汽水管道支吊架失效及管道振动治理

汽水管道支吊架失效及管道振动治理

孟帅

河南中烟工业有限责任公司，河南 郑州 450000

摘要：汽水管道的应用对于生产运营来说有着非常重要的影响和意义，但是汽水管道在实际应用中也会出现一些故障导致企业的生产作业不能顺利地开展，其中比较普遍发生的情况有支吊架失效问题以及管道振动问题。接下来，本人将针对这两个方面的问题展开详细地探讨，希望以下内容可以对从事行业的工作人员提供给一些有价值性的理论参考。

关键词：汽水管道支吊架；失效；管道振动；治理

引言

管道支吊架是电厂汽水管道系统中的重要组成部分，具有安全承受管道荷载、合理约束管道位移、限制设备接口处的推力和力矩作用、增加管系的刚度及稳定性以及防止管道振动等功能。但目前随着我国电力行业的快速发展，机组容量和参数不断提高，加之火电厂工程设计、建设周期大幅缩短，设计和安装质量难免有瑕疵，从而导致机组调试、试运和商业运行中存在大量的问题。无论是新建或在役机组，汽水管道系统中都普遍存在着支吊架状态异常的问题。同时支吊架失效会导致管系偏离原设计，给管道及其所连接的相关设备的安全运行带来重大隐患。因此，全面系统地开展汽水管道支吊架的失效及管道振动治理工作十分必要。

1 管道支吊架检验与调整内容

管道支吊架状态检验与调整主要包括以下六个方面的内容：①在停机前，进行资料查阅及热态宏观检查。②停机后进行冷态宏观检查：对管道所有支吊架的管部、根部、连接件、弹簧组件、减振器与阻尼器进行全面检查。③根据设计资料，比对冷、热态检查记录，逐一核查支吊架检验各支吊架的型号、工作参数等是否与设计相符；并对管系进行应力校核计算。④综合分析设计资料、检查情况以及应力计算结果对管道及支吊架运行情况进行综合分析评价，制定支吊架整改方案。⑤利用机组检修的机会，根据调整方案，对存在问题的支吊架进行调整及整改。⑥整改后支吊架热态复查及微调。

2 管道支吊架失效

支吊架失效将对管系导致一系列不良后果。改变管系应力分布不合理；加大局部管段的变形，管系局部应力增大甚至超标；设备接口处推力和力矩大幅提高等。

2.1 管道支吊架失效的原因

导致管道支吊架失效的原因有多种，总结起来主要有以下几个方面：

（1）设计原因：因机组容量和参数的提高、热力系统日益复杂设计难度加大、建设周期短、设计人员现场实际经验不足等原因导致设计质量存在问题。主要表现在：管系支吊点位置设置不合理、支吊架载荷或位移与实际情况不匹配、支吊架选型错误、载荷考虑不周全等。（2）制造原因：供货商良莠不齐，部分厂家生产质量比较劣质，导致恒定度较差、载荷离差不符合要求、公差配合较差导致转动部件卡涩、套筒脱开、弹簧失效等。（3）安装原因：因施工人员技术水平、未进行全面技术交底、人为误差等原因，在安装或更换支吊架时，导致安装情况与原设计不一致，造成管系载荷、位移分布发生变化。主要表现在：定位销钉未去除、偏装错误、缺装、错装等。（4）运行维护：大修或技改过程中管道部件改动后忽略其对支吊架的副作用，导致支吊架工作载荷和位移发生变化，日积月累进而导致局部支吊架失效、管系局部应力升高甚至产生连锁反应危急管系整体安全。在调试、日常巡检、检修期间未及时完善支吊架相关的检查、记录和安全评估，未及时消除安全隐患。主要表现在：吊架偏斜、管道振动、支架脱空、阻尼器渗漏油等。

