350MW 机组热力管道振动分析和治理措施

安延杰AN Yan-jie；安炎彬AN Yan-bin

（①河北省电力勘测设计研究院，石家庄 050031；②河北省机械科学研究设计院，石家庄 050051）

（①Hebei Electric Power Design and Research Institute，Shijiazhuang 050031，China；②Hebei Province Machinery Science Research and Design Institute，Shijiazhuang 050051，China）

0 引言

某热电厂装机为2×350MW 超临界燃煤发电机组，锅炉系北京巴布科克·威尔科克斯有限公司生产的超临界、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架∏型炉，型号为B&WB-1103/25.4-M；汽轮机系东方汽轮机有限公司生产的超临界、一次中间再热、单轴、双缸两排汽、双抽供热凝汽式汽轮机，型号为CC350/228-24.2/4.0/0.5/566/566。机组启动期间，锅炉启动疏水、中压给水、凝结水再循环等多条管道存在不同程度的振动现象，严重影响机组的正常启动和安全运行。对此，进行了振动原因的分析，并提出了治理措施。

1 问题概述

热力管道振动是现今火力发电厂中一种多发现象。流体的压力脉动、泵的启停、阀门的启闭、两相流介质的不稳定流动等，都会引起管道的短期振动，即瞬态振动；管系运行中也会发生持续的重复振动，即稳态振动。振动的存在不仅会使管道发生疲劳破坏，降低使用寿命，还会使管道的支吊架发生松动失效，导致管道下沉、变形等恶性事故。此外，振动产生的噪声也会损害工作人员的身心健康，并对周围环境造成污染。因此，对管道振动进行分析，提出合理的治理措施具有重要的实际意义。

2 管道振动原因分析

机组启动以来，锅炉启动疏水、中低压给水、凝结水再循环等多条管道存在不同程度的振动问题。

2.1 锅炉启动疏水至除氧器调节阀后管道振动的原因分析 ①调节阀前后压差大，由28.96MPa 降到1.4MPa，调节阀后存在汽液两相流动，从而引起管道振动。②调节阀后水平管设一导向支架，是合理的，但在高达7m 的立管上未设支吊，影响管系的稳定性，造成管道振动。③启动初期贮水箱中水质差、有杂质，造成过滤器堵塞，对管道产生了较强的激振力，从而引起管道振动。

2.2 B 泵中压给水管道振动的原因分析 ①启动初期水质差、有杂质，造成滤网堵塞，对管道产生了较强的激振力，从而引起管道振动。②前置泵、主泵的振动引起中压给水管道的共振。当泵在60%负荷时，管道振动尤其严重。

2.3 凝结水再循环管道振动的原因分析 ①凝结水再循环调节阀出口压力为真空状态，产生汽液两相流动，引起振动。②管道大多采用刚性悬吊，这种方式对管道水平运动几乎无约束作用。特别是调节阀后管道约束装置少，不容易吸收管道振动。

3 管道振动治理措施

以上对各类管道振动原因进行了分析，可以看到，解决管道振动需要解决研究两个振动系统，一个是流体系统，即从流体出发，改善流体的特性，降低对管道振动的激发作用；另一个是管道系统，即从管道出发，合理布置管线，合理进行支吊，减弱对流体激发的响应。对此，采取以下措施：

3.1 启动期间对水质严加控制，避免杂质、铁屑、焊渣的存在；及时清除滤网污垢，确保滤网稳定运行。

3.2 调节阀合理选型。由于管道通径由设计院选择，调节阀通径由供货商选择，一般的结果为，管道通径较调节阀大，安装时一般采用大小头过渡连接。这就使得流体进入调节阀时流速提高，加剧了对阀芯的冲击，易造成阀门连带管道的振动。为提高流体的稳定性，调节阀通径尽量与管道一致。另外，供货商选择多次降压的迷宫式结构调节阀也有利于流体的稳定性。

3.3 设计此类管道时，不仅要进行静力计算，还应充分考虑管道动态特性。管系避免弹簧吊架过多，适当设限位支架乃至固定支架。

3.4 采用提高管道系统的刚度来改变固有频率从而达到消除振动的目的。具体措施如下：对管道振动严重同时热膨胀较小的部位进行限位加固；对热膨胀较大的部位加装液压阻尼器控制管道冲击性振动。由于在管道热膨胀过程中，液压阻尼器允许管道自由热位移，而不对管道产生附加应力。增加减振装置后对管道重新进行了应力校核计算，计算结果表明管道最大一、二次应力满足设计要求。

3.5 调节阀后加节流孔板，靠近接受容器侧布置，人为增加1 级减压措施。使得调节阀前后压差减小，降低阀后介质发生汽化的几率。

4 方案实施

基于热电厂工程实际和经济成本考虑，对管道采用了系列措施，减弱和消除了振动现象。①锅炉启动疏水至除氧器调节阀后管道采用了措施a、措施c 和措施d。②B 泵中压给水管道采用了措施c 和措施d。③凝结水再循环管道采用了措施c、措施d 和措施e。

具体实施措施见图1～3。

图1

图2

图3

5 结论和建议

按照振动治理方案实施后，锅炉启动疏水、中低压给水、凝结水再循环等管道大幅振动现象基本消除，机组得以正常启动和安全运行。该方案的实施，未对管道布置调整，仅对管道零件、支吊架进行了部分改动和增加，投资较小，施工简单，振动消除效果明显。

建议设计此类管道时，优化管道布置，合理设置支吊，采取必要的动态分析，降低热力管道振动发生的可能性。

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