電廠汽水管道系統(tǒng)振動的危害和原因以及對策分析

摘 要 汽水管道系統(tǒng)振動在電廠汽水系統(tǒng)運行中較為常見，其主要是汽水管道運行中工質(zhì)的參數(shù)變化造成的。電廠汽水管道系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重振動，可能會導(dǎo)致汽水管道局部出現(xiàn)疲勞損壞，從而影響電廠電力生產(chǎn)的安全運行。為了對電廠汽水管道系統(tǒng)振動相關(guān)信息有一個全面的了解，降低汽水管道系統(tǒng)振動發(fā)生的頻率，文章對電廠汽水管道系統(tǒng)振動的危害及其原因進(jìn)行了分析，并提出了切實可行的解決對策。

關(guān)鍵詞 電廠；汽水管道系統(tǒng)；振動；危害；原因；對策

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0167-01

電廠汽水系統(tǒng)是汽水循環(huán)的重要載體，而管道則是連接熱力系統(tǒng)中各個設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備，是汽水熱力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。基于汽水管道系統(tǒng)的重要性，防止汽水管道系統(tǒng)發(fā)生振動，保障汽水管道運行的安全性是電廠的重要任務(wù)。

1 電廠汽水管道振動的危害與原因分析

1.1 電廠汽水管道振動的危害

電廠電力生產(chǎn)中會用到大量的汽水管道，汽水管道的熱力系統(tǒng)較為復(fù)雜且管道內(nèi)部工質(zhì)參數(shù)時常變化，因此常造成汽水管道系統(tǒng)振動現(xiàn)象，產(chǎn)生振的主要原因在于力的交替變化。當(dāng)汽水管道系統(tǒng)發(fā)生振動后，那么與其連接的管道轉(zhuǎn)動機械運行也會受到相應(yīng)的影響，可能會造成轉(zhuǎn)動機械設(shè)備損壞，影響電力生產(chǎn)。除此之外，汽水管道若長期在應(yīng)力交變的狀況下運行，那么不僅會縮短汽水管道的運行壽命，同時也會給電力的安全生產(chǎn)結(jié)帶來極大的安全隱患，甚至有可能造成結(jié)機組出現(xiàn)非停事故。

1.2 電廠汽水管道出現(xiàn)振動的原因

電力生產(chǎn)中需要用到諸多汽水管道，在汽水管道運行過程中出現(xiàn)振動現(xiàn)象屢見不鮮，并且造成汽車管道振動的原因具有一定的復(fù)雜性，可能是由于汽車管道系統(tǒng)設(shè)備的外部動力，也有可能是汽水管道輸送介質(zhì)流動所產(chǎn)生的作用力引起的。汽水管道系統(tǒng)易受系統(tǒng)設(shè)計取值、系統(tǒng)安裝布置以及汽水管道系統(tǒng)實際運行情況等多種因素的影響。一般情況下，電廠汽水管道出現(xiàn)振動現(xiàn)象主要是由三方面原因造成的，以下是對電廠汽水管道出現(xiàn)振動的具體原因分析。

1）轉(zhuǎn)動設(shè)備的不平衡轉(zhuǎn)動。與汽水管道相連接的轉(zhuǎn)動設(shè)備在轉(zhuǎn)動過程中若出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，那么極有可能會引起汽水管道發(fā)生振動。另外，如電力生產(chǎn)中的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計不合理，那么轉(zhuǎn)機設(shè)備的不平衡振動將通過電力生產(chǎn)中的基礎(chǔ)設(shè)施及其他設(shè)施傳遞給汽水管道，從而導(dǎo)致汽水管道振動。

2）汽水管道內(nèi)部流體流動問題。汽水管道系統(tǒng)的不合理狀況有很多，例如彎頭過多、系統(tǒng)運行方向的頻繁改動、管件對流體的相對作用等等，這些情況會導(dǎo)致介質(zhì)流場發(fā)生改變，從而造成汽水管道的振動。流體在汽水管道流動過程中如果流速過大，并超過了管道系統(tǒng)中某一允許流速時也有可能造成汽水管道振動的情況。

3）汽水管道流體的脈動壓力。汽水管道內(nèi)部的流體輸送運行是依靠泵加壓實現(xiàn)工作運行的，它是一種周期性加壓方式，每個周期所施加的壓力有所不同，在此過程中可能出現(xiàn)汽水管道實際壓力值大于或者小于平均壓力值，從而形成脈動壓力，該壓力主要作用于汽水管道系統(tǒng)，在脈動壓力的作用下易形成汽水管道系統(tǒng)振動。

