火电厂汽水管道的震动原因及抑制措施分析

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【摘 要】 在火电厂中分布着大量的汽水管道，在正常运行过程中由于介质的快速流动导致汽水管道经常会有振动产生，当振动超过正常范围后，往往会对设备的正常运行造成影响甚至损坏，因此，透析管道振动的原因进而提出有效的抑制方法是十分必要的。本文通过对汽水管道振动机理的分析，从而提出抑制汽水管道振动的有效措施，对火电厂管道设备的运行维护具有一定的借鉴意义。

【关键词】 汽水管道 振动 减振措施

1 概述

随着用电规模的不断扩大，火电厂的机组容量也在不断提升，水汽管道的振动在火电厂的日常运行中也越来越常见，水汽管道的振动在对自身产生影响的同时，也会对与管道连接的设备造成影响，造成设备的使用寿命降低，严重影响管道和设备的可靠运行，而且振动产生的噪声会对周围环境造成污染，对工作人员的身心造成损害。汽水管道的振动已经成为火电厂日常维护中的重要问题之一。

2 汽水管道振动的原理

火电厂汽水管道的振动机理往往非常复杂，其主要原因主要有内部因素和外部因素两方面，内因主要是管道内部介质在运动过程中由于复杂作用力产生的机械振动，外部原因主要是系统设备的动力装置在运行过程中产生的机械振动导致。同时，管道系统受这些振动源的影响程度，受系统自身设计参数、设备安装情况以及实际运行状态等多方面因素共同影响。整个系统中的设备类型、管道的外形尺寸和安装走向情况、管道的外部支撑状况、实际运行情况和设计方案的误差等，都是影响管道系统振动的重要原因。[1]通常在进行管道系统振动分析时，往往从以下三方面入手：

（1）机械设备的动力平衡特性。和汽水管道相连的动力设备如泵类、汽轮机组等的运行，会引起设备自身的振动，一旦动力设备安装和设计不当，则很容易将设备的振动通过基础或连接件传递到管道系统，引起管道振动。

（2）管道系统内部介质的运动状况。若管道系统的设计不合理，如频繁变换走向导致弯头过多，以及阀门、孔板等管件对介质的作用，瞬间改变介质的流动方向，在介质冲力的作用下引起管道振动；当介质在管道中运动时，一旦流速超过某一限定值时，也会造成管道的振动。因此管道设计中都会有相关规定，根据管道中介质的种类特性、实际应用情况、管道类型等因素，限制管道内介质的最大流动速度；另外管道中的两相流以及“水锤”也是造成管道振动的重要原因。

（3）管道介质的脉动压力。管道中的介质的运动通常是通过泵类周期性的加压驱动完成的。由于加压的周期性，导致管道内介质的实际压力是周期性上下变化的，从而造成脉动压力的产生。管道系统受到脉动压力的影响，则也会形成周期性的振动，一旦管道的固定不牢固或减振措施不到位，很容易引起系统振动的逐渐加大。[2]

3 振动的测试和分析

由于现场条件的制约，火电厂汽水管道系统振动评价方式通常采取电感测试和原因技术相结合的方式进行，从而准确的判别管道振动的抓哟原因并制定相应的抑制措施。[3]

（1）振动测试。采用测试手段可以很轻易的得到管道系统的振动参数，如管道的振动频率、振动的加速度以及振动的幅值。电测法是最常用的测试方法，振动的频率和幅值是可以通过测量直接获得的，通过计算可以得到所需要的其他系统参数。

（2）振动原因分析。振动的原因分析是通过对现场实际情况的勘察，从而验证测试结果的准确性，并综合运行状况、安装情况以及设计原理等因素，得出引起振动的根本原因。

4 振动的抑制措施

振动的抑制可以分为如下几个步骤：

（1）抑制手段的实施。首先通过目测对现场进行初步判断，初步了解振动的实际状况和现场的运行情况，决定测试采用的具体方案；

（2）振动测试并分析原因。通过技术手段对振动情况进行测量，综合考虑设计方案、安装情况以及运行状态分析振动原因；

（3）系统状态评价。评价系统设备的运行状态和生命周期；

（4）设计振动的抑制方案并进行现场实际验证，最终达到振动治理的预期期望。

振动抑制的具体措施：

（1）振动源的消除。对可以消除的振动从源头上消除管道的振动。如对于由于介质流速过高造成的振动，可以采取增大管道直径的方式降低流速从而达到消除振动的目的；

（2）振动的减弱。对于不能消除的振动可通过减振措施进行消除，如动力设备引起的振动，可以通过采用改善动力设备的工作状态和安装情况的方式进行；对于由于孔板或者介质流动引起的振动可以采取增加约束和安装减振设备方式，约束管道的振动，对振动能量进行释放，从而减小振动；

（3）避开共振频率。当管道有共振现象发生时，应采取措施改变管道的固有频率从而防止共振的发生，如改变管道的刚性或者管道质量，使管道的固有频率与振动激励源的频率不同，从而避开共振频率。

5 结语

火电厂汽水管道振动的治理是一项技术性很强的工作，由于现场情况复杂多变，导致管道振动的影响因素复杂多变。相对机械设备的振动分析，管道的振动原因分析要更加复杂，难度也更大。要从错综复杂的因素中寻找正确的振动原因，简单的测试手段和分析方法往往是不够的，需要通过测试和分析，综合考虑各种因素，逐一进行排除，并对结果进行实际验证，才能最终得到影响振动的最主要因素，从而提出最行之有效的解决措施，从根本上消除管道设备的振动问题，确保火电厂正常生产的可靠性。

参考文献：

[1]西安热工研究院编.超临界火电机组研究论文集[D].西安：西安热工研究院，2004，6.

[2]郑苏录.电站锅炉一级过热器管失效分析[J].中国锅炉压力容器安全，2006（9）：32-36.

[3]SDGJ6-90，1991，火力发电厂汽水管道应力计算技术规定[S].