火力发电厂管道、阀门振动危害及处理

火力发电厂管道、阀门振动危害及处理

王枫

山东电力建设第三工程有限公司          山东   青岛  266000

摘要：在当前的火力发电厂设备中，主要是蒸汽通过充分燃烧或加热燃料来驱动大量蒸汽。蒸汽发电回路配有管道，以热促进发电，然后产生大量电力。在整个蒸汽系统回路中，管道控制系统和管道阀门系统起着两个不可或缺的技术作用，管道系统是连接整个发电系统回路的血管，而阀门控制系统主要是构成整个管道系统回路的控制开关。

关键词：管道；阀门；振动危害；治理

在一些工程火电建设项目的全部生产与建设施工过程系统设计中，管道阀门系统出现周期性的异常频繁地振动都会严重导致关系到整个建设生产或发电的工作系统运行中重要的重要电气设备难以正常高效地有效运行使用并容易出现一系列重大机械故障，通过对管道设备周期性振动管道阀门故障的进行正确而合理地检修或处理，可以在短期内快速和有效且可靠安全地运行大幅的延长到整个生产设备管道装置系统的设备运行的使用寿命，减少了运行或停机的故障次数，在最大的可能程度上的降低电厂重大设备事故时的发生和事故时的故障出现的概率，保证了电厂内整个的电气工作设备系统正常运转系统的运行可靠高安全性度和长期可靠运行稳定性，更好地实现并将使电厂把其设备自身系统应有的直接的效益和间接与直接的间接社会效益都同时得到发挥出来。

1管道振动治理原理

之所以对管道振动进行研究，主要是想进一步明确不同种类管道的振动机理，从而采取有效的手段，消除振动，尽量降振动的危害。如果管系的刚度大，那么，固有的频率也就会越大。对管系固有频率进行调整时，主要是调整系统的刚度，可以调整弯头的数量，对管径壁厚进行增大，增加支架数量，这些手段都能改变管系的刚度。一般情况下，第一步，分析管系的固有频率，第二步，调整其频率，以此消除低阶的激振频率，这就可以预防共振现象。在激振频率、激振频率，以及管道的刚度的影响下，都会给治理工作增加相应的难度。对于管道振动进行治理时，应该科学的改变管系的刚度，保持管道合理的应力。

2管道阀门振动造成的危害

2.1使用寿命的缩减

振动会导致管道阀门产生大量机械运动，会对振动部位造成金属疲劳，极大程度上缩减管道阀门的使用寿命，如果没有及时进行更换维护，在进行生产时容易出现破裂，造成不必要的损失。

2.2对发电系统的破坏

大量振动会导致管道阀门的连接部位出现失效、破坏，造成接管座开裂、输水管断裂、支吊架失效甚至管道破裂，尤其是高压蒸汽管道，一旦高压蒸汽管道出现了以上情况，将直接酿成灾难性事故，后果不堪想象。

2.3对管道阀门自身的损坏

当阀门阀头振动速度远远高于管道的振动速度时，由于双边振动速度不一致，将会导致阀门元件振松，造成阀门泄漏，或者失控或者管道断裂，进而对阀门管道造成损坏，导致系统故障，机组停机。

2.4对仪表仪器的损害

在火电系统中，管道阀门往往和各类仪器仪表进行直接联系，如果出现了阀门管道振动，将会直接对连接的仪器仪表造成直接破坏，对控制系统的正常运行造成不良影响。

3管道阀门的振动类型

3.1管道共振

在进行火电生产时，水或者蒸汽在管道中流动，会导致管道阀门产生一定程度的振动，这种振动就是管道共振。管道共振的主振频率一般情况下都在5Hz以下，属于是低频率的连续性振动。在进行火电生产时，如果共振振奋较大，共振响应强烈，将会对设备和管道产生较大的危害。管道共振主要是由于管道某阶段的固有频率和介质紊流所产生激振力频谱中的低频主振频率接近所产生的。两者之间频率接近，产生共鸣共振，继而导致管道振动，对管道和仪器的正常使用带来一定的不良影响。

