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摘要：在火电厂的正常运行过程中，锅炉烟风系统的作用是不容小觑的，管道振动从本质上来看，是一种较为普遍的现象，但是如果振动幅度过大，就会直接导致管道系统受损，更为严重的还会造成零部件的损坏，其功能也就无法发挥，相对的汽水管道中的管线在受到长时间振动影响后，也会出现反应速度下降等的多样化问题。频繁发生振动现象、振动强度高等都会对管道中相对弱化的部分造成直接影响，这样不仅会导致管道操作设备的使用性能受损，更会阻碍系统的正常运行。因此采取积极有效的措施避免管道振动问题的发生刻不容缓，只有这样才能从根本上提高管道本身的抗振性能。
关键词:锅炉烟风系统；风机；振动优化设计
1.锅炉系统振动问题分析
当锅炉高压给水泵的额定流量是240 t/h，在流量30～85 t/h 时易发生喘振，主要原因是在流量过小的情况下，离心泵处于失速区，引起了泵的振动。喘振发生时，泵产生噪音、振动，泵的流量、扬程和效率急剧下降而无法正常运行；同时，泵内高频的水力冲击使泵内过流零件表面疲劳、剥落，出现大面积的麻坑，严重时短时间内叶轮就被损坏。
2.振动原因分析及其在设计过程中的优化
锅炉烟风系统振动的原因分析：风机选型参数确定不准确，运行工况参数选取不当；风机选型不当，预留压力与风量裕量过大；燃用煤质变化差异太大，风机出力不足或过大；机组负荷率过低；由于场地受限，烟风管道布置不畅，风机进出口管道设计不合理等。
2.1合理进行风机选型
选择与锅炉烟风系统相匹配的风机型式与容量，合理选取风量裕量和压力裕量，另外，风机选型时应考虑低负荷参数时的运行工况点，轴流式风机应避免运行工况点落入失速区，离心式风机应避免使调节风门开度长期在30°以下运行。
2.2对风机进行变速控制
变速调节是通过调节风机转速来改变风机的特性曲线，目前主要有变频控制和调速型液力藕合器，燃煤电厂CFB锅炉应用较为广泛，其一、二次风机多采用离心式，此类型风机裕量较大，适合通过变频控制调节或调速型液力藕合器，相对具有价格低廉，操作简单，使用寿命长的优点。
多数热电厂运行以热定电，而热负荷的发展是一个长期而渐进的过程，在热负荷未达到设计热负荷之前或者热负荷季节性的降低，锅炉必须低负荷运行，此时通过变速调节，风机能重新调整在高效区内运行，避免落人不安全区而出现振动，满足锅炉在低负荷工况下的稳定运行。此外，当风机电机转速降低时，风机效率基本不受影响，而风机电动机消耗的功率将显著降低，节能效果明显。
2.3改造风机叶轮来改变风机性能参数
通过调整叶片角度、改变叶片形式以及叶轮直径大小，可改变风机风量和风压，从而达到对风机性能参数的改变，此改造方法对风量和压力的调节范围有限。
3.改造状况
针对机组存在的原有问题，结合超低排放改造的契机，对机组烟风系统进行整体优化。脱硫系统取消旁路后，增压风机成为锅炉烟风系统唯一通道，一旦增压风机出现问题，机组即被迫停运。某电厂投运 3年间，因增压风机系统问题引起的非计划停运(以下简称非停)次数占到总数的 70%以上，严重影响机组的安全、稳定运行。因此，本次改造将取消增压风机，进行“引增合一”改造。改造后2 台引风机并联运行，大大降低了机组非停风险。进行超低排放改造后，烟风系统全压升有所增加，原引风机出力无法满足要求，因此进行“引增合一”的改造是必要的。
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3.1风机选型
机组超低排放改造包括SCR脱硝系统增加备用层催化剂、电袋除尘器扩容、增加中间热煤体烟气换热器(MGGH)系统(取消原 GGH)、脱硫系统扩容、增加湿式电除尘系统。总体评估，改造后新引风机全压升约10880Pa，风机选型考虑增加10%的裕量，风机全压升按11970 Pa 设计。原引风机为变频式双吸离心风机，由于场地原因风机出口扩压段位置受限，导致烟道阻力偏大。故本次改造选用双级动叶可调轴流式风机。
3.2烟道优化
进行超低排放改造后，除尘器出口至脱硫吸收塔入口区域拆除了原引风机、增压风机和附属烟道，新增 2 台双级动叶可调轴流式风机和 MGGH，其中2 台新引风机水平对称布置。改造后，轴流风机出口有足够的扩压段，避免了原风机出口扩压段烟道.
