淺談鍋爐汽水系統(tǒng)管道振動存在的問題與對策分析

周祥

摘 要：根據(jù)近幾年在鍋爐事件變化與發(fā)展研究中可以看出，電廠鍋爐由于管道的振動導(dǎo)致泄漏現(xiàn)象以及相關(guān)事故的爆炸等現(xiàn)象。不僅損失了企業(yè)在生產(chǎn)期間存在的經(jīng)濟效益，也影響了人們的生命安全。所以說，防止管道振動現(xiàn)象的發(fā)生，提高管道在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的抗振能力。本文就要針對鍋爐汽車系統(tǒng)管道中在振動上存在的問題進(jìn)行分析，找出相關(guān)的解決對策。

關(guān)鍵詞：鍋爐汽水；管道振動；問題；對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.066

0 引言

鍋爐汽水系統(tǒng)在管道中振動的主要原因是管道與支架在連接方式上導(dǎo)致的因為各個設(shè)備以及裝置在實現(xiàn)方式上是一種復(fù)雜性的機械形式，隨著激振動的產(chǎn)生，系統(tǒng)形成振動現(xiàn)象。所以，要解決這種振動形式，不僅要改變管道內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)，還要降低管道的外界激振力。

1 鍋爐汽水系統(tǒng)管道振動存在的問題

1.1 激振力產(chǎn)生的影響

激振力對管道的振動影響主要表現(xiàn)在三方面，一種是管內(nèi)的流脈動造成的影響因素。因為在管內(nèi)的輸液形式是利用泵、壓縮機等將壓力變成動力的形式，實現(xiàn)了加壓方式是間隙性的。但這種加壓方式在管道內(nèi)實現(xiàn)的壓力平均值產(chǎn)生不斷波動現(xiàn)象，產(chǎn)生壓力的脈動現(xiàn)象，最終實現(xiàn)流管內(nèi)的脈動現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的存在主要會死流體在比較彎的管頭處、控制閥上以及節(jié)流孔板等元件上，隨著時間的變化出現(xiàn)較大激振力，從而影響系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)振動現(xiàn)象[1]。一種是液擊影響的振動。液體在管道中實施輸送期間，因為在生產(chǎn)期間的調(diào)節(jié)作用，不斷的啟動閥門、水泵等操作，管道內(nèi)的流體在生產(chǎn)過程中就會不斷發(fā)生變化，不僅在速度上，動量上也存在較大改變。所以導(dǎo)致管內(nèi)的壓強值不斷增加或減少，液體在流動期間就會產(chǎn)生錘擊聲音，從而形成液擊現(xiàn)象。這也是水錘以及水擊方式。液體在管內(nèi)的流動改變了管道內(nèi)的壓力，不僅能使管子產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象，還會降低壓力，形成負(fù)壓值，從而使管子失去平穩(wěn)狀態(tài)。而且，液擊還能使管道發(fā)生強烈的振動現(xiàn)象，產(chǎn)生的噪音影響了管道系統(tǒng)的正常運行。最后一種為管道內(nèi)流體在流動期間產(chǎn)生的速度，實現(xiàn)的振動現(xiàn)象。因為流體與管道的邊界出現(xiàn)分離形式，從而使流體產(chǎn)生湍流，實現(xiàn)振動現(xiàn)象。

1.2 管道系統(tǒng)產(chǎn)生的影響

管道系統(tǒng)在振動效果上產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，主要的發(fā)生形式可能是系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備在外部產(chǎn)生的動力現(xiàn)象，也可能是管道液體在輸送期間，相關(guān)介質(zhì)在流動中產(chǎn)生的復(fù)雜變化[2]。系統(tǒng)在這種數(shù)值變化中，不僅是系統(tǒng)在設(shè)計數(shù)值上的影響變化，也是安裝期間，在實際施工過程中產(chǎn)生的多種變化。特別是系統(tǒng)中相關(guān)類型設(shè)備的安裝情況、管道在安裝期間的相關(guān)尺寸以及管道在安裝期間相關(guān)的布置形式、管道系統(tǒng)的支撐條件、約束條件、實際運行期間發(fā)生的變化趨勢以及在設(shè)計期間對相關(guān)參數(shù)的設(shè)計趨勢等，這些因素都能對管道系統(tǒng)的振動效果產(chǎn)生較大影響。管道系統(tǒng)是一種連續(xù)性的彈性系統(tǒng)，如果管內(nèi)的固有頻率以及激振力在連接期間產(chǎn)生較大頻率變化，就會增加該系統(tǒng)在振動形式上的變化趨勢。特別是一些結(jié)構(gòu)比較簡單的管道系統(tǒng)，在固有頻率上的計算方式都會比較詳細(xì)。在復(fù)雜系統(tǒng)中，也會由多個單元來代替，所以要對質(zhì)量問題進(jìn)行考慮。

