高加投運(yùn)過(guò)程中正常疏水管振動(dòng)原因分析及解決方案

李士彪

山西大唐國(guó)際臨汾熱電有限責(zé)任公司

高加投運(yùn)過(guò)程中正常疏水管振動(dòng)原因分析及解決方案

李士彪

山西大唐國(guó)際臨汾熱電有限責(zé)任公司

大唐國(guó)際臨汾熱電2號(hào)機(jī)機(jī)組高加正常疏水管道自機(jī)組試運(yùn)投產(chǎn)以來(lái)在機(jī)組啟動(dòng)投運(yùn)高加時(shí)一直存在著較為明顯的振動(dòng)現(xiàn)象，本文主要探討了異常振動(dòng)產(chǎn)生的原因，并對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)逐一進(jìn)行了排查，最終確定了異常振動(dòng)產(chǎn)生的主要因素，并提出了改善方法。

電廠；高加；振動(dòng)

1 引言

大唐國(guó)際臨汾熱電2號(hào)機(jī)機(jī)組高加正常疏水管道自機(jī)組試運(yùn)投產(chǎn)以來(lái)在機(jī)組啟動(dòng)投運(yùn)高加時(shí)一直存在著較為明顯的振動(dòng)現(xiàn)象，造成高壓加熱器不能正常隨機(jī)滑啟投運(yùn)，直接影響機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性和回?zé)嵝剩瑫r(shí)容易造成鍋爐低負(fù)荷階段后屏超溫。

2 振動(dòng)原因分折

汽水管道振動(dòng)以介質(zhì)不穩(wěn)定流動(dòng)引起的振動(dòng)為主。也有一部分是由于汽水流動(dòng)產(chǎn)生的激振力與管道的頻率發(fā)生共振所產(chǎn)生。處于飽和狀態(tài)的高加疏水經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓后，壓力突然降低，疏水迅速汽化擴(kuò)容，體積增大，在管道內(nèi)部形成汽水兩相流動(dòng)，介質(zhì)流動(dòng)阻力劇增，產(chǎn)生汽水沖擊現(xiàn)象，引起管道振動(dòng)，而管道兩相流動(dòng)介質(zhì)的流程越長(zhǎng)，產(chǎn)生管道振動(dòng)的效應(yīng)就會(huì)越大。管道振動(dòng)對(duì)管道的危害很大，它不僅會(huì)加速材料的疲勞損壞，大大縮短材料的使用壽命，而且容易引發(fā)閥門(mén)、管道焊接處的破壞失效。

高加疏水管道振動(dòng)估計(jì)與下列幾個(gè)因素關(guān)系較大：管道設(shè)計(jì)存在一定缺陷，支吊架系統(tǒng)存在調(diào)整問(wèn)題，高加存在低水位運(yùn)行現(xiàn)象，疏水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能效果或布置不合理，高加內(nèi)汽水分離隔板存在異常等。

3 原因排查

通過(guò)對(duì)2號(hào)機(jī)組高加疏水管道振動(dòng)的初步分析，我們對(duì)造成高加疏水管道振動(dòng)的原因遂項(xiàng)排查并處理。

3.1 管道設(shè)計(jì)存在一定缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，2號(hào)機(jī)組管道長(zhǎng)度比1號(hào)機(jī)組要長(zhǎng)，使管道阻力增加，這一現(xiàn)象是現(xiàn)場(chǎng)2號(hào)機(jī)組設(shè)備布置形成的客觀存在，不可再改變了。

3.2 支吊架系統(tǒng)存在調(diào)整問(wèn)題。在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，支吊架系統(tǒng)可能存在一定的調(diào)整偏差問(wèn)題。如不規(guī)則松動(dòng)，支撐不受力等。在對(duì)整個(gè)管道系統(tǒng)的支吊架重新調(diào)整，使各個(gè)支吊架受力均勻，管道盡可能的使之水平或垂直，經(jīng)對(duì)支吊架調(diào)整后，振動(dòng)有所改善，但未能消除。

3.3 高加投運(yùn)時(shí)存在低水位或無(wú)水位運(yùn)行現(xiàn)象。我廠臥式加熱器低于正常水位38毫米為低水位。水位的進(jìn)一步降低(一般超過(guò)25毫米)會(huì)使疏水冷卻段進(jìn)口(吸水口)露出水面，而使蒸汽進(jìn)入該段。這將破壞使疏水流經(jīng)該段的虹吸作用，并產(chǎn)生下列失常情況：

⑴造成疏水端差的上升。

⑵由于泄漏蒸汽的熱量損失，使性能惡化。

⑶在疏冷段進(jìn)口處和疏冷段內(nèi)引起汽水混流沖蝕性危害，而使管子損壞。

為確定是否漏氣，可比較疏水出口溫度與給水進(jìn)口溫度。在設(shè)計(jì)工況時(shí)，疏水溫度大概高于給水進(jìn)口溫度5.6℃到11.1℃，如疏水溫度高于給水進(jìn)口溫度11.1℃至27.8℃，則疏水冷卻段可能汽水混流，進(jìn)入疏水管道，存在兩相流動(dòng)，引起振動(dòng)。

