火電廠汽水管道振動的原因及解決對策

徐登亮

摘 ?要：火電廠的鍋爐汽水管道分布比較廣，而且比較復雜，對于鍋爐的安全運行具有重要的作用。在實際的運行中，由于受到管道振動影響，有可能會引發鍋爐泄露，甚至會引起鍋爐爆炸等故障，威脅火電廠的正常運行，導致企業遭受經濟損失。采取有效的防振措施，對于電廠的穩定運行具有重要的意義。該文分析了火電廠汽水管道產生振動的原因，結合實際工作經驗，給出了解決汽水管道振動的解決對策。

關鍵詞：火電廠 ?汽水管道 ?振動 ?原因 ?解決對策

中圖分類號：TM621 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：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

火電廠的汽水管道主要包括給水管道、蒸汽管道以及疏水管道等，是鍋爐和汽輪機及附屬設備的連接部件，是將熱能轉化為機械能的重要部件，對于機組的安全運行有重要的作用。在火電廠的運行過程中，如果汽水管道發生異常振動，就會損壞部分零部件，導致管道系統受損，振動幅度過大的話會發生鍋爐泄露情況，威脅機組的安全運行，甚至會造成工作人員傷亡情況。因此，需要對汽水管道異常振動的原因進行分析，采取合理有效的措施減少管道異常振動，確保火電廠機組能穩定運行。

1 ?火電廠汽水管道振動的主要原因分析

1.1 管道本身以及安裝不當引起的振動

在正常工況下，汽水管道內的某一段水壓以及流速都是比較穩定的，但如果管道壁的厚度不一，就有可能出現水體與管道發生碰撞的情況，引發振動。一般情況下，管道的徑長之間的比例越小，那么管道的固有頻率越小，越有可能引發振動。管道的長度越長，越有可能會出現失穩的情況，引發管道振動的幾率就會越大。管道的內壁越薄，管道的固有頻率就會越低，管道的抗振性也就會越差。此外，安裝不當也會引發管道振動，比如管道的走向以及管道的徑長比不合理等都會引起管道振動。

1.2 液擊作用引起的振動

在火電廠的汽水系統中，在進行機組調節或者是泵閥發生故障的時候，需要經常關閉或者是開啟閥門，在這一過程中，管道中的閥門突然的開啟或者是關閉，導致管道內的水流速度在閥門處發生突然變化，影響管道內的水壓情況，容易形成壓縮波，通過周期性的傳遞，這種因為水流突然變化帶來的水壓波動就會逐漸趨于穩定，這種現象也被稱為水錘現象。水錘現象可以改變管道內的壓力以及水流速度，一旦水錘波的頻繁與管道的固有頻率接近時，就會引起管道共振，產生振動現象。

1.3 管道內部流體脈動引起的振動

管道內的流體運行是依靠各種泵以及壓縮機的做功實現的。水汽管道內的運行工況比較復雜，溫度以及壓力等都可以影響流體的流動情況。當泵對管道內的流體進行加壓時，由于加壓的方式不連續，導致流體的壓力以及速度上下波動，也就是流體脈動現象。管道內的流體如果處于脈動狀態，在流經管道的閥門以及彎頭等部件時就會產生一定的激振力，在激振力的影響下，就會導致水汽管道發生異常振動。

1.4 外力影響引起的振動

火電廠鍋爐設備上的汽水管道很多，走向也很復雜，一段管道就是一個復雜的管網系統。在實際的運行中，由于外界環境因素會導致管道內部的系統發生變化。比如，在工作中，工作人員由于誤操作導致其他設備或者是物體與管道發生碰撞，雖然有的碰撞不會損傷管道，但是卻會對管道內的壓力產生影響，引發管道振動。