3.2强迫振动

当介质激振时，如果激振频带较广，激振强度较大，相应的管道振动不再是管道共振，而是强迫振动。强迫振动的特点为主振频率较为模糊，各类频率成分混淆在一起，频率较共振型振动更高，强迫振动的治理难度较大。

3.3阀门自激振动

阀门自激振动指的是由阀门引起的系统振动。系统激振受到系统自身控制，当阀门自激振动受到抑制时，系统激振将会随之消失。例如阀门开度较小时，介质流动情况发生剧烈变化，进而引起的振动便是一种阀门自激振动，当介质流过阀门时，流动情况发生剧烈变化，局部压力产生波动进而形成激振力，阀片或者阀芯及阀杆受到受迫振动，反向对介质生成激振，激振将以波的形式通过介质传播到整条管道和与其相连的设备和容器中。阀门自激振动的特点是振动强度和振动频率较高，主振频率可以在频谱图中明确显示出来，该种振动可以通过阀门检修、改型或者调整控制系统的方式来进行解决。

3.4两相流引起的管道振动

高压加热器在进行疏水时，当水流疏导到除氧器管道时，因为水流在管道上升过程中相应压力会降低，等到压力降到饱和点，部分水会产生汽化，导致汽水两相，引发管道振动，汽相介质和水相介质在密度上存在着极大的差距，形成的流场较为混乱，所引起的振动普遍会比单一介质引起的振动更强烈。

3.5水锤引发的冲击振动

在蒸汽管道内，如果还有凝结水存在时，突然开启阀门，高速流动的水蒸气将瞬间把凝结水加热到蒸汽，并产生巨大冲击力，会对阀门、管道、管座和支吊架产生较大的冲击，损害到整个系统的结构。在高低压旁路等区域出现疏水不畅问题时，这种现象发生的概率将会提升。

3.6给水泵低流量导致的管道振动

给水泵在低于其最小流量时，将会发生汽蚀现象，介质压力产生剧烈波动，进而导致管道产生强烈振动。因此为了有效保护管道系统和泵阀设备，应当尽量避免给水泵在接近最小流量的情况下进行低流量工作。

4管道阀门振动的治理

为了有效地对管道阀门振动进行治理，首先应当对相关的管道设计图纸进行查阅审核，包括管道应力计算书、管道规格、管道安装图、运行资料、变更资料、工况变化和支吊架及刚性约束图等。并在振动现场对管道实际振动情况进行勘探，记录相关振动现象并开展分析，对管道的支吊架现场进行检验，对各支吊架存在问题进行记录并拍照，构建完整的管道支吊架状态记录，检验内容包括：原有减振限位与各约束点是否正确安装，规范安装，管道系统在实际运行过程中的膨胀情况及膨胀痕迹，各支吊架的实际情况。开展管道振动测量和数据处理工作，制定出管道振动频谱图和时域图。并采用相关软件进行模拟构型，对管道的固有频率和振形进行计算分析。并根据分析数据和计算结果来确定管道的应力，并制定出符合实际情况的相应治理方案。在方案实施完成后，对治理区域进行安全性评估，确保治理结果能够起到应有的效果。在管道振动治理过程中，如果是因为支吊架松动、破裂等显而易见原因造成的振动，可以通过对支吊架进行调整、增焊支吊架的方式来进行解决，如果是因为管道振动频率接近设备激振频率所引起的管道振动，可以采取增加支吊架的方式来进行解决，对于无法控制振动源或无法明确激振源的情况，可以采用增加减振器的方式来减少振动，此外，还可以通过改造节流孔板、增大或缩减流量的方式来改变运行模式，实现振动的减少。

5结束语

在火电生产过程中，管道阀门的振动会导致整个发电系统的正常运行出现故障，通过对振动的合理处理，可以有效地延长设备管道的使用寿命，减少停机次数，在最大程度上降低事故发生的概率，保证整个工作系统的安全性和稳定性，更好地将其应有的经济效益与社会效益发挥出来。

参考文献

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