电厂汽水管道振动原因分析及解决对策

张凯

摘要：蒸汽管道系统的水击现象是无法根除的，由此造成的管道震动也是不容小觑的，火电厂电力工作者应重视电厂汽水管道振动问题，本文第一部分从激振力、管系进行电厂汽水管道振动现象与原因研究，第二部分从合理设计管道系统、减小激振力 ，从根源上消除振动以及恰当的改变管道的支架形式进行电厂汽水管道振动解决方法具体研究，展开本文的探讨。

关键词：火电厂;汽水管道;振动原因;解决对策

引言：随着科学技术的迅速发展，用电量持续攀升，这对电力供应企业提出了更高的要求，一直以来，我国跟多地方都存在的电力供需的矛盾，尤其在人们对用电的需求极大冬夏两季，电力供需的矛盾更为突出，时不时的大范围停电不仅对居民正常的生活造成严重影响，而且还严重影响当地的经济发展。所以，电力企业对解决电的供需矛盾有义不容辞的责任。解决用电的供需矛盾，不仅需要努力“节流”，努力“开源”才是关键之处。如何实现“开源”，提高电能生产效益？火力发电是我国电力生产的重要结构，提高设备运行效率，对提高火力发电厂提高电能生产至关重要。汽水管道作为热力系统与各机组装置之间的重要联络工具，承担着管道内液体运行的艰巨任务，是电厂热力系统的重要部分。由于电厂汽水管道振动非常普遍，对于这个问题，我们应予以重视。

一、电厂汽水管道振动现象与原因

1.振动的现象

电厂汽水管道振动非常普遍，我们常见的管路及其支吊架的摆动，发出的“呲呲”的声音，振动多出现在主蒸汽管道、高低加之间疏水水管路中。有时，汽水管道振动还常常发生在水泵的出入口和再循环管路中。例如，某厂水系统多次发生水击现象，其中3台次造成停机，给企业造成很大的经济损失。汽水系统两次水击事故导致停机均发生在 同一台机组。第一次发生在机组调试阶段，第二次发生在带负荷至340兆瓦 运行过程中。此时，给水压力19.1兆帕，锅炉压力16.1兆帕， 5号高压加热器水位变高，激发6号高压加热器给水自动跳旁路，紧接着给水泵母管压力急剧波动，产生水击。引起锅炉给水管道剧烈的 晃动，一些吊架被扯坏，松动，给水疏水管扯断2根，水流量取样管被扯断了3根，水喷涌而出，场面不忍直视。

2.电厂汽水管道振动原因

可从以下三个方面考虑 ：（1）改变汽水管道结构 ，即从结构研究的角度来降低汽水管系对外界激振力的响应。（2）减小汽水管道激振力 ，从根本上避免汽水管道发生振动; （3）从汽水管系响应及管系自身振动特性的层面来减少汽水管系对外界激振力的响应。

2.1 激振力因素

汽水管道的激振力有来自汽水管道系统自身和汽水管道系统外2种情况，其中来自动力管道系统自身的激振力是管道振动的根本诱因。也就是说来自管道内部流体的不稳定流动是导致管道振动的主要引发原因。详细分析如下：

a.液击振动因素

这是激振力因素类型之一  ，即在输送液体的管道中，由于生产过程的调节 ，有时需要突然启停阀门、或水泵机组突然停车等 ，这时管道内液体的速度会突然发生变化，液体速度的变化使液体的动量改变，反映在管道内的压强迅速上升或下降，并伴有液体锤击的声音  。液击造成管道内压力的变化很大，迅速降压而形成负压，使压力管道失稳，甚至，有些时候会造成压力管道的破裂 。

b.管道内流体流速太快因素

这是激振力因素类型之二，由于流体与管道边界层分离而产生湍流 ，造成汽水管道失却平衡，诱发的管道振动。 其次，许多管道震动是由于现场正常运行水泵或阀门不可抗拒因素或人为操作不当造成的，例如，停电导致的水泵机组突然停运，突然关闭阀门，水泵启动、停车前完全关闭出水阀门等。

二、消除电厂汽水管道振动的具体办法

1.合理设计汽水管道系统

合理设计管道系统为有效避免蒸汽管道震动至关重要。采取以下有效应对方式需注意。第一、合理设计汽水管道系统需注意以为使蒸汽管道不受外界振动力的激影响 ， 尽可能将转动设备产生的振动与蒸汽管道隔绝开;第二、合理设计汽水管道系统还需注意在蒸汽管系合理位置配置如固定支架 、导向支架 、滑动支架等刚性 约束管件 ，必有需要时配置阻尼器或减振器  ;第三、合理设计汽水管道系统还需注意为使蒸汽管道内水流动顺畅，对于节流减压阔件要认真选择; 第四、合理设计汽水管道系统还需注意在蒸汽管路中配置集箱 、滤波缓冲器或蓄压缓冲器 等 ，消除振源 。第五、合理设计汽水管道系统还需注意为不形成积水，布置中尽量少用“u”管、 弯头 、变径管等 ，加大管道转角弯曲半径，确保管道水流通常;此外，合理设计汽水管道系统还需注意为使水流通常蒸汽管道的布置要盡可能增加坡度 。

2.减小激振力 ，从根源上消除管道振动

蒸汽管道发生振动的主要原因是在管道内有激振力，减小激振力 ，才能从根源上消除振动。采取从根源上消除振动的应对方式如下。第一、减小激振力 ，从根源上消除振动需要注意在蒸汽管道水泵出口处增设泄压阀，采用被动的泄压方法让水击产生的压力增值释放掉，第二、为减小激振力 ，从根源上消除管道振动还需要注意为防止由于突然停泵引发的水击，可适当在蒸汽管道恰当位置安装缓闭单向阀，延长阀门全部关闭所需的时间 ， 或者在循环泵前、后的管路之间安装止回阀的旁通管;第三、为减小激振力 ，从根源上消除管道振动还需要注意适当加大蒸汽管道管径，通过限制管中流速，来达到减小水锤强度的目的。第四、为减小激振力 ，从根源上消除管道振动还需要注意在蒸汽管管系上按规定安装排气阀，避免管道产生集气。此外，很多事故是由于现场水泵或阀门操作不当导致的的，所以，为将水击发生的频率和水击所造成的损失降至最低，火电厂管理 、操作人员要建立并完善安全操作规程并坚决遵守和执行，合理掌握管道阀门关闭时间，按照相关使用手册规范操作，禁止突然关停管道开关。

3.变管道的支架形式

当蒸汽管道发生振动时 ，采取改变管道支架形式的做法是处理蒸汽管震动有效方式。这一是已建成的热力设备中出现管道正东常常使用的方式。譬如，在解决某火力电厂蒸汽管道振动问题，通过在热力设备支座与管道之间垫上了一块0.5厘米厚度的橡胶片，这种对已经建成的热力设备管道支架形式做了改变的方法 ，在管道结构上起到很好补偿作用，有效阻隔传到管根部位的外来激振力 。由此可见，采用改变弹性支架的形式，减少了振动， 降低了蒸汽管道发出的“呲呲”音 ，收到了比较好的防震效果。

三、 结语

综上所述，蒸汽管道系统的水击现象是无法根除的，由此造成管道危震动也是不容小觑的，可能会引发的危险更不能忽视。所以，在蒸汽管道的设计中，需要着重考虑水激力，合理的设计蒸汽管道，并减小激振力 ，从根源上消除振动。

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