2 ?火電廠汽水管道振動故障的解決

2.1 合理進行管道設計

根據管道振動的原因分析，除管道自身的材料缺陷以外，大部分是由于管道系統設計不合理導致的振動。在實際的水汽管道安裝中，要確保管道的徑長比合理，選擇管壁厚的管道。盡可能讓管道的走向比較平直，因為由于加壓泵的不連續加壓會使得管道內的流體產生流體脈動，這一現象在彎頭處表現更為明顯，因此，減少彎頭的使用，可以較少由于流體脈動帶來的管道異常振動現象。在實際的汽水管道設計中，彎頭的使用是不可避免的，那么彎頭的選擇要盡量選擇彎度較小的彎頭，確保流體的暢通，減少脈動振動。此外，支吊架的安裝要正確，安裝錯誤也會導致振動現象發生。

2.2 調整管道系統的固有頻率

通過合理地調整水汽管道的固有頻率，讓其在一個合理的工作范圍內，減少共振現象。管道內的流體速度增大時，管道系統的剛度就會下降，管道的固有頻率就會降低，流體的速度繼續增大，直到將近達到臨界流速時，此時管道出現失穩的情況，出現管道頻率反復升降的情況。在實際的生產過程中，如果管道內流體的流速達不到臨界值，就不用考慮改變管道的固有頻率。如果激振力的來源暫無法查明或者是激振力無法減小的情況下，可以通過改變管道的固有頻率來避免共振現象，可以安裝動力減振期以及擺式吸振器等吸振裝置，來減少管道上的振動能量。此外，管道的徑長比要合理，要根據實際情況選擇合適的支管的長度，包括支管的位置都要設置合理，提高水汽管道的固有頻率，減少由于共振引發的振動情況。

2.3 優化剛度法

火電廠汽水管道的設計是根據機組的容量來確定的，機組的容量不僅決定了管道內介質的壓力以及流速，還決定了管道的布局以及支架的選擇等。根據實際的工況需要，確定好管道的布局后，通過改變管道的支撐剛度也可以很好地減少管道振動情況。通常來講，支承剛度越大的話，管道振動的現象就越少。但是剛度的增加，管道的應力也會隨之增加，又會對支吊架以及基礎設施等提出更高的要求，因此，支承剛度要選擇一個既滿足應力要求，又可以提高管道基頻的合理值。

2.4 改變工質參數

在電廠的水汽系統運行的過程中，可以通過改變工質參數來弱化管道振動。首先，管內壓力對管道振動的影響。一般來講，正常工況下，管內的壓力對于管道的固有頻率影響不大，但是當壓力升高時，會導致管道出現振動現象。其次，溫度對管道振動的影響。管道內的工質溫度高低不會直接影響管道的固有頻率，但是溫度越高，就會導致管道的熱膨脹現象越嚴重，隨之會產生較大的熱應力，如果管道發生振動，就會降低管道的安全性，因此，管道內的工質溫度越高的時候，越要采取措施減少管道的振動。管道內的工質的流動是通過泵的加壓實現的，工質的流速越快，產生的脈動也就越會強烈，因此，工質的流速越大，越容易導致管道產生振動現象。綜合工質參數對管道的影響，可以加強工質參數的監測，確保工質參數在合理運行范圍內，結合影響工質參數發生變化的因素，進行整改優化，確保工質參數變化幅度合理。

2.5 加強日常檢修

在實際的運行中，要減少汽水管道振動就要加強日常檢修，全面地評估管道的運行工況。要定期檢查汽水管道，查看有無變形、裂紋等現象。利用計算機技術，監測鍋爐運行數據，確保鍋爐系統穩定運行。及時檢修易發生故障的零部件，對于損壞或者磨損嚴重的部件要及時地進行更換。結合工作經驗，監測汽水管道是否通暢、儀表的顯示是否正常等，及時地排查異常振動情況。制定完善的檢修制度，落實質量負責制。

3 ?結語

引起火電廠的汽水管道異常振動的因素很多，除外部偶然載荷的影響外，管道系統本身也會產生振動。在實際的生產中，引起管道振動的多數因素是由于激振力引起的，要通過消除激振力以及提高管系的固有頻率來消除管道異常振動。還需要工作人員及時地監測鍋爐運行狀況，一旦出現管道異常振動，要綜合引起振動的因素及時地排除故障，確保汽水管道穩定運行。

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