馮寧 馬劍（西北電力設(shè)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(shè)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(yùn)行過程中由于介質(zhì)的快速流動導(dǎo)致汽水管道經(jīng)常會有振動產(chǎn)生，當(dāng)振動超過正常范圍后，往往會對設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響甚至損壞，因此，透析管道振動的原因進(jìn)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(jī)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(shè)備的運(yùn)行維護(hù)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(kuò)大，火電廠的機(jī)組容量也在不斷提升，水汽管道的振動在火電廠的日常運(yùn)行中也越來越常見，水汽管道的振動在對自身產(chǎn)生影響的同時，也會對與管道連接的設(shè)備造成影響，造成設(shè)備的使用壽命降低，嚴(yán)重影響管道和設(shè)備的可靠運(yùn)行，而且振動產(chǎn)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(jīng)成為火電廠日常維護(hù)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(jī)理往往非常復(fù)雜，其主要原因主要有內(nèi)部因素和外部因素兩方面，內(nèi)因主要是管道內(nèi)部介質(zhì)在運(yùn)動過程中由于復(fù)雜作用力產(chǎn)生的機(jī)械振動，外部原因主要是系統(tǒng)設(shè)備的動力裝置在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的機(jī)械振動導(dǎo)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(shè)計參數(shù)、設(shè)備安裝情況以及實際運(yùn)行狀態(tài)等多方面因素共同影響。整個系統(tǒng)中的設(shè)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(yùn)行情況和設(shè)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(jìn)行管道系統(tǒng)振動分析時，往往從以下三方面入手：

（1）機(jī)械設(shè)備的動力平衡特性。和汽水管道相連的動力設(shè)備如泵類、汽輪機(jī)組等的運(yùn)行，會引起設(shè)備自身的振動，一旦動力設(shè)備安裝和設(shè)計不當(dāng)，則很容易將設(shè)備的振動通過基礎(chǔ)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(nèi)部介質(zhì)的運(yùn)動狀況。若管道系統(tǒng)的設(shè)計不合理，如頻繁變換走向?qū)е聫濐^過多，以及閥門、孔板等管件對介質(zhì)的作用，瞬間改變介質(zhì)的流動方向，在介質(zhì)沖力的作用下引起管道振動；當(dāng)介質(zhì)在管道中運(yùn)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(shè)計中都會有相關(guān)規(guī)定，根據(jù)管道中介質(zhì)的種類特性、實際應(yīng)用情況、管道類型等因素，限制管道內(nèi)介質(zhì)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(zhì)的脈動壓力。管道中的介質(zhì)的運(yùn)動通常是通過泵類周期性的加壓驅(qū)動完成的。由于加壓的周期性，導(dǎo)致管道內(nèi)介質(zhì)的實際壓力是周期性上下變化的，從而造成脈動壓力的產(chǎn)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(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行，從而準(zhǔn)確的判別管道振動的抓喲原因并制定相應(yīng)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(jié)果的準(zhǔn)確性，并綜合運(yùn)行狀況、安裝情況以及設(shè)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(jìn)行初步判斷，初步了解振動的實際狀況和現(xiàn)場的運(yùn)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(shù)手段對振動情況進(jìn)行測量，綜合考慮設(shè)計方案、安裝情況以及運(yùn)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(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和生命周期；

（4）設(shè)計振動的抑制方案并進(jìn)行現(xiàn)場實際驗證，最終達(dá)到振動治理的預(yù)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(zhì)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(dá)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(jìn)行消除，如動力設(shè)備引起的振動，可以通過采用改善動力設(shè)備的工作狀態(tài)和安裝情況的方式進(jìn)行；對于由于孔板或者介質(zhì)流動引起的振動可以采取增加約束和安裝減振設(shè)備方式，約束管道的振動，對振動能量進(jìn)行釋放，從而減小振動；

（3）避開共振頻率。當(dāng)管道有共振現(xiàn)象發(fā)生時，應(yīng)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(zhì)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(jié)語

火電廠汽水管道振動的治理是一項技術(shù)性很強(qiáng)的工作，由于現(xiàn)場情況復(fù)雜多變，導(dǎo)致管道振動的影響因素復(fù)雜多變。相對機(jī)械設(shè)備的振動分析，管道的振動原因分析要更加復(fù)雜，難度也更大。要從錯綜復(fù)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(jìn)行排除，并對結(jié)果進(jìn)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(shè)備的振動問題，確?；痣姀S正常生產(chǎn)的可靠性。

［1］西安熱工研究院編.超臨界火電機(jī)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(yīng)力計算技術(shù)規(guī)定［S］.

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