趙卉

摘 要：針對某發(fā)電廠的低壓給水管系的振動進(jìn)行了檢查和測量。振動給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來了隱患。通過測量和分析，發(fā)現(xiàn)其原因?yàn)楣芟导s束不夠、管系剛度不足產(chǎn)生的受迫振動。通過振動計算分析和測量掌握了主低壓給水管系的振動特性，結(jié)合管道實(shí)際情況制定了以加強(qiáng)管系約束、增大管系剛度的振動治理方案。治理后管道振動顯著降低，治理效果明顯。

關(guān)鍵詞：管系振動；應(yīng)力分析；固定頻率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.157

1 前言

某發(fā)電廠5號爐是1986年投運(yùn)的超高壓機(jī)組。工作壓力：180kg/cm2（17.64MPa），溫度240℃。管材為：st45.8鋼，主蒸汽管規(guī)格為：Ф355.6×36mm。主給水管道的振動在機(jī)組運(yùn)行時十分明顯，隨工況變化振幅發(fā)生變化較大。尤其在個別負(fù)荷及其相應(yīng)的給水流量情況下，振動更加強(qiáng)烈。

在給水流量等因素變化的情況下，低壓給水管中流場的變化、波動，會在管線或管徑變化處產(chǎn)生流體擾動，這種擾動可激起低壓給水管系的振動。在某些特定給水流量等條件下，液體擾動較強(qiáng)烈或與低壓給水管的振動耦合較大，從而使低壓給水管在某些特定工況下強(qiáng)烈振動。由于流體擾動的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性，除壓力脈動情況外，其對管道的激勵一般有著隨機(jī)和寬頻帶的特點(diǎn)，系統(tǒng)剛度越小，一般其響應(yīng)的振動幅度越大。由于管道上產(chǎn)生的動應(yīng)力與振動位移幅度直接相關(guān)，管道較低頻率的振動危害主要表現(xiàn)在管道的振動位移幅度上。

2 管道振動固有特性計算與分析

為了解低壓給水管系的振動固有特性，為治理振動提供參考，采用有限元方法對治理前的低壓給水管系振動固有特性進(jìn)行了計算。管系前8階固有頻率見表1。振型計算顯示，管道的低階模態(tài)以給水管平面（XZ平面）內(nèi)和垂直平面的一階彎曲為主，這與現(xiàn)場觀察到的結(jié)果一致。

3 振動原因分析及治理

管系振動的最大位置在管道計算部分的中部，測量該點(diǎn)在管道平面內(nèi)的振動位移。測量結(jié)果表明，管道的低頻振動以0.4-0.6Hz頻率的振動為主，振幅為最大為12-16mm。

管系剛度不足，易產(chǎn)生受迫振動；管道內(nèi)流速較大，也容易產(chǎn)生激振。因此綜合考慮，管系振動的原因?yàn)楣芟祫偠炔蛔?，在管?nèi)流體激擾下產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場觀察、振動固有特性計算分析和振動實(shí)際測量結(jié)果分析，認(rèn)為管系的振動以管道平面內(nèi)的第一階彎曲振動為主。振動治理的手段應(yīng)是增大管系的彎曲剛度，限制在管道平面內(nèi)的位移。

結(jié)合實(shí)際情況，利用管道附近的立柱，在測量點(diǎn)處加一個固定支座約束。從而加強(qiáng)了管道的剛度，改變了系統(tǒng)的固有頻率。

對改造后的管道模型進(jìn)行模態(tài)分析，得到表2所示的前8階固有頻率。

該治理措施在滿足改變系統(tǒng)剛度從而改變管系固有頻率的目的同時，考慮到了實(shí)際操作的簡單，沒有改變管系設(shè)計的管線布局，只是加了一處固定支座，避免了大幅度改動管道布置可能導(dǎo)致其他安全隱患的問題。

機(jī)組正常運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)管系有輕微視覺可觀察到的微弱振動外，無其它任何異?，F(xiàn)象。機(jī)組運(yùn)行幾個月后，管系保溫亦無受振動松動開裂現(xiàn)象，管系在各工況下，均無可明顯觀測到的振動現(xiàn)象。管系最大振動位移峰值由治理前的最大12-16mm左右減小到0.2mm以下，治理效果明顯。

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