3.4 疏水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能效果或布置不合理。疏水調(diào)節(jié)閥要根據(jù)設(shè)備使用的參數(shù)：流量、壓力、溫度等實(shí)際情況需要來(lái)選用，并盡可能靠近接收疏水的容器處。因?yàn)槭杷鹘?jīng)調(diào)節(jié)閥時(shí)有較大的壓降，容易在閥后出現(xiàn)“閃蒸”而形成汽水兩相流動(dòng)，引起疏水管道的侵蝕和振動(dòng)，尤其是像高壓加熱器通向除氧器的疏水管道。我們現(xiàn)場(chǎng)檢查，疏水調(diào)節(jié)閥裝在靠近除氧器處，疏水經(jīng)調(diào)節(jié)閥出口通過(guò)一米的直管段和一個(gè)彎頭就進(jìn)入除氧器了，調(diào)節(jié)閥完全滿(mǎn)足運(yùn)行工況的要求。

3.5 高加內(nèi)汽水分離隔板存在異常。如果高加內(nèi)汽水分離隔板存在沖損現(xiàn)象，則破壞了水封作用，使高壓蒸汽進(jìn)入疏水管柬，形成汽水兩相介質(zhì)流動(dòng)，發(fā)生振動(dòng)。鑒于我廠自試運(yùn)階段三臺(tái)高加都有此現(xiàn)象且高加正常運(yùn)行時(shí)并未有疏水管路振動(dòng)過(guò)大情況出現(xiàn)，所以基本排除此種可能性，并未對(duì)高加內(nèi)部汽水隔板進(jìn)行過(guò)檢查。

4 采取的措施

4.1 降低管道振動(dòng)通常從以下幾方面考慮：(1)從優(yōu)化運(yùn)行角度降低振動(dòng)；(2)降低閥門(mén)、截流裝置等管件對(duì)管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)的影響；(3)分析介質(zhì)激振力與管道固有頻率的相關(guān)性。在優(yōu)化運(yùn)行和改變管件設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的情況下，可通過(guò)改變管道系統(tǒng)的剛度降低管道振動(dòng)，這也是較常用的方法。

管系的固有頻率與系統(tǒng)的剛度有直接關(guān)系，剛度越大，固有頻率越高。管系固有頻率的調(diào)整主要通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)剛度來(lái)完成，通過(guò)調(diào)整管道系統(tǒng)的固有頻率避開(kāi)激振頻率，從而降低管道對(duì)激振力的響應(yīng)。影響管系剛度的主要因素有管道走向、管徑、壁厚和管道支撐狀況等。減少?gòu)澒軘?shù)量、增大管徑和壁厚、增設(shè)支架都能夠使管系的剛度提高。在大多數(shù)情況下，管徑、壁厚不可改變，因此只有調(diào)整管道走向和管道支撐，而這兩者中更常用的是通過(guò)調(diào)整支吊架系統(tǒng)和增加減振支吊架來(lái)降低振動(dòng)。

4.2 進(jìn)一步核實(shí)高加水位。就地水位計(jì)的真實(shí)零位也受到很多因素影響，如水位計(jì)水柱上下的壓力，水柱靜壓等，真實(shí)的高加水位對(duì)運(yùn)行關(guān)系很大。

4.3 盡快使高加建立水位運(yùn)行。通過(guò)多次投運(yùn)高加觀察，高加水位與疏水管道振動(dòng)的關(guān)系。在保證安全的前提下，盡量建立高加水位，觀可有效控制疏水管道振動(dòng)，同時(shí)適當(dāng)開(kāi)啟正常疏水調(diào)門(mén)前放水門(mén)，排放積水，提高正常疏水管道溫度也可有效控制疏水管道振動(dòng)。

4.4 對(duì)支吊架系統(tǒng)進(jìn)行重新調(diào)整。按設(shè)計(jì)要求，對(duì)支吊架系統(tǒng)進(jìn)行重新調(diào)整，使之符合設(shè)計(jì)要求，增加管道系統(tǒng)的剛度，減小由支吊架引起振動(dòng)的可能性。

5 結(jié)論

2號(hào)機(jī)組的疏水管道振動(dòng)的主要原因是管道設(shè)計(jì)存在一定缺陷。與下列幾個(gè)因素也有一定的關(guān)系：支吊架系統(tǒng)存在調(diào)整問(wèn)題，高加投運(yùn)時(shí)存在低水位運(yùn)行現(xiàn)象等。通過(guò)投運(yùn)時(shí)盡快建立高加液位可有效控制這一現(xiàn)象。

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