除氧器给水泵入口管道振动评估及治理

张轶桀杨 佳郝 剑杨海松陈忠兵

（1．神华三河发电有限责任公司 廊坊 065201）

（2．苏州热工研究院有限公司 苏州 215004）

除氧器给水泵入口管道振动评估及治理

张轶桀1杨 佳2郝 剑1杨海松1陈忠兵2

（1．神华三河发电有限责任公司 廊坊 065201）

（2．苏州热工研究院有限公司 苏州 215004）

通过现场勘查和应力校核，掌握机组给水泵入口管道的振动特性。通过结果分析，制定了调整管道原有水平限位支架、增设有条件限位支架的治理方案，支吊架经调整后，管道振动水平显著降低，管道刚度有效提升。

现场勘察 应力校核 汽动给水泵 振动特性

除氧器是混合加热设备，需要通过锅炉给水泵提高其内部压力将工质输入锅炉，锅炉给水泵的拖动方式分为电动与汽动二种。汽动给水泵的正常运行主要依靠主蒸汽通过给水泵入口管道输入内部小汽轮机从而带动机器运转。其入口管道因此成为维护机组正常运行的关键部件之一。

某电厂一期两台日本三菱产350MW燃煤亚临界发电机组，分别于1999年12月和2000年4月投产运行，机组运行后未定期进行系统的全管系支吊架检验、校核和调整。2012下半年，在厂内汽机专责工程师例行巡检过程中发现#1机组汽动给水泵入口管道在低负荷运行时，存在明显振动现象。经现场勘查，初步判断该振动现象是由管道支吊架设计、安装或运行等原因造成的管系平衡异常。

已有研究表明[1-3]：管道振动是造成材料疲劳损伤、影响管道相连设备正常运转、干扰管道测量装置记录数据的重要影响因素，导致管道局部应力大幅提升，加速材质老化，严重时会导致管道局部产生较大变形，最终引起管道失效。为避免汽动给水泵入口周边管系发生进一步损伤，相关技术人员立即在管系应力计算校核与支吊架状态检验评估的基础上，对管系支吊架进行系统调整，优化管系总体应力水平，消除安全隐患，以保障管道及相关设备运行的安全性和经济性。

1 检验计算过程

#1机组由#11、#12给水前置泵至#11、#12汽动给水泵分别布有两条入口管道，管道相关参数见表1。

表1 入口管道设计参数

依据标准[4]要求，技术人员在管道发生明显振动时，可对管道系统进行目测检查,发现问题后，在进行应力分析的基础上，可采取措施消振，并对支吊架进行调整。

1.1 现场勘察

经对#1机组四大管道支吊架初步检验发现：管系中部分支吊架已损坏失效，其中低压旁路管道支吊架的问题尤为严重；且原设计资料中存在计算管种与设计管种不一致；无系统、独立的管道支吊点参数汇总等问题。

1.2 应力校核

参考设计资料，对#1机组高温再热蒸汽管道和低压旁路管道进行管系应力及支吊架强度校核计算，运用专用软件Caesar II对高温再热蒸汽及低压旁路系统、高压给水管道系统进行建模，如图1、图2所示。

图1 高温再热蒸汽及低压旁路系统模型图

图2 高压给水系统模型图

经计算，得到高温再热蒸汽及低压旁路段管道一、二次应力计算校核情况（见表2）。

表2 高温再热蒸汽及低压旁路系统应力校核结果

高压给水管道一、二次应力计算校核情况见表3。

表3 高压给水系统应力校核结果

校核计算结果表明：管系应力合格、管道支吊架设计布置较为合理。但高温再热蒸汽管道部分位置应力较大，强度余量较小，需对该管系加强监督，保证管道支吊架状态正常。

2 振动原因分析

综合机组运行期间对#1机组汽动给水泵两条入口管道进行的设计、安装、运行情况调研，应力计算检验结果，以及管道振动的宏观检测，归纳发现以下问题：

1）#11汽动给水泵入口管道的FBPD1H-7支吊架和#12汽动给水泵入口管道的FBPD2H-9支吊架安装与设计不符，缺少原设计中的槽钢梁，同时各缺少三个限位支座；

2）#11汽动给水泵入口管道的FBPD1H-4支吊架和#12汽动给水泵入口管道的FBPD2H-6支吊架存在限位支板与座板间隙偏大等问题；

3）#12汽动给水泵入口管道的FBPD2H-2支吊架在原设计中的z方向限位未安装；

4）#11汽动给水泵入口管道的振动幅度汽泵侧较大，前置泵侧较小，且以z方向（炉机方向）振动为主，最大振幅约0.5mm，主频约5Hz；

5）#12汽动给水泵入口管道的振动幅度汽泵侧较大，前置泵侧较小，FBPD2H-6支吊架之后管道以x方向（厂房方向）振动为主，FBPD2H-6至FBPD2H-4支吊架间管道以z方向振动为主，FBPD2H-4支吊架之前管道又以x方向振动为主，管道振动最大振幅约1.0mm，主频约3Hz；

