摘要：振动是汽水管道系统运行中的一种常见现象，管道的剧烈振动可能导致管道系统及相关附件产生损坏及功能失效，管线长期受到振动影响会产生局部的集中应力。电厂中的汽水管道较多，汽水管道内部运行热力系统也越来越复杂，导致管道引发振动，这种振动威胁管道生产安全运行，比如高压给水管道、主蒸汽管道等管道系统都因为机组容量以及参数的提高而发生振动。
关键词：汽水管道；振动；解决对策
前言：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。
1 汽水管道振动原理及危害
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。汽水管道系统的振动非常普遍，主要发生在启停机和工作情况改变的时刻，在主蒸汽管道、水泵出入口、高温高压容器等管路出现，表现为管路和支吊架碰撞摆动发出噪声。汽水管道系统的振动越来越常见，振动主要由于力的交替变化而产生，会导致链接与管道的振动器械遭受影响和伤害，如果管道长期处于这种振动状况就会给安全生产带来极大危害，甚至造成严重的机动组非停事故。
在电厂运行中，各管道纵横交错，微弱的管道振动对设备带来的影响较弱，但是如果振动强烈就极易导致机组非计划停运，振动产生的往复惯性力会导致汽水管道结构的破坏甚至局部泄露断裂，严重时会引起爆炸等灾害。另外，汽水管道振动产生的噪声还会影响现场工作人员的身心健康，操作人员易产生不舒适感，影响工作效率，也是安全事故多发的起因，同时还会对周围环境造成噪声污染。
2 汽水管道振动的原因
2.1管道内部流体流动引起管道振动
汽水管道内部常有气液流引起振动的情况出现。在设备运行时，由于安装不良或者操作不当等原因使其内部存在大量气体，这种气体和液体会形成两项流，这种流动会对汽水管道产生较大的冲击引起管道系统的振动，其特点是：由气液流引起的管道振动是无规则的，及其启动时振幅最为强烈，如果气体能够及时得到疏通排出，会渐渐减小振幅直至消失；气液两项流会导致流量压力不稳定，从而引起水泵电流的异常摆动。管道系统内部流体流动时，在经过减压阀、安全阀等元件时其流速会急剧上升，如果流速大于该位置的最大允许流速时就会引起管道的振动，同时如果排气不稳定，工质对元件和管道产生的反力也不稳定，也是引起管道振动的原因之一。
2.2汽水管道流体的脉动压力引起管道振动
管内流体的动力来自于各种泵的做功，其输送主要通过压缩机和泵的加压进行，所以流体的压力和速度随着泵的加压而上下波动形成流体脉动，这种脉动是周期性的，并在经过弯头、阀门等元件就会产生激振力，激振力是引起汽水管道振动的主要原因，如果系统的约束不够牢固或者减震性能较差，就会加剧管道的振动现象发生。根据对汽水管道振动的理论分析得出汽水管道是一个复杂的机械结构系统，主要从管道结构系统和流体系统两个方面来研究管道的振动。所以汽水管道系统布置不合理、管件对介质流体的作用等都会造成管道系统的振动。
2.3给水泵转动和汽化都会引起管道振动
当给水泵口流量小于泵的最低流量、以及泵口压力小于进水饱和压力时会产生汽化现象，这时就会引起水泵的压力和流量改变引起汽水管道振动并发生噪声。水泵等泵设备的转动也会引起汽水管道的振动，泵转动发生振动时，就会将振动力传给相连接的汽水管道上造成其振动。
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2.4其他原因
在汽水管道系统中，经常需要开启和关闭阀门来调整泵、阀出现的故障，在阀门突然开启或关闭时，管道内的水流速度会发生突变，水压形成压缩或膨胀波动，这就是水锤现象，这种现象发生时，汽水管道内部压力变化很大，一旦与管道固有频率重叠就会产生管道的共振。支吊架设计安装不良时，如局部受力不均匀、支吊弹簧未调整好等都会造成管道运行发生振动。另外，地震引起的振动也是是不可忽视的，由于地壳运动造成管道某处破裂甚至局部坍塌，地震的能量通过地震波的形式来影响地面的设备发生振动。
3汽水管道振动解决对策
3.1调整管系结构的固有频率
（1）管道内流体流速提高时，管道系统的刚度随之下降，此时管道的固有频率也随之降低。当流速继续增加达到临界流速时，管道振动出现发散，此时管道失稳，管道频率出现反复升降的过程。如电厂汽水管道内流体流速达不到临界流速，就不考虑频率改变过程。
（2）管道的径长比越小，管道的固有频率越小。管道的长度越长，从理论上讲管道越容易出现失稳，对管道振动的治理越不利。
（3）管壁越薄，管系的固有频率越低，管壁越薄管道的抗振性能也越差。
3.2针对水泵汽化产生的振动，，可对管系进行适当的调整已减少振动。
（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）尽量缩短管路长度，适当放大管径，采用合适的流速，从而使水击发生时速度的变化量降低相应的降低水击压力的数值。
（3）管路的起伏高点是安装排气阀门并畅通，水平管路是否留有足够的坡度切顺流向坡向高点放空。以保证在启动时管内空气顺利排出，否则应在向应管段加装排气门，以保证管内气体顺利排出。
（4）减缓关闭开启阀门，阀门的关闭时间越长，液击压强就愈小。
3.3支吊架布置调整
若由于支吊架布置不合理造成振动，可调整支吊架布置，采用减振装置如阻尼器、限位装置、固定支架、滑动支架、弹簧减震器等。在管道振动大的地方增设刚性支撑。由于两相流的特殊性质必然要产生对管道的激振力，两相流的不稳定性质，在实际生产中又不可避免地出现工艺参数的波动，设计考虑再周到也不可能完全消除激振力。所以还要从另一个角度考虑，即提高管道的抗振能力役计中按照某种极限情况计算激振力。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，再计算管系的自振频率。若确定共振是管道振动的原因修改支架改变管道自振频率避开共振，为使支架设置位置和选型合理需对管道作动力响应分析。
结束语
随着我国社会的进步、经济的发展，我国电力事业也如火如荼，但是电厂实际运行中常出现的汽水管道振动问题也越来越受到关注，由于各种原因引起的管道振动对电厂安全运行形成了严重的隐患，本研究对汽水管道振动的危害进行了简要的分析，详细的讨论了其形成的原因，只有深入了解了管道振动复杂的成因和原理，找到振动根源，才能提出较为有效的解决方案，通过消减激振力和改善管道振动特性等方式改善汽水管道的振动现象，降低其对设备的损耗和对电厂安全运行的负面影响。
参考文献：
[1] 赵轩.汽水管道振动原因分析及治理[D].哈尔滨工程大学，2012.
[2] 邢景伟，赵星海，辛国华.电厂汽水管道振动原因分析及解决对策[J].能源研究与信息，2012，01：18-23.
[3] 刘炳全.汽水管道振动诊断与评价研究[J].内蒙古科技与经济，2008，19：62- 64.
[4] 邓广发 张超群 董强 任君：《发电厂给水管道振动的原因分析及消除》，《江苏电机工程》，2004年03期
论文作者:杨巍,李鹤
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/6
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