汽水管道振動的原因與預防

何宇光

摘 要：汽水系統管道投運時，經常會遇到管道振動的問題。管道振動輕者延誤系統的投入時間，重者損壞管道及設備，甚至危及人身安全。分析管道振動的產生原因，控制和預防汽水管道振動，對保證發電廠的安全運行具有重要意義。

關鍵詞：管道振動;水擊;汽爆;暖管

1 概述

汽水管道的振動形式可分為水擊或汽爆兩種形式。常見的管道水擊或汽爆現象多發生在蒸汽管道、給水管道等汽水管道投運初期。在大流量、高流速、高溫介質的管道中，振動問題更為突出。系統發生水擊或汽爆時，管道及其附件承受巨大的沖擊力，管壁受高壓引起擴張和收縮，發出強烈的振動和噪音;強烈的振動和沖擊，造成金屬管道壁減薄，內表面受擊出許多麻點。如果此時管道系統存在缺陷，如焊口沒焊透，管道膨脹受限等問題，則有可能對管道及其部件造成破壞，嚴重危及到管道系統的安全運行及人身安全。

2管道發生水擊或汽爆的原因

2.1 管道發生水擊的原因

2.1.1 管道內存有空氣

系統通水前沒有注水排氣或排氣不徹底，導致系統內窩有大量空氣。啟動水泵后，當介質流經系統內的空氣部位時，管道內積存的氣體空間被反復壓縮，造成系統通流不暢、流動受阻，流速突然變化，產生振動，發生水擊現象。

2.1.2 水泵運行不正常

電機或水泵故障（如汽蝕、葉輪損壞）、水泵出口閥故障（如閥芯損壞脫落、出口逆止閥搖擺）、旅網堵塞等，造成管道內介質流量不穩、波動大，引起管道內給水壓力波動和慣性沖擊。

2.1.3 介質溫度變化

管道內介質溫度劇烈變化，或溫度相差較大的介質混合時，造成管道或容器內局部介質發生反復膨脹或收縮，流動阻力突然增大或減小，產生振動。

2.1.4 系統狀態改變

管道上閥門關閉（或開啟）過快、電機啟停等，介質的壓力、流量、流速突然改變，造成管道內介質阻力突然增大或減小，介質壓力發生反復急劇的周期性變化，造成對管道的強烈沖擊。

2.1.5 管道通流口徑突變

當介質流動到管道口徑由大變小或由小變大的部位，系統內介質流量、壓力、流速等參數發生變化，造成對管道的沖擊力發生變化，產生振動。

2.1.6 管道通流方向突變

汽水系統內不可避免的存在彎頭。當介質流經彎頭部位時，不穩態的介質的部分壓力在慣性的作用下產生對管道的反復振動力。

2.2 管道發生汽爆的原因

2.2.1 管道疏水不徹底

蒸汽管道投入運行時，因管道疏水管堵塞或疏水門開度小造成暖管不徹底。母管制疏水造成疏水相互排擠，也是管道疏水不徹底的一個原因。

2.2.2 操作方式

進汽閥門開啟過快，管道產生沖擊;進汽閥一次性開啟過大致使疏水未及時排出等情況，均可造成管道振動。

2.2.3 管道隔絕不徹底

運行的蒸汽管道停運后相應疏水沒有及時開啟或開度不足，在相關的進汽閥門關閉不嚴密的情況下，漏入停運管道內的蒸汽逐漸冷卻為水并積聚在管道中，在一定時間后，管道發生振動。

3 汽水管道振動的處理

3.1 管道系統投運

蒸汽管道投運時發生劇烈振動，應緩慢的小幅度開啟進汽閥;可關小或關閉進汽閥以控制的暖管時產生的疏水量，避免管道積水;及時開啟蒸汽管道疏水閥;若疏水管堵塞，應疏通疏水管。