4）水錘引發(fā)的管道振動。在電廠汽水管道系統(tǒng)中，泵閥出現(xiàn)故障或者機組需要調(diào)節(jié)都需要開啟與關(guān)閉閥門，汽水管道內(nèi)部的水流速度若在閥門位置突然出現(xiàn)變化，那么會導(dǎo)致汽水管道內(nèi)部的水壓形成膨脹波以及壓縮波，該波將會在汽水管道內(nèi)進(jìn)行周期性衰減，直到壓力穩(wěn)定，這種情況就稱之為水錘。當(dāng)汽水管道系統(tǒng)在運行中發(fā)生水錘現(xiàn)象時，管道內(nèi)部的壓力會發(fā)生很大變化，甚至可能會導(dǎo)致管道出現(xiàn)晃動，若水錘波動頻率與汽水管道某一階段的運行頻率接近或者出現(xiàn)重疊情況時會造成兩者共振的情況。

2 有效防止電廠汽水管道系統(tǒng)振動的對策研究

1）合理調(diào)整工質(zhì)參數(shù)。工質(zhì)參數(shù)主要指的是汽水管道內(nèi)部壓力值、溫度以及工質(zhì)流速。首先管內(nèi)壓力對汽水管道系統(tǒng)的固有頻率沒有直接性影響，但是管內(nèi)壓力增加會加強汽水管道振動，若管道因振動而遭到破壞，那么壓力增大會使汽水管道破壞加劇。其次，在汽水管道運行中，工質(zhì)溫度越高，汽水管道內(nèi)熱態(tài)膨脹則會更嚴(yán)重，相應(yīng)的其所產(chǎn)生的熱應(yīng)力也會隨之加大，這對管道運行的安全性十分不利。再者，工質(zhì)流速加快，則表示泵對流體所施加的壓力也加大，尤其產(chǎn)生的脈動也會愈加強烈，工質(zhì)流速越大，對減小管道振動越不利。由此可見工質(zhì)參數(shù)在汽水管道運行中的重要性。在汽水管道運行中要保證管道運行的安全性與穩(wěn)定性，減少管道振動發(fā)生的頻率，需要結(jié)合管道運行實際情況合理調(diào)整工質(zhì)參數(shù)，從而將管道振動降低或者控制在合理范圍內(nèi)。

2）調(diào)整汽水管道結(jié)構(gòu)的固有頻率。當(dāng)汽水管道流體速度增加、管道徑長比變小或者管壁變薄時都會導(dǎo)致汽水管道固有頻率相應(yīng)變小，而管道固有頻率變小，那么汽水管道的抗振性能也會有所減弱，它們之間有著密切聯(lián)系，是一種互為連帶的關(guān)系。在汽水管道運行中要從根本上避免管道振動情況，需要對汽水管道結(jié)構(gòu)的固有頻率進(jìn)行合理化調(diào)整，將其控制在規(guī)定范圍內(nèi)，使汽水管道的抗振性能得到充分發(fā)揮。

3）合理削減流體脈動對汽水管道的激振力。對于汽水管道而言，彎頭使用過多也會引發(fā)管道振動，因此在電廠汽水管道設(shè)計過程中應(yīng)在滿足相關(guān)設(shè)計要求以及現(xiàn)場生產(chǎn)工藝要求的基礎(chǔ)上盡量保證汽水管道的走向平直，減少彎頭的使用數(shù)量。另外在彎頭選型時，應(yīng)盡量選擇一些轉(zhuǎn)彎弧度相對較小的彎頭。與此同時還要合理削減流體脈動對管道的激振力，將振動損害降到最低。

4）改變汽水管道的支承剛度。從相關(guān)理論角度上來講，汽水管道的支承剛度越大，則對降低汽水管道越有利，所以在汽水管道設(shè)計過程中應(yīng)以機組容量為依據(jù)合理確定汽水管道輸送介質(zhì)的流量及壓力，以此來確定汽水管道的直徑與材料，同時還要根據(jù)管道結(jié)構(gòu)特點確定汽水管道在電力生產(chǎn)中的布局，確定其布局后需要結(jié)合實際應(yīng)用情況科學(xué)調(diào)整汽水管道的支承剛度，使汽水管道的振動現(xiàn)象得以控制。

3 總結(jié)

綜上所述，汽水管道發(fā)生振動與管道內(nèi)部的工質(zhì)流速、工質(zhì)參數(shù)、管道結(jié)構(gòu)的固有頻率以及管道的支承剛度等因素有著密切聯(lián)系，在汽車管道運行過程中要實時掌握管道的運行狀況，對于不符合相關(guān)規(guī)范要求的因素應(yīng)及時做出調(diào)整，消除汽水管道運行中的不安全因素，從而使汽水管道的振動現(xiàn)象得到合理控制。

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作者簡介

王灝（1985-），男，遼寧錦州北鎮(zhèn)市人，本科，研究方向：電廠管道閥門。endprint