6）两汽动给水泵入口管道在低负荷时振动较满负荷时振动大。

3 治理措施

管道振动的危害主要表现在管道的振动位移幅度上，它与振动在管道上产生的动应力直接相关、呈正比关系。在扰动频率频带很宽的前提下，系统刚度越小，其响应的振动位移幅度越大。

管系的振动治理可从改善汽流流场和改善汽动给水泵入口管道振动固有特性两方面入手，而改善汽动给水泵入口管道的振动固有特性是适合于该厂实施并达到显著改善的处理方法。

改善机组汽水管道固有振动特性的主要方法是增减管道约束，改变管系刚度和阻尼。对较低频率的管道振动，通常采用增加管道刚度的方法以治理。具体处理方法如下：

3.1 修整管道原有水平限位支架

现场检查过程中发现：FBPD1H-7、FBPD2H-9支吊架安装与设计存在不符；FBPD1H-4、FBPD2H-6支吊架存在间隙偏大问题，对这四只水平双向限位支架进行修整，以保证限位支架的止振功能。

3.2 有条件增设限位支架

应力计算结果表明：汽动给水泵入口管道的振动能量较大，为保证振动治理效果，须进一步加强管道刚度，并保证通过实施治理措施管道应力合格，因此制定增设有条件限位支架的治理措施。

1）增设的有条件限位支架留有热态至冷态的位移行程，允许管道正常的冷热态位移，冷态下对管道无作用力，热态下对管道仅存在较小预紧力；由于所增设的有条件限位支架都设置在治理前管道振动幅度较大位置，因此对管系的刚度有较大提高。

2）当管线有较小变化，或限位支架部件间螺纹有较小松动时，有条件限位支架就会减弱或失去减振限位作用，因此需每半年定期检验所增设的有条件限位支架刚性连杆是否松弛、刚性连杆锁紧螺母是否松动。如发现松弛、松动现象应及时按原始施工图热态调整要求处理。

振动治理实施机组正常运行后对汽动给水泵入口管道进行了宏观检验，检验各种负荷工况汽动给水泵入口管道都没有可观察到的振动现象。且机组运行几个月后，管系保温无受振动松动开裂现象，治理效果明显。

4 结论

1）#1机组汽动给水泵入口管道的振动主要是由汽泵内和汽泵入口范围内介质扰动激励造成；

2）管道内介质在管线变化处及管件处的扰动激励对管道振动有一定作用；

3）管道水平限位支吊架安装的不完善致使管道刚度较设计低，加大了管道对介质扰动的耦合；

4）结合调研、检验、管道振动特点分析结果和管道及厂房的空间布置，并考虑管道运行的安全性，设计制定的修整管道原有水平限位支架、增设有条件限位支架的振动治理措施有效抑制了振动问题；

5）为保证振动治理效果持久性，厂内技术专责应定期检验所增设有条件限位支架的工作状态，发现问题及时处理，保障机组安全正常运行。

[1] 童刚，张野，候爽，等．汽动给水泵出口阀振动原因分析[J]．热力发电，2009，38(8)：98-101．

[2] 周金顺．可门电厂2A汽动给水泵振动故障的分析和处理[J]．汽轮机技术，2011，53(3)：37-40．

[3] 唐永进．压力管道应力分析[M]．北京：中国石化出版社，2010：179-198．

[4] DL/T 616—2006 火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则[S]．

[5] 杜建英，张红兵，宋一乐.汽水管道振动诊断与评价研究[J].中国特种设备安全，2006，12：16-19.

[6]陈梅.岭澳核电站给水泵相关管道振动的原因及处理[J].电力建设，2004，11：20-23+25.

Vibration Evaluation and Preventive of Inlet Pipeline of Feed Water Pump in Deaerator

Zhang Yijie1Yang Jia2Hao Jian1Yang Haisong1Chen Zhongbing2
(1. Shenhua Sanhe Power Generation CO., LTD. Langfang 065201)
(2. Suzhou Nuclear Power Research Institute Co., Ltd. Suzhou 215004)

Through site investigation and stress check, the vibration characteristic of feed water pump’s inlet pipeline was mastered. After the analysis of the results, a preventive scheme was worked out, that formulated technical solutions to adjust the original piping horizontal limit supports, and increase conditional limit supports. The scheme significantly reduced pipe vibration level, and improved the pipeline stiffness after adjustment.

Site investigation Vibration calculation Feed water pump Vibration characteristic

X933.2

B

1673-257X(2015)09-0044-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.09.009

张轶桀（1960～),男,本科，高级工程师，从事电厂金属技术监督，设备调试方面的研究工作。

2015-03-11）