水管道投運時發生劇烈振動，應立即停止水泵運行，同時開啟管道上的空氣閥，排出空氣。避免發生水擊的措施是：調整水泵出口閥開、關行程的時間曲線;啟泵前系統內注水、排盡空氣;緩慢開啟泵出口閥。

水泵或出口逆止閥工作不正常而發生水擊時，應及時切換備用泵運行，檢查水泵及逆止閥;若是流量不穩、波動大引起的，則應設法調整相關水泵或閥門開度以保持流量穩定。

3.2 管道系統停運

停運后的蒸汽管道發生劇烈振動時，應檢查相關進汽閥門是否關閉嚴密;檢查停運管道疏水是否開啟，如未開啟要及時緩慢開啟;若采用疏水母管方式時，要避免疏水母管帶壓，防止其它管道的蒸汽通過疏水管道串入停運的蒸汽管道內，致使管道的振動加劇。

4 汽水管道暖管

4.1 暖管的操作：

4.1.1 微開疏水閥

暖管時的操作不要太急，盡可能微開疏水閥。現場有的疏水閥微微開一點，門中就有漏流。需要注意的是，此時要盡可能的把疏水閥再回關一些，疏水閥中最好有間隔性的過流聲，管道輕微振動。

4.1.2 暖管時間

暖管開始到暖管完成的時間，需要根據現場系統的大小而定。大的系統，如采暖系統、輔汽系統因為管道比較長，管徑比較粗，疏水時間可能會控制在一、二天;局部小系統，可能只要使十幾分鐘。

4.1.3 疏水閥、進汽閥的操作順序

疏水閥的位置大多靠近地面，操作時人的大部分高出疏水閥的位置，相對危險性比較大，為避免疏水管道破裂或疏水門損壞造成的危險，建議先關閉或關小疏水閥，再開啟系統的進汽門。這里需要注意的是：關閉或關小疏水閥的時間與開啟進汽門的操作時間間隔要短。否則，規矩的先開進汽門，再關疏水閥，避免蒸汽冷凝成水，發生危險。

4.2 暖管過程中出現振動的對策

暖管時疏水閥的初期開度要小，過一段時間后，視疏水門流量、溫度、振動等情況，可再適當開大疏水門，最好間隔10—15分鐘，閥門不宜一次開的過大。如暖管過程中管道出現劇烈振動，應首先采取關閉疏水閥，待振動消失后重新暖管;如振動造成管道、閥門破裂，出現威脅人身安全的情況，首先應快速離開至安全位置，再采取校嚴進汽截門的辦法減小管道振動。

5 預防措施

5.1 減少彎道

管道設計中盡可能減少彎道;根據汽水走向設計合理的坡度。

5.2 最低點安裝疏水點

在汽水系統的末梢、管段的低位點，均應增加疏水管，保證汽水系統的徹底排氣與疏水。

5.3改變管道特性

盡量縮短管道長度或減少彎頭數量;根據管道特性調整各類電動閥門啟閉時間，適當延長閥門的啟閉時間;如增大管道直徑以降低管中流速，從而使水擊發生時速度的變化量降低，相應地減小水擊壓力的數值;如在管道上裝設安全閥及抗水擊的專用閥門，當管中壓力升高值超過允許數值時，安全閥開啟泄壓，使管中壓力不致有過大的升高等一系列防范措施。

5.4 調節方法

采用正確的閥門操作方法，管道操作中啟停過程應嚴格控制閥門的開關順序及速度。要注意高溫飽和水管道及相關設備的調節，防止壓力驟然升高或下降。啟泵后緩慢開啟出口門，防止管道內飽和水汽化引起沖擊。

6 結論

管道振動是電力生產中汽水系統常見的問題，產生的破壞性、危害性比較嚴重。分析管道振動的原因，制訂預防措施，在實際操作中對管道振動加以控制和預防，對保證發電廠的汽水管道安全具有重要意義。

參考文獻：

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[2]《汽輪機設備及系統》.吳季蘭.北京：中國電力出版社.2006

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