2.2 对失效的管道支吊架的处理

对失效或工作状态异常的支吊架应及时处理。处理方法一般包括损坏支吊架的恢复和支吊架的调整。

1）损坏支吊架的恢复

支吊架损坏形式不同其处理也不一样，如：对管部断裂、连杆扭裂、弹簧断裂的支吊架，应依据设计资料予以更换；对转体锈死的吊架则采取清理或重新组装来予以恢复等。

2）支吊架的调整

由于管道部件相关性能参数，如管壁厚度、管道中的管件（如阀门、三通等）重量与实际使用的不完全一样，使局部支吊架实际承受载荷与设计值存在较大的差异，导致支吊架工作异常。但可以通过反复调整支吊架，改善应力分布使其实际承受载荷与设计值接近。通常地，支吊架调整方法有两种：（1）管系应力分布不变法调整：保持原有管系设计不改变，对与设计要求差距大的吊点吊架进行调整，使其接近设计值。（2）管系应力重新设计法调整：对管系应力重新设计，对不能满足重新设计（主要是指载荷和热位移）的支吊架重新选型更换，并对附近区域支吊架进行调整，使其满足设计要求。

3 解决措施

3.1 现场观察，进行初步推测诊断

时刻分析检查管道内部的各个仪器、系统安装是否都在正常运作，保障管道的正常运行，注意仪表显示器在显示过程中是否发生强烈的晃动，使仪器的表盘在规定的范围内晃动，以免造成不必要的危害。综合各方面检查，查看是否存在偏差，保证水平与纵向的发展，拥有合理的规划区间，使管道的稳定值不断提升。同时升级保障系统也是关键，只有这样用心维护才能保障管道正常运作，才能真正维护其发展，使管道振动幅度大大减轻。

3.2 进行现场检测及原因分析

工程师需要到现场实地考察，分析问题的关键，保证物品在传送过程中不会发生损坏，防止问题严重化和危害化，保证管道的安全性能。在设计与维护的发展过程中，不断深入了解与探索，保证管道内的正常运转。

3.3 综合测评

在系统发展方面，要根据实验管道所反映出来的数据，对科研结果及数据做出更加缜密的推算，更好地与现实接轨，保证管道在现实应用中能起到更好的效果，使使用效率加速提升，改变因动力平衡造成的管道晃动等负面影响。

管道振动严重危害了安全生产和运行人员的人身安全及工作环境。通过对管道振动基本方程分析可以看出，要想消减振动可以从激振力F、刚度矩阵K、阻尼矩阵C等方面考虑，并提出了消减和解决管道振动问题的一些方法，为现役的消振及新建的设计在减小管系振动影响方面提供了一定参考。通过对某亚临界300MW主给水管道振动治理实例分析，对汽水系统振动影响因素及治理方法可得到如下结论：

1）主给水管道振动测量表明振动与给水管中水流速度关系密切，流速越大、流速的变化越快，管道的振动就越剧烈。反之，若流速较小、流速的变化越慢，管道的振动就小。

2）从改善管系的振动固有特性来治理管道振动，是较易于实施和奏效的。改善汽水管道振动固有特性的主要方法是增减管道约束，改变管系刚度和阻尼，管道系统多采用减振器和增加限位装置以增强其抗振能力。

3）管道的布置方式、管道走向对管系的振动有着很大的影响。在此段管道中存在大量弯头，而且有的弯头角度过大。介质流经弯头处产生的激振力是管系振动的一个重要的“振源”所在，在满足管道自补偿的前提下，尽量减少弯头的使用。

4 结语

总之，支吊架状态存在异常，会增加管道应力。根据现场检查，结合工程实际经验提出的相关调整措施，可有效解决支吊架的状态异常，使管系受力合理。主蒸汽管道高幅低频振动是由于蒸汽压力波动，在弯头处产生的激振力扰动频率与系统固有频率接近引发共振引起。对管道进行模态分析，得到系统的固有频率，结合现场情况增设阻尼器，有效地降低了管道的振动幅度。

参考文献：

[1]晏嘉陵.超超临界机组汽水管道支吊架检验与调整[J].工程建设,2017,49(3);197-199.

[2]王灏.电厂汽水管道系统振动的危害和原因以及对策分析[J].硅谷，2014，（06）：156-157.

[3]陆春燕.火力发电厂汽水管道支吊架检验与调整[J].设备管理与维修,2013(S2):172-174.