电厂汽水管道系统振动的危害和原因以及对策分析

摘 要 汽水管道系统振动在电厂汽水系统运行中较为常见，其主要是汽水管道运行中工质的参数变化造成的。电厂汽水管道系统发生严重振动，可能会导致汽水管道局部出现疲劳损坏，从而影响电厂电力生产的安全运行。为了对电厂汽水管道系统振动相关信息有一个全面的了解，降低汽水管道系统振动发生的频率，文章对电厂汽水管道系统振动的危害及其原因进行了分析，并提出了切实可行的解决对策。

关键词 电厂；汽水管道系统；振动；危害；原因；对策

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0167-01

电厂汽水系统是汽水循环的重要载体，而管道则是连接热力系统中各个设备的关键设备，是汽水热力系统中不可或缺的重要组成部分。基于汽水管道系统的重要性，防止汽水管道系统发生振动，保障汽水管道运行的安全性是电厂的重要任务。

1 电厂汽水管道振动的危害与原因分析

1.1 电厂汽水管道振动的危害

电厂电力生产中会用到大量的汽水管道，汽水管道的热力系统较为复杂且管道内部工质参数时常变化，因此常造成汽水管道系统振动现象，产生振的主要原因在于力的交替变化。当汽水管道系统发生振动后，那么与其连接的管道转动机械运行也会受到相应的影响，可能会造成转动机械设备损坏，影响电力生产。除此之外，汽水管道若长期在应力交变的状况下运行，那么不仅会缩短汽水管道的运行寿命，同时也会给电力的安全生产结带来极大的安全隐患，甚至有可能造成结机组出现非停事故。

1.2 电厂汽水管道出现振动的原因

电力生产中需要用到诸多汽水管道，在汽水管道运行过程中出现振动现象屡见不鲜，并且造成汽车管道振动的原因具有一定的复杂性，可能是由于汽车管道系统设备的外部动力，也有可能是汽水管道输送介质流动所产生的作用力引起的。汽水管道系统易受系统设计取值、系统安装布置以及汽水管道系统实际运行情况等多种因素的影响。一般情况下，电厂汽水管道出现振动现象主要是由三方面原因造成的，以下是对电厂汽水管道出现振动的具体原因分析。

1）转动设备的不平衡转动。与汽水管道相连接的转动设备在转动过程中若出现不平衡的现象，那么极有可能会引起汽水管道发生振动。另外，如电力生产中的基础设施设计不合理，那么转机设备的不平衡振动将通过电力生产中的基础设施及其他设施传递给汽水管道，从而导致汽水管道振动。

2）汽水管道内部流体流动问题。汽水管道系统的不合理状况有很多，例如弯头过多、系统运行方向的频繁改动、管件对流体的相对作用等等，这些情况会导致介质流场发生改变，从而造成汽水管道的振动。流体在汽水管道流动过程中如果流速过大，并超过了管道系统中某一允许流速时也有可能造成汽水管道振动的情况。

3）汽水管道流体的脉动压力。汽水管道内部的流体输送运行是依靠泵加压实现工作运行的，它是一种周期性加压方式，每个周期所施加的压力有所不同，在此过程中可能出现汽水管道实际压力值大于或者小于平均压力值，从而形成脉动压力，该压力主要作用于汽水管道系统，在脉动压力的作用下易形成汽水管道系统振动。

4）水锤引发的管道振动。在电厂汽水管道系统中，泵阀出现故障或者机组需要调节都需要开启与关闭阀门，汽水管道内部的水流速度若在阀门位置突然出现变化，那么会导致汽水管道内部的水压形成膨胀波以及压缩波，该波将会在汽水管道内进行周期性衰减，直到压力稳定，这种情况就称之为水锤。当汽水管道系统在运行中发生水锤现象时，管道内部的压力会发生很大变化，甚至可能会导致管道出现晃动，若水锤波动频率与汽水管道某一阶段的运行频率接近或者出现重叠情况时会造成两者共振的情况。

2 有效防止电厂汽水管道系统振动的对策研究

1）合理调整工质参数。工质参数主要指的是汽水管道内部压力值、温度以及工质流速。首先管内压力对汽水管道系统的固有频率没有直接性影响，但是管内压力增加会加强汽水管道振动，若管道因振动而遭到破坏，那么压力增大会使汽水管道破坏加剧。其次，在汽水管道运行中，工质温度越高，汽水管道内热态膨胀则会更严重，相应的其所产生的热应力也会随之加大，这对管道运行的安全性十分不利。再者，工质流速加快，则表示泵对流体所施加的压力也加大，尤其产生的脉动也会愈加强烈，工质流速越大，对减小管道振动越不利。由此可见工质参数在汽水管道运行中的重要性。在汽水管道运行中要保证管道运行的安全性与稳定性，减少管道振动发生的频率，需要结合管道运行实际情况合理调整工质参数，从而将管道振动降低或者控制在合理范围内。

2）调整汽水管道结构的固有频率。当汽水管道流体速度增加、管道径长比变小或者管壁变薄时都会导致汽水管道固有频率相应变小，而管道固有频率变小，那么汽水管道的抗振性能也会有所减弱，它们之间有着密切联系，是一种互为连带的关系。在汽水管道运行中要从根本上避免管道振动情况，需要对汽水管道结构的固有频率进行合理化调整，将其控制在规定范围内，使汽水管道的抗振性能得到充分发挥。

3）合理削减流体脉动对汽水管道的激振力。对于汽水管道而言，弯头使用过多也会引发管道振动，因此在电厂汽水管道设计过程中应在满足相关设计要求以及现场生产工艺要求的基础上尽量保证汽水管道的走向平直，减少弯头的使用数量。另外在弯头选型时，应尽量选择一些转弯弧度相对较小的弯头。与此同时还要合理削减流体脉动对管道的激振力，将振动损害降到最低。

4）改变汽水管道的支承刚度。从相关理论角度上来讲，汽水管道的支承刚度越大，则对降低汽水管道越有利，所以在汽水管道设计过程中应以机组容量为依据合理确定汽水管道输送介质的流量及压力，以此来确定汽水管道的直径与材料，同时还要根据管道结构特点确定汽水管道在电力生产中的布局，确定其布局后需要结合实际应用情况科学调整汽水管道的支承刚度，使汽水管道的振动现象得以控制。

3 总结

综上所述，汽水管道发生振动与管道内部的工质流速、工质参数、管道结构的固有频率以及管道的支承刚度等因素有着密切联系，在汽车管道运行过程中要实时掌握管道的运行状况，对于不符合相关规范要求的因素应及时做出调整，消除汽水管道运行中的不安全因素，从而使汽水管道的振动现象得到合理控制。

参考文献

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[3]刑景伟，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，2012，28（1）：19-21.

作者简介

王灏（1985-），男，辽宁锦州北镇市人，本科，研究方向：电厂管道阀门。endprint