安延杰AN Yan-jie；安炎彬AN Yan-bin

（①河北省電力勘測設(shè)計研究院，石家莊 050031；②河北省機(jī)械科學(xué)研究設(shè)計院，石家莊 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

某熱電廠裝機(jī)為2×350MW 超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐系北京巴布科克·威爾科克斯有限公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架∏型爐，型號為B&WB-1103/25.4-M；汽輪機(jī)系東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸兩排汽、雙抽供熱凝汽式汽輪機(jī)，型號為CC350/228-24.2/4.0/0.5/566/566。機(jī)組啟動期間，鍋爐啟動疏水、中壓給水、凝結(jié)水再循環(huán)等多條管道存在不同程度的振動現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機(jī)組的正常啟動和安全運(yùn)行。對此，進(jìn)行了振動原因的分析，并提出了治理措施。

1 問題概述

熱力管道振動是現(xiàn)今火力發(fā)電廠中一種多發(fā)現(xiàn)象。流體的壓力脈動、泵的啟停、閥門的啟閉、兩相流介質(zhì)的不穩(wěn)定流動等，都會引起管道的短期振動，即瞬態(tài)振動；管系運(yùn)行中也會發(fā)生持續(xù)的重復(fù)振動，即穩(wěn)態(tài)振動。振動的存在不僅會使管道發(fā)生疲勞破壞，降低使用壽命，還會使管道的支吊架發(fā)生松動失效，導(dǎo)致管道下沉、變形等惡性事故。此外，振動產(chǎn)生的噪聲也會損害工作人員的身心健康，并對周圍環(huán)境造成污染。因此，對管道振動進(jìn)行分析，提出合理的治理措施具有重要的實際意義。

2 管道振動原因分析

機(jī)組啟動以來，鍋爐啟動疏水、中低壓給水、凝結(jié)水再循環(huán)等多條管道存在不同程度的振動問題。

2.1 鍋爐啟動疏水至除氧器調(diào)節(jié)閥后管道振動的原因分析 ①調(diào)節(jié)閥前后壓差大，由28.96MPa 降到1.4MPa，調(diào)節(jié)閥后存在汽液兩相流動，從而引起管道振動。②調(diào)節(jié)閥后水平管設(shè)一導(dǎo)向支架，是合理的，但在高達(dá)7m 的立管上未設(shè)支吊，影響管系的穩(wěn)定性，造成管道振動。③啟動初期貯水箱中水質(zhì)差、有雜質(zhì)，造成過濾器堵塞，對管道產(chǎn)生了較強(qiáng)的激振力，從而引起管道振動。

2.2 B 泵中壓給水管道振動的原因分析 ①啟動初期水質(zhì)差、有雜質(zhì)，造成濾網(wǎng)堵塞，對管道產(chǎn)生了較強(qiáng)的激振力，從而引起管道振動。②前置泵、主泵的振動引起中壓給水管道的共振。當(dāng)泵在60%負(fù)荷時，管道振動尤其嚴(yán)重。

2.3 凝結(jié)水再循環(huán)管道振動的原因分析 ①凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥出口壓力為真空狀態(tài)，產(chǎn)生汽液兩相流動，引起振動。②管道大多采用剛性懸吊，這種方式對管道水平運(yùn)動幾乎無約束作用。特別是調(diào)節(jié)閥后管道約束裝置少，不容易吸收管道振動。

3 管道振動治理措施

以上對各類管道振動原因進(jìn)行了分析，可以看到，解決管道振動需要解決研究兩個振動系統(tǒng)，一個是流體系統(tǒng)，即從流體出發(fā)，改善流體的特性，降低對管道振動的激發(fā)作用；另一個是管道系統(tǒng)，即從管道出發(fā)，合理布置管線，合理進(jìn)行支吊，減弱對流體激發(fā)的響應(yīng)。對此，采取以下措施：

3.1 啟動期間對水質(zhì)嚴(yán)加控制，避免雜質(zhì)、鐵屑、焊渣的存在；及時清除濾網(wǎng)污垢，確保濾網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 調(diào)節(jié)閥合理選型。由于管道通徑由設(shè)計院選擇，調(diào)節(jié)閥通徑由供貨商選擇，一般的結(jié)果為，管道通徑較調(diào)節(jié)閥大，安裝時一般采用大小頭過渡連接。這就使得流體進(jìn)入調(diào)節(jié)閥時流速提高，加劇了對閥芯的沖擊，易造成閥門連帶管道的振動。為提高流體的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)閥通徑盡量與管道一致。另外，供貨商選擇多次降壓的迷宮式結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥也有利于流體的穩(wěn)定性。

3.3 設(shè)計此類管道時，不僅要進(jìn)行靜力計算，還應(yīng)充分考慮管道動態(tài)特性。管系避免彈簧吊架過多，適當(dāng)設(shè)限位支架乃至固定支架。

3.4 采用提高管道系統(tǒng)的剛度來改變固有頻率從而達(dá)到消除振動的目的。具體措施如下：對管道振動嚴(yán)重同時熱膨脹較小的部位進(jìn)行限位加固；對熱膨脹較大的部位加裝液壓阻尼器控制管道沖擊性振動。由于在管道熱膨脹過程中，液壓阻尼器允許管道自由熱位移，而不對管道產(chǎn)生附加應(yīng)力。增加減振裝置后對管道重新進(jìn)行了應(yīng)力校核計算，計算結(jié)果表明管道最大一、二次應(yīng)力滿足設(shè)計要求。

3.5 調(diào)節(jié)閥后加節(jié)流孔板，靠近接受容器側(cè)布置，人為增加1 級減壓措施。使得調(diào)節(jié)閥前后壓差減小，降低閥后介質(zhì)發(fā)生汽化的幾率。

4 方案實施

基于熱電廠工程實際和經(jīng)濟(jì)成本考慮，對管道采用了系列措施，減弱和消除了振動現(xiàn)象。①鍋爐啟動疏水至除氧器調(diào)節(jié)閥后管道采用了措施a、措施c 和措施d。②B 泵中壓給水管道采用了措施c 和措施d。③凝結(jié)水再循環(huán)管道采用了措施c、措施d 和措施e。

具體實施措施見圖1～3。

圖1

圖2

圖3

5 結(jié)論和建議

按照振動治理方案實施后，鍋爐啟動疏水、中低壓給水、凝結(jié)水再循環(huán)等管道大幅振動現(xiàn)象基本消除，機(jī)組得以正常啟動和安全運(yùn)行。該方案的實施，未對管道布置調(diào)整，僅對管道零件、支吊架進(jìn)行了部分改動和增加，投資較小，施工簡單，振動消除效果明顯。

建議設(shè)計此類管道時，優(yōu)化管道布置，合理設(shè)置支吊，采取必要的動態(tài)分析，降低熱力管道振動發(fā)生的可能性。

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