安装中，要确保管道的径长比合理，选择管壁厚的管道。尽可能让管道的走向比较平直，因为由于加压泵的不连续加压会使得管道内的流体产生流体脉动，这一现象在弯头处表现更为明显，因此，减少弯头的使用，可以较少由于流体脉动带来的管道异常振动现象。在实际的汽水管道设计中，弯头的使用是不可避免的，那么弯头的选择要尽量选择弯度较小的弯头，确保流体的畅通，减少脉动振动。此外，支吊架的安装要正确，安装错误也会导致振动现象发生。

2.2 调整管道系统的固有频率

通过合理地调整水汽管道的固有频率，让其在一个合理的工作范围内，减少共振现象。管道內的流体速度增大时，管道系统的刚度就会下降，管道的固有频率就会降低，流体的速度继续增大，直到将近达到临界流速时，此时管道出现失稳的情况，出现管道频率反复升降的情况。在实际的生产过程中，如果管道内流体的流速达不到临界值，就不用考虑改变管道的固有频率。如果激振力的来源暂无法查明或者是激振力无法减小的情况下，可以通过改变管道的固有频率来避免共振现象，可以安装动力减振期以及摆式吸振器等吸振装置，来减少管道上的振动能量。此外，管道的径长比要合理，要根据实际情况选择合适的支管的长度，包括支管的位置都要设置合理，提高水汽管道的固有频率，减少由于共振引发的振动情况。

2.3 优化刚度法

火电厂汽水管道的设计是根据机组的容量来确定的，机组的容量不仅决定了管道内介质的压力以及流速，还决定了管道的布局以及支架的选择等。根据实际的工况需要，确定好管道的布局后，通过改变管道的支撑刚度也可以很好地减少管道振动情况。通常来讲，支承刚度越大的话，管道振动的现象就越少。但是刚度的增加，管道的应力也会随之增加，又会对支吊架以及基础设施等提出更高的要求，因此，支承刚度要选择一个既满足应力要求，又可以提高管道基频的合理值。

2.4 改变工质参数

在电厂的水汽系统运行的过程中，可以通过改变工质参数来弱化管道振动。首先，管内压力对管道振动的影响。一般来讲，正常工况下，管内的压力对于管道的固有频率影响不大，但是当压力升高时，会导致管道出现振动现象。其次，温度对管道振动的影响。管道内的工质温度高低不会直接影响管道的固有频率，但是温度越高，就会导致管道的热膨胀现象越严重，随之会产生较大的热应力，如果管道发生振动，就会降低管道的安全性，因此，管道内的工质温度越高的时候，越要采取措施减少管道的振动。管道内的工质的流动是通过泵的加压实现的，工质的流速越快，产生的脉动也就越会强烈，因此，工质的流速越大，越容易导致管道产生振动现象。综合工质参数对管道的影响，可以加强工质参数的监测，确保工质参数在合理运行范围内，结合影响工质参数发生变化的因素，进行整改优化，确保工质参数变化幅度合理。

2.5 加强日常检修

在实际的运行中，要减少汽水管道振动就要加强日常检修，全面地评估管道的运行工况。要定期检查汽水管道，查看有无变形、裂纹等现象。利用计算机技术，监测锅炉运行数据，确保锅炉系统稳定运行。及时检修易发生故障的零部件，对于损坏或者磨损严重的部件要及时地进行更换。结合工作经验，监测汽水管道是否通畅、仪表的显示是否正常等，及时地排查异常振动情况。制定完善的检修制度，落实质量负责制。

3  结语

引起火电厂的汽水管道异常振动的因素很多，除外部偶然载荷的影响外，管道系统本身也会产生振动。在实际的生产中，引起管道振动的多数因素是由于激振力引起的，要通过消除激振力以及提高管系的固有频率来消除管道异常振动。还需要工作人员及时地监测锅炉运行状况，一旦出现管道异常振动，要综合引起振动的因素及时地排除故障，确保汽水管道稳定运行。

参考文献

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2021/12/18