火力發(fā)電廠管道閥門振動危害及對策探討

陳偉

摘 要：在發(fā)電廠中，管道、閥門都是常見的設(shè)備材料，具有重要的作用，一定要正切認識管道閥門的振動危害，對振動危害全面的分析，找到振動的根本原因，進而保護管道閥門。本文分析了管道振動的危害，提出解決管道閥門振動危害的對策。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；管道；閥門；振動；危害

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.158

在火力發(fā)電廠中，單機容量逐漸增加，因此，對管道閥門也提出了新的要求。由于諸多因素的影響，管道閥門經(jīng)常出現(xiàn)振動現(xiàn)象。不僅剪短了使用壽命，甚至?xí)?dǎo)致管道閥門的破裂，嚴重威脅著火力發(fā)電廠的安全生產(chǎn)。

1 發(fā)電廠管道振動的危害分析

之所以出現(xiàn)管道振動，其原因比較復(fù)雜，需要深入的分析。由于振動，會給管道帶來嚴重的影響，主要危害有以下幾點：

（1）由于材料超負荷工作，嚴重縮短了工作年限。

（2）管道焊接的接口處遭到破壞，支吊架也會失效，甚至?xí)构艿辣?，引發(fā)嚴重的事故。

（3）管道閥門的損壞。由于閥頭的振動速度過大，使閥門元件不牢固，引起失控、泄漏等現(xiàn)象，此時，系統(tǒng)也會出現(xiàn)相應(yīng)的故障，從而試機組停止工作。

（4）設(shè)備遭到損害，比如：測量表、儀表等，使控制系統(tǒng)不能正常工作。

2 管道振動分類

（1）管道共振。在管道內(nèi)，當有蒸汽、水流動時，管道就會出現(xiàn)振動，振動主頻率往往是低頻率、連續(xù)性的振動。一旦振幅幅度很大時，就會給管道、設(shè)備造成極大的危害。

（2）強迫振動。就介質(zhì)的激振頻帶而言，如果較寬，又或者強度過大時，就會使管道受到強迫性的振動。對于該振動，找不到其主振動頻率，不僅這樣，不同頻率的成分還會發(fā)生混合現(xiàn)象，相對于共振型的振動來說，其頻率比較高，對于這種管道，在治理振動時，存在很大的難度。

（3）閥門自激振動。由于閥門的作用，使管道振動。如果這種振動得到有效的抑制后，會讓激振消失。當介質(zhì)流經(jīng)閥門時，不僅流動會發(fā)生明顯的變化，還會是局部受到很大壓力波動，進而出現(xiàn)激振力。當閥芯或者閥桿遭到振動時，會讓介質(zhì)出現(xiàn)激振，這種激振的傳遞形式為波，傳播特點為頻率大、振動的強度大。在頻譜的圖中，會看到明顯的主振頻率。針對這種振動，可應(yīng)用閥門進行檢修、改造，也可以對控制系統(tǒng)進行調(diào)整。

（4）兩相流的管道振動。由于管道的上升，降低了除氧器的管道壓力。如果達到了飽和點，一部分的水就會汽化，形成汽液兩相，這就會使管道受到危害。在汽、液兩相之間，會存在很大的密度差，流場也相對混亂，受到的危害會比一種介質(zhì)的振動還要嚴重。

（5）水錘的管道沖擊振動。之所以出現(xiàn)閥門的突然啟動，主要是因為蒸汽管道中凝結(jié)水的作用，蒸汽可以使水瞬間加速，進而達到蒸汽的速度。在這個時候，瞬間就能啟動閥門，△t很小，在F=mV/ △t的公式中，F(xiàn)代表沖擊力，m代表質(zhì)量，v代表速度，△t代表極的時間。因此，F(xiàn)越大，管道閥門就越容易受到危害。當疏水不暢時，也會造成沖擊問題。

（6）由于給水泵的低流量，使管道產(chǎn)生振動。對于給水泵，如果小于自身的最小的流量，此時，很容易出現(xiàn)汽蝕，通過介質(zhì)壓力的作用，會出現(xiàn)明顯的波動，所以，產(chǎn)生了強烈的管道振動。要想保護泵、管道系統(tǒng)，應(yīng)該避免低流量工作。

3 管道振動治理原理

之所以對管道振動進行研究，主要是想進一步明確不同種類管道的振動機理，從而采取有效的手段，消除振動，盡量降振動的危害。如果管系的剛度大，那么，固有的頻率也就會越大。對管系固有頻率進行調(diào)整時，主要是調(diào)整系統(tǒng)的剛度，可以調(diào)整彎頭的數(shù)量，對管徑壁厚進行增大，增加支架數(shù)量，這些手段都能改變管系的剛度。一般情況下，第一步，分析管系的固有頻率，第二步，調(diào)整其頻率，以此消除低階的激振頻率，這就可以預(yù)防共振現(xiàn)象。在激振頻率、激振頻率，以及管道的剛度的影響下，都會給治理工作增加相應(yīng)的難度。對于管道振動進行治理時，應(yīng)該科學(xué)的改變管系的剛度，保持管道合理的應(yīng)力。

4 管道振動治理的對策

（1）對管道的設(shè)計圖紙進行檢查和審核。

（2）進行管道振動情況現(xiàn)場勘查，記錄振動現(xiàn)象并進行分析。

（3）對管道支吊架的現(xiàn)場進行全面的檢驗，一般情況下，要檢驗的內(nèi)容為以下幾點：

①檢查原有的減振限位以及相應(yīng)的約束點，查看其安裝工作是否規(guī)范。

②查看管道系統(tǒng)的運行情況，并且，檢查是否具有膨脹痕跡等。

③對各支吊架進行檢查。

（4）對管道的振動進行測量，處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，進而得出管道的振動時域圖、頻譜圖。

（5）通過管道分析軟件，分析管道模態(tài)，要做好兩方面工作，一是計算出管道的固有頻率；二是分析管道的振形。

（6）對管道振動治理對策進行初步確定，制訂出科學(xué)的治理方案。

（7）對管道的應(yīng)力進行分析和計算，并且，管道要具有較強的柔性。

（8）提交相應(yīng)的材料清單以及減振方案，將振動治理方案落實。

5 對管道振動處理的討論及建議

（1）管道支吊架造成的松動、裂紋而造成的振動，要調(diào)整支吊架，對焊接支吊架進行加固處理。

（2）針對管道支吊架的不足或者強度較弱，需要增加支吊架。

（3）如果找不到振動激振源，或不能控制激振源的振動，此時，應(yīng)該增設(shè)減振器，以此來減少振動。

（4）對節(jié)流孔板進行改造。

（5）調(diào)整運行方式，改變流量。

6 結(jié)語

在發(fā)電廠的生產(chǎn)中，除了具有管道、閥門會出現(xiàn)振動，其他的設(shè)備也會出現(xiàn)振動。相關(guān)人員應(yīng)該掌握基本的振動知識，正確處理這種振動，盡量減小設(shè)備危害，從而延長各種設(shè)備的工作壽命。因此，我們應(yīng)該現(xiàn)場的管道閥門的運行進行全面的分析，制定有效的治理方案，避免非計劃停機，減少不必要的事故，從而提升火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]西安熱工研究院發(fā)電設(shè)備狀特檢測與壽命管理[M].中國電力出版社.

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