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摘要：在当前的火力发电厂中,主要是通过燃料燃烧加热带动水蒸气,对设置的发电设置进行推动进而产生电力,在整个系统中,管道和阀门发挥着不可或缺的重要作用,管道是整个系统的血管,而阀门则是整个系统的控制开关。随着发电技术的不断进步,火电单机容量随着不断增加,对于阀门、管道在材料和技术方面上提出了越来越高的要求。但出于材料、构造、设计、安装、选型、运行及阀门管道内流体介质物化性能等因素的影响,在进行使用时经常会发生管道振动现象和阀门振动现象,导致其使用寿命缩减,对设备造成破坏,影响到经济效益,甚至会造成阀门、管道开裂,对周边环境造成污染,阻碍电力生产,酿成生产事故,严重危害人们的生命财产安全。
关键词：火力发电厂；管道阀门；振动危害；对策
在火电生产过程中,管道阀门的振动会导致整个发电系统的正常运行出现故障,通过对振动的合理处理,可以有效地延长设备管道的使用寿命,减少停机次数,在最大程度上降低事故发生的几率,保证整个工作系统的安全性和稳定性,更好地将其应有的经济效益与社会效益发挥出来。
1发电厂管道振动的危害分析
之所以出现管道振动,其原因比较复杂,需要深入的分析。由于振动,会给管道带来严重的影响,主要危害有以下几点:(1)由于材料超负荷工作,严重缩短了工作年限。(2)管道焊接的接口处遭到破坏,支吊架也会失效,甚至会使管道爆破,引发严重的事故。(3)管道阀门的损坏。由于阀头的振动速度过大,使阀门元件不牢固,引起失控、泄漏等现象,此时,系统也会出现相应的故障,从而试机组停止工作。(4)设备遭到损害,比如:测量表、仪表等,使控制系统不能正常工作。
2管道阀门的振动类型
2.1管道共振
在进行火电生产时,水或者蒸汽在管道中流动,会导致管道阀门产生一定程度的振动,这种振动就是管道共振。管道共振的主振频率一般情况下都在5Hz以下,属于是低频率的连续性振动。在进行火电生产时,如果共振振奋较大,共振响应强烈,将会对设备和管道产生较大的危害。管道共振主要是由于管道某阶段的固有频率和介质紊流所产生激振力频谱中的低频主振频率接近所产生的。两者之间频率接近,产生共鸣共振,继而导致管道振动,对管道和仪器的正常使用带来一定的不良影响。
2.2强迫振动
当介质激振时,如果激振频带较广,激振强度较大,相应的管道振动不再是管道共振,而是强迫振动。强迫振动的特点为主振频率较为模糊,各类频率成分混淆在一起,频率较共振型振动更高,强迫振动的治理难度较大。
2.3阀门自激振动
阀门自激振动指的是由阀门引起的系统振动。系统激振受到系统自身控制,当阀门自激振动受到抑制是,系统激振将会随之消失。例如阀门开度较小时,介质流动情况发生剧烈变化,进而引起的振动便是一种阀门自激振动,当介质流过阀门时,流动情况发生剧烈变化,局部压力产生波动进而形成激振力,阀片或者阀芯及阀杆受到受迫振动,反向对介质生成激振,激振将以波的形式通过介质传播到整条管道和与其相连的设备和容器中。阀门自激振动的特点是振动强度和振动频率较高,主振频率可以在频谱图中明确显示出来,该种振动可以通过阀门检修、改型或者调整控制系统的方式来进行解决。
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2.4两相流引起的管道振动
高压加热器在进行疏水时,当水流疏导到除氧器管道时,因为水流在管道上升过程中相应压力会降低,等到压力降到饱和点,部分水会产生汽化,导致汽水两相,引发管道振动,汽相介质和水相介质在密度上存在着极大的差距,形成的流场较为混乱,所引起的振动普遍会比单一介质引起的振动更强烈。
2.5水锤引发的冲击振动
在蒸汽管道内,如果还有凝结水存在时,突然开启阀门,高速流动的水蒸气将瞬间把凝结水加热到蒸汽,并产生巨大冲击力,会对阀门、管道、管座和支吊架产生较大的冲击,损害到整个系统的结构。在高低压旁路等区域出现疏水不畅问题时,这种现象发生的几率将会提升。
2.6给水泵低流量导致的管道振动
给水泵在低于其最小流量时,将会发生汽蚀现象,介质压力产生剧烈波动,进而导致管道产生强烈振动。因此为了有效保护管道系统和泵阀设备,应当尽量避免给水泵在接近最小流量的情况下进行低流量工作。
3管道振动治理原理
之所以对管道振动进行研究,主要是想进一步明确不同种类管道的振动机理,从而采取有效的手段,消除振动,尽量降振动的危害。如果管系的刚度大,那么,固有的频率也就会越大。对管系固有频率进行调整时,主要是调整系统的刚度,可以调整弯头的数量,对管径壁厚进行增大,增加支架数量,这些手段都能改变管系的刚度。一般情况下,第一步,分析管系的固有频率,第二步,调整其频率,以此消除低阶的激振频率,这就可以预防共振现象。在激振频率、激振频率,以及管道的刚度的影响下,都会给治理工作增加相应的难度。对于管道振动进行治理时,应该科学的改变管系的刚度,保持管道合理的应力。
4管道振动治理的对策
(1)对管道的设计图纸进行检查和审核。(2)进行管道振动情况现场勘查,记录振动现象并进行分析。(3)对管道支吊架的现场进行全面的检验,一般情况下,要检验的内容为以下几点:(1)检查原有的减振限位以及相应的约束点,查看其安装工作是否规范。(2)查看管道系统的运行情况,并且,检查是否具有膨胀痕迹等。(3)对各支吊架进行检查。(4)对管道的振动进行测量,处理相应的数据,进而得出管道的振动时域图、频谱图。(5)通过管道分析软件,分析管道模态,要做好两方面工作,一是计算出管道的固有频率;二是分析管道的振形。(6)对管道振动治理对策进行初步确定,制订出科学的治理方案。(7)对管道的应力进行分析和计算,并且,管道要具有较强的柔性。(8)提交相应的材料清单以及减振方案,将振动治理方案落实。
结论
在发电厂的生产中,除了具有管道、阀门会出现振动,其他的设备也会出现振动。相关人员应该掌握基本的振动知识,正确处理这种振动,尽量减小设备危害,从而延长各种设备的工作寿命。因此,我们应该现场的管道阀门的运行进行全面的分析,制定有效的治理方案,避免非计划停机,减少不必要的事故,从而提升火力发电厂的经济效益。
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[4]晋少康,王建伟,方奇敏,崔阳弟.火力发电厂管道、阀门振动危害及处理[J].河南科技,2014(09):112-113.
论文作者:张嘉1,邓玉荣2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/25
标签：管道论文; 阀门论文; 频率论文; 介质论文; 火力发电厂论文; 系统论文; 刚度论文; 《电力设备》2018年第25期论文;