2 鍋爐汽水系統(tǒng)管道振動問題的解決

2.1 激振力的消除形式

要消除管道外界的激振力，主要從三方面來改變。一方面，要調(diào)節(jié)泵、壓縮機中的管道流體，使它們在動力源運行過程中能保持平穩(wěn)運行，但在這期間，一定要保證實現(xiàn)持續(xù)并穩(wěn)定的流場形式[3]。一方面，要對彎頭、三通、閥門以及孔板等管道中的元件進(jìn)行合理配置，使它們能保持一定的流暢變化，從而降低管內(nèi)產(chǎn)生強烈的激振力。最后一方面，要消減掉液擊，主要是在閥門上實施緩慢關(guān)閉行為。根據(jù)系統(tǒng)工藝在設(shè)計期間的具體要求，將管道的長度盡量縮減。如果管道與液擊源比較靠近，就要在管道周邊安裝安全閥以及阻尼器等設(shè)備，這樣不僅能釋放出液擊中的能量，也能吸收液擊中的大量能量。

2.2 管道固有頻率的消除形式

要消除管道中的固有頻率，主要從四方面進(jìn)行改善。首先，對管道結(jié)構(gòu)實施全面的布局方式。改變管道系統(tǒng)在質(zhì)量上的分布形式，使系統(tǒng)中的固有頻率發(fā)生變化，這樣不僅提高了管道中的剛度變化，還能避免管道中出現(xiàn)共振現(xiàn)象。然后，還要在管道中設(shè)置阻尼器，在管道比較固定的、能夠起支撐作用位置，安裝金屬彈簧、橡皮以及軟木等比較軟性的材料進(jìn)行連接，這樣不僅能實現(xiàn)對振動的隔離，也消除了管道內(nèi)的振動效果。其次，還要對管道的支撐位置增加以及調(diào)整方式，改變管道的支撐性質(zhì)[4]。如果改變管道之間的支撐性質(zhì)，不僅能使支撐點之間的距離縮短，還能提高管道中相關(guān)的頻率變化。還要將懸臂管兩側(cè)改變成簡支管，使彈簧性的支撐管實現(xiàn)剛性的支撐管，這樣不僅能加大同釘頻率，也能實現(xiàn)良好的消除振動作用。最后，在工程設(shè)計期間，由于在現(xiàn)場施工中受條件的限制以及受工藝條件的限制，管道在位置方向的變化以及結(jié)構(gòu)上的變化尺寸都不能改變，在改變以及創(chuàng)造方式上具有較大限制因素。所以，利用該因素的限制方式，就要對系統(tǒng)的固有頻率進(jìn)行改變、調(diào)節(jié)等方式。

3 結(jié)論

振動管道的存在影響了企業(yè)的安全生產(chǎn)，因為管道的長期使用，能夠產(chǎn)生一定的應(yīng)變能力，盡管在強度比較集中情況下，也會造成較大破壞。特別是在焊接部分，接管的開口處產(chǎn)生破壞，管線與介質(zhì)發(fā)生較大的生產(chǎn)事故，從而使管道產(chǎn)生振動現(xiàn)象，所以本文對相關(guān)問題的存在，實現(xiàn)了有效的解決形式。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊治國.船用鍋爐汽水系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模及仿真的研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2003.

[2]朱麗華，王振峰，岳琴，孫軍.余熱鍋爐管道及汽水流程系統(tǒng)的設(shè)計與布置[J].電站系統(tǒng)工程，2011（02）：72+74.

[3]李瑞東，劉永強，馬征.火力發(fā)電廠基建期間鍋爐汽水系統(tǒng)閥門泄漏預(yù)防措施[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011（03）：107-108.

[4]李娜.超臨界鍋爐汽水分離器變工況應(yīng)力與壽命分析[D].華北電力大學(xué)，2013.