摘要：本文对火电厂汽水管道系统振动的原因进行分析，并在此基础上提出相应的解决措施，以解决生产中出现的振动问题，从而在一定程度上确保火电厂机组运行的稳定性。
关键词：汽水管道；振动分析；减振措施
Abstract:In this paper, the cause of vibration of steam water piping system in thermal power plant is analyzed，and on this basis，the corresponding solutions are put forward.to solve the problem of vibrationinproduction， to ensure the stability of thermal power plant operation.
Key words:Steam water pipe; vibration analysis;Vibration damping measures
0引言
汽水管道在火力发电厂中随处可见，汽水管道系统在机组运行过程中发生振动的频率也是极高的。它不仅影响管道及设备的使用寿命，还会产生一定的安全隐患。近年来，随着我国电力工业的迅猛发展，大容量和高参数机组也在不断涌现。由于火电厂汽水管道系统运行长期处于高温、高压状态，承担着火力发电厂的重要工作，可以说汽水管道系统是电厂机组完好运行的一个重要环节。因此，加强对管道振动的分析，并在此基础上，提出改进汽水管道振动的技术措施就显得尤为重要。
1汽水管道振动的主要原因：
汽水管道振动往往受多方面因素影响。究其原因：可能是汽水管道在输送介质时所产生的作用力因素影响；也可能是汽水管道与之相连设备（汽轮机、电泵、水泵等）外部动力因素影响；除此之外，管道的布置、支吊架设置及安装不合理等因素，都会引起管道振动。在设计过程中研究和分析管道振动形成机理已成为必要。
1.1管流脉动引起的振动
管道内部的流体压力在平均值上下脉动（也称为波动）即产生脉动[1]，内部介质特性波动比较常见，管道流体处于脉动状态时，当遇见弯头、异径管、控制阀、节流孔板、堵头等管道元件时，因管道内流体参数往往随时间而发生变化，引起液体动量迅速改变，使压力显著变化，导致汽水管道系统及设备发生振动。
1.2水锤引起的振动
在电厂运行生产过程中，汽水管道系统中的泵或阀门一旦出现故障或者需要对机组进行调节时，都需要对阀门进行开启或者关闭的操作。当处于阀门位置汽水管道内部的水流速度突然发生变化时，汽水管道内部的水压就会出现膨胀波或者压缩波，并且这种膨胀波或者压缩波在汽水管道内部会进行周期性的衰减一直到压力稳定才结束，这种现状就是水锤现象[2]。一旦汽水管道在运行的过程中出现水锤现象，管道内部的压力就会发生很大的变化，甚至会给管道带来很大的振动，当水锤的波动频率与汽水管道的运行频率比较接近或者两者出现重叠现象时，就会出现两者共振的现象。产生振动，发出燥音，严重影响管道系统的正常运行。
1.3气液两相流体引起管道振动
管道内部的介质多为流体，即气体或液体，管道以内部介质种类分为气体管道和液体管道。管内的流体在一定条件下就会发生相变，即气液两相流状态。在这种状态下有时管道内出现气体与液体混合体并存，这样使液体管道有效流通面积大大降低，在一定程度上阻碍液体的正常流动，流体的体积发生突然的变化，均可能对管道振动起激发的作用。
1.4设计引起的管道振动
管道布置及支吊架设置不合理可使管道振动加剧，支吊架分配合理以否，很大程度决定管道的稳定性。（1）工质参数的选择；管道规格及走向；异径管、三通、弯头等阻力件数量设计不合理。（2）由于固定、限位等刚性支吊架设计不合理，导致管道刚性不足，导致管道振动发生振动。
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1.5设备振动引起管道振动
转动设备是与汽水管道系统相连的，一旦转动设备出现不平衡现象就会造成与设备相连接的汽水管道系统发生振动。严重影响汽水管道的运行功能。
2优化设计减小管道振动措施
2.1减小管道激振力。
如对输送饱和状态的两相流的管道应提高隔热设计要求，尽量缩短管道长度。设计时选择适当的管内流速避免出现液节流，适当降低管内流体速度，以使液化的气体减少，相变的过程不要过分激烈。采用较大弯曲半径的弯头，这样弯管的展开长度长，弯管部位的流体较多，由此引起的不平衡离心力减小，即减小了激振力。
2.2减小管道水锤
当水泵突然停止或启动时，或压力管道的阀门突然关闭或开启时，因瞬时流速发生急剧变化，采取以下方法，可降低管道振动：(1)可在管路上设置空气室或安装安全阀，当管道中压力升高超过允许数值时，空气室可以减缓压力的突升或使用安全阀开启泄压，使管中压力不致有太大的升高。(2)汽水管道启动前需排除管道内的空气，使管道内充满水后再开启水泵，保证汽水管道系统启动后管中无法生成气泡。从而减小了振动的发生机率。(3)对于长距离输水管道的高起部位应设自动排气阀。
2.3合理设计减小管道振动
管道布置及支吊架设计合理已否，很大程度决定管道的稳定性。(1)尽量缩短管路长度，增大管道直径以降低管中流速，从而使水锤发生时速度的变化量降低，相应的降低水锤压力的数值。(2)合理设置支架位置和选型，在保证管道具有足够的吸收热膨胀变形能力的情况下，尽量采用固定支架、导向支架，此外,还可在Z向位移0点设置刚性支架或吊架，以增加管系的刚度，避免应弹簧支吊架失效造成管系振动[3]。(3)各支吊架热位移方向应符合设计要求，恒力和变力弹簧吊架的吊杆偏斜角度应小于4°，刚性吊架的吊杆偏斜角度应小于3°，(4)在振动荷载较为集中处设置阻尼器等减振装置，可有效的减少振动。
2.4正确操作与维护减小管道振动
2.4.1汽水管道系统启动前要进行注水、排空气，保证管系启动后管中无法生成气泡，从而减少对管道造成的空蚀破坏。
2.4.2如果振动是由于随机激振力引起的，要检测振动的频率和位移，需对管道进行分析，若振动是由共振引起的，则可考虑修改或更改支架形式及位置，改变管道自振频率，避开共振。
2.4.3采取正确的阀门操作方法或保证阀门有一定的启闭时间，水泵的启停过程中严格的控制阀门的开关顺序，也能有效的保护设备和管路，减小振动的产生。
2.4.4在容易发生激振力冲击的部位采用减振装置（如：阻尼器）或设置蓄能器，以吸收冲击压力。
2.4.5应对汽水管道系统及支吊架情况进行检查和调整。在机组运行期间或大、小修时，要对支吊架进行全面检查，各支吊架结构正常，转动或滑动部位灵活和平滑；支吊架根部、连接件和管部部件应无明显变形，焊缝无开裂；检查弹性支吊架是否有过载、失载、欠载、卡死等损坏现象，防止支吊架松动失效导致振动产生，使管道局部发生疲劳破坏，直接影响到电厂管道乃至整个机组的安全运行。
3结束语
针对汽水管道振动问题分析，总结了造成管道振动的主要原因，结合电厂设计、实际运行及安装维护等方面容易产生振动的实际情况。避免管道局部应力集中，提出汽水管道减振的相应有效的措施，对确保机组安全稳定的运行起到良好的作用。
参考文献：
［1］赵轩.汽水管道振动原因分析及治理［D］.哈尔滨：哈尔滨工程大学，2011.
［2］王学芳.工业管道中的水锤.科学出版社1995-08
［3］火力发电厂汽水管道设计规范中华人民共和国电力行业标准 DL/T5054-2016
论文作者:张雯
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/20
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