3.3激振力的消除形式
要消除管道外界的激振力，主要从三方面来改变。首先，要调节泵、压缩机中的管道流体，使它们在动力源运行过程中能保持平稳运行，但在这期间，一定要保证实现持续并稳定的流场形式。其次，要对弯头、三通、阀门以及孔板等管道中的元件进行合理配置，使它们能保持一定的流畅变化，从而降低管内产生强烈的激振力。最后，要消减掉液击，主要是在阀门上实施缓慢关闭行为。根据系统工艺在设计期间的具体要求，将管道的长度尽量缩减。如果管道与液击源比较靠近，就要在管道周边安装安全阀以及阻尼器等设备，这样不仅能释放出液击中的能量，也能吸收液击中的大量能量。
3.4管道固有频率的消除形式
要消除管道中的固有频率，主要从四方面进行改善。首先，对管道结构实施全面的布局方式。改变管道系统在质量上的分布形式，使系统中的固有频率发生变化，这样不仅提高了管道中的刚度变化，还能避免管道中出现共振现象。然后，还要在管道中设置阻尼器，在管道比较固定的、能够起支撑作用位置，安装金属弹簧、橡皮以及软木等比较软性的材料进行连接，这样不仅能实现对振动的隔离，也消除了管道内的振动效果。其次，还要对管道的支撑位置增加以及调整方式，改变管道的支撑性质。如果改变管道之间的支撑性质，不仅能使支撑点之间的距离缩短，还能提高管道中相关的频率变化。还要将悬臂管两侧改变成简支管，使弹簧性的支撑管实现刚性的支撑管，这样不仅能加大同等频率，也能实现良好的消除振动作用。最后，在工程设计期间，由于在现场施工中受现场条件的限制以及受工艺条件的限制，管道在位置方向的变化以及结构上的变化尺寸都不能改变，在改变以及创造方式上具有较大限制因素，所以，利用该因素的限制方式，就要对系统的固有频率进行改变、调节等方式。
4.结束语
振动管道的存在影响了企业的安全生产，因为管道的长期使用，能够产生一定的应变能力，尽管在强度比较集中情况下，也会造成较大破坏。特别是在焊接部分，接管的开口处产生破坏，管线与介质发生较大的生产事故，从而使管道产生振动现象，在运行初期经常出现烟风系统振动大，噪音大的问题，尤其是一次冷风系统，一次风机本体及进风箱振动严重，风道被撕裂，造成锅炉不能满负荷运行。另一方面，电厂受到当地热负荷发展的制约，在某一阶段锅炉无法满负荷运行，一次风机人口风门开度很小，使风机不能在安全区内运行，这又加剧了一次风道的噪音和振动。由于烟风系统一般压力过高，振动经常导致烟风道出现焊口开裂现象，从而导致大量漏风和锅炉出力不足这些，不仅不能正常运行，还对工作人员造成了严重的噪音危害。因此，应采取积极有效的措施避免管道振动问题的发生，只有这样才能从根本上提高管道本身的抗振性能。
参考文献：
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作者简介：
刘淑颖(1982-)女，汉族，大学专科，工程师，主要从事热机专业设计工作.
论文作者:刘淑颖
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/24
标签：风机论文; 管道论文; 系统论文; 锅炉论文; 负荷论文; 机组论文; 道中论文; 《电力设备》2017年第19期论文;