火電廠汽水管道振動的原因及解決對策

黃浩

大唐長春第二熱電有限責任公司 吉林長春 130000

隨著設計成品質量要求越來越高、設計工期控制越來越嚴，火力發電廠管道的高效、精細化設計變得越來越重要。現通過分析火力發電廠管道設計特點，探索了一套火力發電廠管道高效、精細化設計方案，并通過實際項目應用檢驗，該方案可大幅提高設計效率和成品質量。

1 電廠汽水管道特征

在電廠運行的所有設備中，汽水管道是其中最不可少的設備之一，集中展現在EH汽水管道、潤滑汽水管道、頂軸汽水管道及鍋爐燃汽水管道等方面，這類管道一般都是普通20鋼或者18-8型不銹鋼材質，其中關系到的品種的規格比較豐富、管道的口徑不大。汽水管道上層面的焊口數量比較多，同時分布比較密集；有些管道焊口位置不容易被發現，相對隱蔽，經常會使焊接操作時出現一些難題；特別是不銹鋼，這類金屬屬于高鉻合金，材質種類屬于不尋常的品種，通常會發生比較大的晶問腐蝕和熱裂紋情況，完成焊接工作時難度系數也比較大。各類汽水管道的焊接都需要運用到氬弧焊工藝，而對于直徑小于60mm或者厚度為5mm的汽水管道，焊接時采取的工藝可以是全氬弧焊；倘若汽水管道直徑比60mm大，或者厚度在5mm以上，需要相關技術人員將焊接時采用的工藝更改為氬弧焊打底電弧焊蓋面。這其中的關鍵原因是，在不銹鋼中，cr的含量已經在13%以上，稍稍不注意，就會讓焊接根部發生氧化或者過度燒化的情況，所以，在焊接時，需要在管道內部進行充氬或者混合惰性氣體操作，從而達到保護的作用，確保焊接施工質量。

2 管道振動原因分析

2.1 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。

2.2 管道設計的復雜性

管道設計范圍主要是電廠動力管道，其介質主要包含蒸汽、水、氣和易燃易爆、有毒及腐蝕性液體或氣體等。火力發電廠的汽水管道包含高溫高壓汽水管道、中低壓汽水管道和其他管道。這些復雜系統的管道均存在疏水、放水、放氣用等小管道。管道設計配合主要體現在兩個專業的配合上：一為熱控專業，不同管道上存在數量不定的熱控測點，測點的位置均有特別要求；二為土建專業的關于管道預埋件荷載提資及管道穿墻、穿樓板的開孔提資。因電廠各類管道數量眾多，預埋件更是數不勝數，相關的設計配合工作量非常巨大。

3 火電廠汽水管道振動故障的解決

3.1 減振

對不能消除的原因引起的振動只能用間接措施來改善情況。對存在缺陷的管道支吊架進行調整、修復；增設限位支架（改變管道局部結構剛度）、液壓阻尼器、機械阻尼器或彈簧減震器；增加隔而固阻尼器（增加管道阻尼）。

3.2 汽管道壓降的計算

《管規》針對主蒸汽壓力取值的第二項規定是汽輪機主汽門進口處設計壓力加主蒸汽管道壓降。如按此條款計算主蒸汽管道設計壓力，則應首先計算出主蒸汽管道的壓降值，再與主汽門進口處設計壓力相加得出主蒸汽管道設計壓力。但在實際的工程設計中：（a）首先應確定主蒸汽管道的設計壓力，因為設計壓力是選取主蒸汽管道規格的前提條件，而當主蒸汽管道規格確定后，才能進行壓降值的計算，當計算出的壓降值不符合要求時，再返回上一步調整主蒸汽管道規格，再計算壓降至合格為止。即在實際的工程設計中，往往是先確定設計壓力，再計算管道壓降。但按照此條款，主蒸汽管道設計壓力又受到管道壓降的制約，這與實際的設計習慣不符。（b）在實際的工程設計中，為了提高機組熱經濟性，往往將主蒸汽管道的壓降控制在5%之內。因此，基本上國內所有的超超臨界機組在進行主蒸汽管道設計壓力計算選擇時，都取汽輪機主汽門進口處設計壓力的105%。

3.3 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。

4 結語

火力發電廠管道高效、精細化設計方案，并引進各設計平臺和設計軟件，實現了火力發電廠管道的精細化、高效設計。經過實際項目檢驗，本套設計方案完全可行，可極大地提高設計效率和成品質量。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。