浅谈锅炉汽水系统管道振动存在问题与解决对策

摘要：火力发电厂中的锅炉汽水管道分布范围十分广泛，为了提高锅炉运行安全，需要对管道振动问题进行研究。火电厂锅炉受到管道振动影响，会发生泄漏及爆炸等事故，这不仅会严重阻碍火电厂的正常运行，更会导致企业经济利益受损，因此采取积极有效的措施避免管道振动问题的發生刻不容缓，只有这样才能从根本上提高管道本身的抗振性能。

关键词：锅炉汽水系统；管道振动；锅炉运行；管道泄漏；管道爆炸；火电厂 文献标识码：A

中图分类号：TK223 文章编号：1009-2374（2017）08-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.046

在火电厂的正常运行过程中，汽水系统的作用是不容小觑的，管道振动从本质上来看，是一种较为普遍的现象，但是如果振动幅度过大，就会直接导致管道系统受损，更为严重的还会造成零部件的损坏，其功能也就无法发挥，相对的汽水管道中的管线在受到长时间振动影响后，也会出现反应速度下降等的多样化问题。频繁发生振动现象、振动强度高等都会对管道中相对弱化的部分造成直接影响，这样不仅会导致管道操作设备的使用性能受损，更会阻碍系统的正常运行。

1 锅炉汽水系统管道振动存在的问题

1.1 激振力所产生的影响

激振力对管道的振动影响通常会由三个层面体现出来：

首先，管道内部流脉动所产生的振动影响，这主要是因为管道内部的运行是依靠泵及压缩机等，通过将压力转变成动力，在实现动能转化的这一过程中，增加压力的形式是具有间隙性的，但是这种形式却存在一定的弊端性，在加压过程中，管内产生的压力值会受其影响出现振动现象，这也就是由压力引起的脉动现象，通过这一作用，流管内就会出现脉动现象，导致这种现象发生的直接原因就是流动物质处于管道内流动过时，在管道的拐弯处及相应部件上停留，当时间不断推移，激振力就会逐渐增强，锅炉汽水系统就会出现管道振动现象。

其次，由液击作用引起的振动。锅炉汽水系统中的液体在实际运行过程中，需要发挥其控制作用，始终保持启动阀门等动作，在这一过程中管道中存在的流动液体就会处于随时变化之中，不仅速度会有所转变，容量上更是有所增加，这就使得管道内的压强值随之不断产生增加或减少状态，而液体在流动过程中也会与管道内壁产生反应，出现锤击声响，这也就出现了常说的液体击打现象，同时根据其形成形式，也可以将其看作是水锤以及水击方式。液体在管道内运动时，能够改变管道内存在的压力及压强，一旦这种压力超过标准范畴，管道就会出现爆裂问题，与此同时，压力就会随之下降，产生负压值，这时管子就难以保持稳定状态。除此之外，液击还会直接导致管道受其影响，出现频率不一的振动问题，随之而来的噪音也会直接导致管道系统难以维持稳定状态。

最后，管道内流动液体在运动过程中需要依托于速度维持流动，从而达到振动状态，这主要是因为液体与管道的交叉位置相互脱离，会使液体速度发生改变，导致振动现象的发生。

1.2 管道系统产生的影响

造成锅炉汽水系统管道振动的原因并不是单一的，其组成形式多种多样，究其根本可以发现，造成振动问题发生的关键点就是系统中存在设备受到动能影响而产生动力现象，或者是管道内部的液体在运行过程中，内部环境发生改变，导致液体与管道发生碰撞，压强发生变化。锅炉汽水系统在这一过程中核定数值会发生改变，这种变化不只体现在设计数值上，安装环节及施工环节等都有可能导致数值的改变。

数值变化最为频繁的时期就是系统安装环节，这一过程中的众多因素都能够对管道振动强弱产生直接影响，一旦控制不当，将会导致后续运行工作困难重重。管道系统实际上是一个可以接受上下浮动变化的贯通性系统，一旦管内本身激振力发生变化，就会导致核定频率发生改变，增加管道振动频率及幅度。尤其是部分结构比较单一的管道系统，在对核定频率计算时，选择方式比较多样化，能够满足实际计算需求，在复杂的管道系统中，也会将其划分为不同的部分进行替代，因此，这就需要将质量问题纳入重点考量范畴中。

1.3 外力施压造成的振动

外力作用同样会对管道造成直接损伤，虽然部分损伤并不会影响管道的正常使用，属于轻微的外力作用，但是有些反应却相当严重，能够对管道造成破坏性损伤。部分反应力在发挥其能效时，不会受相关因素所影响，但是平衡其外力关系的因素却有许多，外力会根据负荷变化做出反应，负荷增加外力也将会有所增加，而负荷变小，外力也会随之减少。当超过核定标准时，管道内装置系统的运行将会依托于内部压力所调节，当自重的影响超过本身最大限值时，高频振动问题将会发生。

