姚章欽
華能南通電廠 江蘇南通 226003
火力發(fā)電廠蒸汽管道振動的處理是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作。由于現(xiàn)場條件復(fù)雜多變,管道振動的影響因素復(fù)雜多變。與機(jī)械設(shè)備振動分析相比,管道振動原因分析更為復(fù)雜和困難。從復(fù)雜的因素找到正確的振動原因,簡單的測試方法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,最后提出最有效的解決方案,從根本上消除管道設(shè)備的振動問題,確保電廠的正常生產(chǎn)和可靠性[1]。
火電廠汽水管道的振動機(jī)理往往是非常復(fù)雜的,主要是由內(nèi)外兩個因素引起的。主管道內(nèi)介質(zhì)運(yùn)動過程中的機(jī)械振動所產(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)械振動所引起的。這些振動源對管道系統(tǒng)的影響程度受系統(tǒng)設(shè)計參數(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)計誤差是影響管道系統(tǒng)振動的主要原因,管道系統(tǒng)的振動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)行會引起設(shè)備本身的振動一電氣設(shè)備安裝設(shè)計不當(dāng)時,設(shè)備的振動很容易通過基礎(chǔ)或管件傳遞到管道系統(tǒng)中,引起管道振動。②管道系統(tǒng)內(nèi)部介質(zhì)的運(yùn)動狀況。如果管道系統(tǒng)設(shè)計不合理,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)流動方向瞬時變化,引起管道振動介質(zhì)脈沖;介質(zhì)在管道中移動時,一旦流速超過一定限度,也可能引起管道振動,因此在管道設(shè)計中有相關(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”也是管道振動的主要原因。
(1)對電廠汽水管道振動的弊端進(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、傳動系統(tǒng)的振動、系統(tǒng)振動的主要原因是力變化后,傳動系統(tǒng)的振動是否會引起其它振動和連接管道。此外,蒸汽水管的長期振動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)行過程中的振動也變得非常普遍流行的。振動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)。如果這是一個轉(zhuǎn)換過程,不平衡現(xiàn)象最有可能導(dǎo)致管道振動,一方面是由于發(fā)電設(shè)備在設(shè)計過程中出現(xiàn)的不合理現(xiàn)象,引起管接頭振動和管內(nèi)振動。②流體問題導(dǎo)致管道振動。流體是影響鋼管振動的重要因素之一,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,如系統(tǒng)運(yùn)動方向的頻繁變化,彎頭過多,導(dǎo)致介質(zhì)變化,導(dǎo)致焊管振動等。另一個原因是管道不能保持太快的速度,也會在很大程度上引起振動。③壓力流體管路脈動。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,影響到主管道系統(tǒng)的脈動壓力,系統(tǒng)容易在汽水的振動作用下形成脈動壓力管路[2]。
(1)合理進(jìn)行管道設(shè)計。根據(jù)對管道振動原因的分析,除管道本身的硬件缺陷外,大多數(shù)振動都是由于系統(tǒng)設(shè)計不合理造成的。水汽管道安裝時,管徑與長度比應(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)的壓力泵可能會在管路中產(chǎn)生脈動流體,這在轉(zhuǎn)彎時更為明顯。因此,減少彎曲的使用可以減少由驅(qū)動器。純堿管道設(shè)計方便,彎頭的使用是不可避免的,所以在選擇彎頭時,應(yīng)盡可能選擇最小的彎頭,以確保流暢,并減少振動脈沖。此外,支吊架安裝必須正確,安裝不當(dāng)可能導(dǎo)致振動。
(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,管徑長比應(yīng)合理,并根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的支管長度,包括支管的合理位置,以提高水蒸汽管道的固有頻率,減少振動共振。
(3)優(yōu)化剛度法。如果不能確定暫時不能減小或激發(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,管徑長比應(yīng)合理,并根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的支管長度,包括支管的合理位置,以提高水蒸汽管道的固有頻率,減少振動共振。
火電廠蒸汽管道振動的處理是一項(xiàng)非常重要的工作技術(shù),由于現(xiàn)場條件復(fù)雜,管道振動的影響因素復(fù)雜,且變量機(jī)械設(shè)備振動分析報告,管道振動原因分析比較復(fù)雜很難。從復(fù)雜的因素中找出正確的振動原因,簡單的測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,提出了影響振動的主要因素,最后提出了從根本上消除設(shè)備振動的最有效解決方案,確保電廠的正常生產(chǎn)和可靠性。