火电厂汽水管道振动的原因及解决对策

黄浩

大唐长春第二热电有限责任公司 吉林长春 130000

随着设计成品质量要求越来越高、设计工期控制越来越严，火力发电厂管道的高效、精细化设计变得越来越重要。现通过分析火力发电厂管道设计特点，探索了一套火力发电厂管道高效、精细化设计方案，并通过实际项目应用检验，该方案可大幅提高设计效率和成品质量。

1 电厂汽水管道特征

在电厂运行的所有设备中，汽水管道是其中最不可少的设备之一，集中展现在EH汽水管道、润滑汽水管道、顶轴汽水管道及锅炉燃汽水管道等方面，这类管道一般都是普通20钢或者18-8型不锈钢材质，其中关系到的品种的规格比较丰富、管道的口径不大。汽水管道上层面的焊口数量比较多，同时分布比较密集；有些管道焊口位置不容易被发现，相对隐蔽，经常会使焊接操作时出现一些难题；特别是不锈钢，这类金属属于高铬合金，材质种类属于不寻常的品种，通常会发生比较大的晶问腐蚀和热裂纹情况，完成焊接工作时难度系数也比较大。各类汽水管道的焊接都需要运用到氩弧焊工艺，而对于直径小于60mm或者厚度为5mm的汽水管道，焊接时采取的工艺可以是全氩弧焊；倘若汽水管道直径比60mm大，或者厚度在5mm以上，需要相关技术人员将焊接时采用的工艺更改为氩弧焊打底电弧焊盖面。这其中的关键原因是，在不锈钢中，cr的含量已经在13%以上，稍稍不注意，就会让焊接根部发生氧化或者过度烧化的情况，所以，在焊接时，需要在管道内部进行充氩或者混合惰性气体操作，从而达到保护的作用，确保焊接施工质量。

2 管道振动原因分析

2.1 管道内部流体脉动引起的振动

管道内的流体运行是依靠各种泵以及压缩机的做功实现的。水汽管道内的运行工况比较复杂，温度以及压力等都可以影响流体的流动情况。当泵对管道内的流体进行加压时，由于加压的方式不连续，导致流体的压力以及速度上下波动，也就是流体脉动现象。管道内的流体如果处于脉动状态，在流经管道的阀门以及弯头等部件时就会产生一定的激振力，在激振力的影响下，就会导致水汽管道发生异常振动。

2.2 管道设计的复杂性

管道设计范围主要是电厂动力管道，其介质主要包含蒸汽、水、气和易燃易爆、有毒及腐蚀性液体或气体等。火力发电厂的汽水管道包含高温高压汽水管道、中低压汽水管道和其他管道。这些复杂系统的管道均存在疏水、放水、放气用等小管道。管道设计配合主要体现在两个专业的配合上：一为热控专业，不同管道上存在数量不定的热控测点，测点的位置均有特别要求；二为土建专业的关于管道预埋件荷载提资及管道穿墙、穿楼板的开孔提资。因电厂各类管道数量众多，预埋件更是数不胜数，相关的设计配合工作量非常巨大。

3 火电厂汽水管道振动故障的解决

3.1 减振

对不能消除的原因引起的振动只能用间接措施来改善情况。对存在缺陷的管道支吊架进行调整、修复；增设限位支架（改变管道局部结构刚度）、液压阻尼器、机械阻尼器或弹簧减震器；增加隔而固阻尼器（增加管道阻尼）。

3.2 汽管道压降的计算

《管规》针对主蒸汽压力取值的第二项规定是汽轮机主汽门进口处设计压力加主蒸汽管道压降。如按此条款计算主蒸汽管道设计压力，则应首先计算出主蒸汽管道的压降值，再与主汽门进口处设计压力相加得出主蒸汽管道设计压力。但在实际的工程设计中：（a）首先应确定主蒸汽管道的设计压力，因为设计压力是选取主蒸汽管道规格的前提条件，而当主蒸汽管道规格确定后，才能进行压降值的计算，当计算出的压降值不符合要求时，再返回上一步调整主蒸汽管道规格，再计算压降至合格为止。即在实际的工程设计中，往往是先确定设计压力，再计算管道压降。但按照此条款，主蒸汽管道设计压力又受到管道压降的制约，这与实际的设计习惯不符。（b）在实际的工程设计中，为了提高机组热经济性，往往将主蒸汽管道的压降控制在5%之内。因此，基本上国内所有的超超临界机组在进行主蒸汽管道设计压力计算选择时，都取汽轮机主汽门进口处设计压力的105%。

3.3 调整管道系统的固有频率

通过合理地调整水汽管道的固有频率，让其在一个合理的工作范围内，减少共振现象。管道内的流体速度增大时，管道系统的刚度就会下降，管道的固有频率就会降低，流体的速度继续增大，直到将近达到临界流速时，此时管道出现失稳的情况，出现管道频率反复升降的情况。在实际的生产过程中，如果管道内流体的流速达不到临界值，就不用考虑改变管道的固有频率。如果激振力的来源暂无法查明或者是激振力无法减小的情况下，可以通过改变管道的固有频率来避免共振现象，可以安装动力减振期以及摆式吸振器等吸振装置，来减少管道上的振动能量。此外，管道的径长比要合理，要根据实际情况选择合适的支管的长度，包括支管的位置都要设置合理，提高水汽管道的固有频率，减少由于共振引发的振动情况。

4 结语

火力发电厂管道高效、精细化设计方案，并引进各设计平台和设计软件，实现了火力发电厂管道的精细化、高效设计。经过实际项目检验，本套设计方案完全可行，可极大地提高设计效率和成品质量。还需要工作人员及时地监测锅炉运行状况，一旦出现管道异常振动，要综合引起振动的因素及时地排除故障，确保汽水管道稳定运行。