摘要：汽水系统是火电厂锅炉的重要组成部分，该系统安全可靠运行，才能提高锅炉的工作效率。本文以汽水系统管道振动为核心，首先分析了振动原因，然后指出解决方法，最后阐述了几点防范措施，以供参考。
关键词：火电厂；汽水系统；管道振动；解决方法；防范措施
锅炉汽水系统，主要包括以下部件：①给水管路；②省煤器；③汽包；④下降管；⑤水冷壁；⑥过热器；⑦再热蒸汽管路等。该系统的功能，是促使水吸热、蒸发，转变为过热蒸汽。这其中，汽水系统管道在温度、腐蚀、老化等因素的影响下，可能发生整体振动或局部振动，轻则损坏锅炉，导致蒸汽泄露；重则引起爆炸，威胁人员安全。由此可见，火电厂锅炉生产过程中，必须消除汽水系统管道的振动问题，以保证运行安全性和稳定性。
1．火电厂锅炉汽水系统管道的振动原因
1.1 水流不平衡
管道内的水流不平衡，会产生激振力，继而造成管道振动。分析水流不平衡的原因如下：第一，管道内的水是利用汽泵压进去的，汽泵增压过程中会有间隙，就会影响水流脉动的平衡性。第二，管道内的水流，会受到泵压大小、阀门开闭、蒸汽密度的影响，随着压强值变化，会出现汽锤现象，导致管道出现锤击、振动、爆裂等。第三，管道内的蒸汽水在流动时，和管道壁之间的距离是不断变化的，因空隙增大或减小会改变水流速度，稳定性降低就会发生振动。
1.2 材料和安装问题
汽水系统管道的质量好坏，安装技术水平的高低，也和管道振动密切相关。一方面，在某个段位，管道内的蒸汽压力、水温、水流速度是固定的，如果管道壁的厚度不均匀，或者内壁不光滑，或者安装偏差较大，水流就会出现不平衡流动。水流和蒸汽撞击管道内壁时，液体压强、水流速度大小不一，就会引起管道振动。另一方面，汽水系统管道在安装施工时，不同管径的搭配，接口的处理，走向的变化等，都要求施工人员严谨对待。一旦安装技术不规范，施工人员责任心不强，就可能留下质量隐患。汽水系统运行中，因不满足平稳运行的需要，就会出现管道振动问题。
1.3 外力因素影响
其一，汽水系统的设计比较复杂，其中管道走向变化多，不仅有粗管、细管相互连接，还存在管道转弯现象，是振动形成的重要原因。其二，在生产车间内，工作人员在作业期间，导致工具、物体和管道之间碰撞、打击，可能造成管道变形、破裂，因振动现象带来安全隐患。
2．汽水系统管道振动问题的解决方法
2.1 观察分析法
由上文分析可知，汽水系统管道振动的原因较多，解决振动问题，必须从源头入手，坚持具体问题、具体分析的原则。观察分析法，就是管道出现振动后，看系统内的仪器安装是否达标，看管道内水流运行是否通畅，看仪器仪表是否晃动。一旦出现异常情况，就要及时解决，将仪表的晃动幅度控制在合适范围内。具体应用时，要求工作人员观察汽水系统的运行，开展全面性检查，对比实际数值和核定数值，提高管道的稳定性。此外，根据汽水系统的运行特点，应升级保障系统，降低振动频率和强度。
2.2 优化刚度法
汽水系统管道的设计，既要结合机组容量，设定管道输送液体的流量和压力；又要合理选择管道的材质、规格、直径等指标；还要以建筑结构为依据，确定支吊架位置和管道布局。以上工作完成后，通过改变管道的支承刚度，可以控制管道振动的发生。一般来说，管道刚度越大，基频随之增加，越有利于减少振动。随着管道刚度增大，应力指标也会增大，对支吊架、基础设施提出更高要求。因此，优化管道刚度，既能满足应力要求，又能提高基频，从而抑制振动现象。
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2.3 小角度转弯法
汽水系统管道内的水流，动力来源于泵的做功，泵在间断加压时，管道内的压力、速度也会发生变化，流体脉动产生的激振力，作用在管道上就会出现振动。对此，消除流体脉动产生的激振力，可以从两个方面入手：一是管道设计时，既要满足工艺要求和生产要求，在保证管道柔性基础上减少弯头数量，尽量保证管道走向平直；二是选择弯头的形式时，尽量减小弯曲角度，提高水流的通畅性。