2 解决锅炉汽水系统管道振动问题的优化对策

2.1 通过实地观察进行初步判断

管道振动问题的发生原因是多方面的，因此应用何种措施将问题解决，需要从问题发生源头入手，具体问题具体解决，这就需要实时观察并分析系统内各个仪器的安装是否达到预期标准、管道运行是否通畅、仪表显示器是否发生不规律晃动，一旦发现异常情况，工作人员应当在第一时间将问题解决，并将仪表显示器的晃动幅度控制在合理范围内，避免安全问题的发生。在实地观察阶段，工作人员应当运用专业能力，运用眼睛去观察锅炉汽水系统非常规运行现象，并在综合多方因素的前提下进行全面性检查。在与核定数值做对比时，将偏差数额降到最低，确保空间规划的合理性，使其更加符合应用标准，提高管道运行的稳定性。除此之外，保障系统是系统安全的首要前提，因此，这就需要根据实际情况，实时升级保障系统，只有这样才能为管道的长远运行提供安全保障，降低管道振动频率及强度。

2.2 进行现场检测做出原因分析

锅炉汽水系统管道振动的工程师需要到现场去进行实地检测，并在此基础上确定引发问题的根本原因，确保物品在传输环节不会出现破损现象，提高问题解决效率，避免问题的进一步恶化，提高管道安全标准，为工作权益提供可靠性保障。管道性能的充分发挥离不开科学合理的优化设计，只有这样才能在设计与维护工作的推进环节更加深入地开展研究及探讨工作，提高管道运行效率。

2.3 加强避振措施

由于我国的管道避振工作起步较晚，从目前来看，并没有形成完整的保护系统，因此，我们可以向外国借鉴成功经验，在条件允许的情况下，将留学生送出国门，开拓他们的眼界，引进新型技术，在实际工作中总结出一套符合火电厂锅炉汽水系统管道安全运行的系统化措施，从而在第一时间解决由于技术水平低而导致问题无法解决的迫切问题。在学习及研究过程中，应当保持不怕苦、不怕难的探究精神，扬长避短，在学习优秀经验的同时提高技术品质，从根本上提高我国的管道防振技术水平。

2.4 综合测评

在系统不断更新换代的同时，要通过多次管道实验，进行数据合理性对比，使其更加具有代表性，并将其作为可参考数据，进行更加深入的研究及推断，这不仅能够提高测评精准度，更能在此基础上，对科研数据及结果进行综合考量，使其与实际情况更加符合，提高管道运行效率，为后续工作的开展夯实基础。管道的平稳运行，不仅能够提高管道安全系数，更能降低振动强度，当测评结果与预期标准更加契合时，管道应用效率将会更加明显，这就能够有效改善管道晃动的相关问题，提高火电厂锅炉检修水平。

2.5 改变工质参数

在电厂汽水系统运行过程中，由于多种因素共同作用，发生管道振动，通过改变工质参数（如压力、流速、温度等），使管系振动减弱并控制在理想范围内。工质参数对管道振动影响如下：

首先，管内压力对管道振动的影响。管内压力对系统固有频率无明显影响，但压力的升高对振动有加强作用，当管道因振动出现应力破坏时，压力的存在使管道的破坏进一步加剧。

其次，温度对管道振动的影响。管道系统的温度大小取决于管内工质温度，温度的高低对管道振动没有直接影响，但工质的温度越高，管道的热态膨胀越严重，产生的热应力也越大，此时管道的振动对管系的安全性也越不利，因此对于温度越高的管道更应该控制管道的振动。

2.6 优化刚度法

电厂汽水管道的设计是根据机组容量确定各个管道系统输送介质的压力、流量，从而确定管道材料、管道直径。管道布局、支吊架的选择、布置位置是根据建筑的结构特点确定的。在管道布局确定之后，改变管道的支承刚度对控制管系的振动显得尤为重要，并把这种方法称为优化刚度法。从理论上来讲，刚度越大对减少管道振动越有利，此时管道的基频也随之增加。当刚度增加的同时，管系的应力也随之增加，应力增加又会对支吊架、基础设施和管道强度提出进一步要求，因此刚度应该取其中一个既满足应力要求又可以提高基频的优化值。

2.7 小角度转弯法

电厂汽水管道内流动工质的动力来源于泵的做功，泵的不连续加压方式使管内工质的压力和速度随时间发生变化，这种变化称为流体脉动（包括压力脉动和速度脉动）。由脉动作用而产生的激振力作用在管道上，这种脉动作用结果主要是由于压力脉动造成的。削减流体脉动作用于管道上的激振力，可从两个方面考虑采取措施：在设计电厂管道时，在满足设计要求和现场工艺要求的前提下，应尽可能使管道的走向平直，减少弯头的使用数量；当对弯头进行选型时，应尽量使用转弯角度小的，即采取小角度转弯法。

综上所述，管道振动问题的发生频率普遍较高，相对的如果设备产生冲撞波等，其振动强度会随之增加，但是导致管道振动问题的存在因素是多样化的，无论是设计环节出现偏差，还是使用水平偏低所带来的影响，都会使管道正常运行受到阻碍，这就需要工作人员从各个环节逐步推进管道振动问题的解决工作，防止问题的进一步恶化，我们相信，在不断更新、引进新技术的同时，我国在管道防振方面的控制水平将会更高。

参考文献

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作者简介：苏孝刚（1977-），男，安徽淮南人，大唐安徽淮南洛河发电厂助理工程师。

（责任编辑：王 波）