3．针对汽水系统管道振动的防范措施
3.1 加强监控力度
锅炉汽水系统运行中，管道振动从无到有、从小变大，是一个不断发展的过程。生产期间，外力撞击打击问题很少见，因此防范重点应该放在隐患排查上，从细节入手加强监控力度，一旦发现隐患及时处理。具体操作上，一是制定完善的保养制度，合理配置检修人员，落实质量负责制。每次生产完成后，及时检查汽水系统管道的外观，看有无裂纹、破损、变形等问题，出现问题要及时更换，避免带病运行。二是采用计算机技术，对锅炉系统进行动态监测，收集各项运行数据，和设定标准相对比，以便及时发现隐患。三是结合生产环境和条件，确定合理的维修时间，生产活动严格按照规范流程执行。
3.2 改变工质参数
汽水系统管道振动，一般是多个因素共用作用造成的，例如：压力过大过小，会改变水流速度，继而引起振动；液体压强突然变化，对管道壁的冲击力改变，继而引起振动；水流速度快慢，会产生激振力，继而引起振动；外界温度高低变化，会导致管道热胀冷缩，继而引起振动等。可见，将温度、压力、流速等参数控制在合适范围内，能有效避免管道振动。具体操作上，可以利用专业软件，在线监测汽水流动的工质参数，确保系统安全运行；或者识别汽水流动的影响因素，通过整改优化，避免工质参数明显变化。
3.3 优化防振措施
汽水系统管道振动的出现，和防振系统措施不完善脱不开干系。就目前而言，防振系统的设计缺乏整体性，大多是不同部件、零碎元件的组合，无法形成高效的防振体系。优化防振措施，其一可在锅炉供热车间内，设置防振避振系统，确保人员到位、设备到位、监测到位。其二锅炉安装完成后，强化验收工作，确保各项安全指标达标后，才能投入使用。其三制定管道振动应急处理预案，一旦出现事故，能控制经济损失，减小危害程度。
3.4 实施综合测评
综合测评就是以设备维修、隐患排查为基础，对管道的安稳运行进行全面评估，具体包括：①对工质参数测评，测评不合格的部件，要及时维修或更换。②对管道结构测评，发现问题及时整改，调整管道的走向，确保水流通畅。③对锅炉运行测评，严格执行安全生产、规范生产，提高系统的平稳运行能力。
3.5 抑制共振现象
汽水系统管道的振动，可以用下式表示：
（式1）
式中代表激振力，代表质量矩阵，代表阻尼矩阵，代表刚度矩阵。通过该公式，反映了激振力和三个矩阵的关系，也为减少管道振动提供了依据。其一，改变系统刚度值，使用刚性支架，控制振动的方向和位置。其二，改变系统阻尼值，在必要位置设立阻尼器，可分散振动产生的冲击力，实现减振效果。其三，考虑到管道质量是一定的，因此实际生产中，不能改变系统的质量。
结语
综上所述，汽水系统是电厂锅炉的重要组成部分，管道振动的原因，主要是水流不平衡、材料和安装问题、外力因素影响。文中介绍了针对振动现象的处理方法，在日常防范上，应该加强监控力度，改变工质参数，优化防振措施，实施综合测评，抑制共振现象，以此保证锅炉系统安全稳定运行。
参考文献：
[1] 金茜.锅炉汽水系统管道振动存在的问题与对策分析[J].消费导刊，2019，（13）：37.
[2] 李建军.浅谈锅炉汽水系统管道振动存在问题与解决对策[J].山东工业技术，2018，（24）：225，221.
[3] 赵星海，翟松，彭龙飞，等.火电厂管系振动原因分析及减振方法[J].锅炉技术，2013，44（1）：67-71.
论文作者:兰善平
论文发表刊物:《云南电业》2019年1期
论文发表时间:2019/8/28
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