某发电厂动力管道振动问题的分析及减振治理

2017-09-27赵卉

山东工业技术 2017年19期

赵卉

摘要：针对某发电厂的低压给水管系的振动进行了检查和测量。振动给机组的安全运行带来了隐患。通过测量和分析，发现其原因为管系约束不够、管系刚度不足产生的受迫振动。通过振动计算分析和测量掌握了主低压给水管系的振动特性，结合管道实际情况制定了以加强管系约束、增大管系刚度的振动治理方案。治理后管道振动显著降低，治理效果明显。

关键词：管系振动；应力分析；固定频率

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

1 前言

某发电厂5号炉是1986年投运的超高压机组。工作压力：180kg/cm2（17.64MPa），温度240℃。管材为：st45.8钢，主蒸汽管规格为：Ф355.6×36mm。主给水管道的振动在机组运行时十分明显，随工况变化振幅发生变化较大。尤其在个别负荷及其相应的给水流量情况下，振动更加强烈。

在给水流量等因素变化的情况下，低压给水管中流场的变化、波动，会在管线或管径变化处产生流体扰动，这种扰动可激起低压给水管系的振动。在某些特定给水流量等条件下，液体扰动较强烈或与低压给水管的振动耦合较大，从而使低压给水管在某些特定工况下强烈振动。由于流体扰动的复杂性和不稳定性，除压力脉动情况外，其对管道的激励一般有着随机和宽频带的特点，系统刚度越小，一般其响应的振动幅度越大。由于管道上產生的动应力与振动位移幅度直接相关，管道较低频率的振动危害主要表现在管道的振动位移幅度上。

2 管道振动固有特性计算与分析

为了解低压给水管系的振动固有特性，为治理振动提供参考，采用有限元方法对治理前的低压给水管系振动固有特性进行了计算。管系前8阶固有频率见表1。振型计算显示，管道的低阶模态以给水管平面（XZ平面）内和垂直平面的一阶弯曲为主，这与现场观察到的结果一致。

3 振动原因分析及治理

管系振动的最大位置在管道计算部分的中部，测量该点在管道平面内的振动位移。测量结果表明，管道的低频振动以0.4-0.6Hz频率的振动为主，振幅为最大为12-16mm。

管系刚度不足，易产生受迫振动；管道内流速较大，也容易产生激振。因此综合考虑，管系振动的原因为管系刚度不足，在管内流体激扰下产生的共振现象。

根据现场观察、振动固有特性计算分析和振动实际测量结果分析，认为管系的振动以管道平面内的第一阶弯曲振动为主。振动治理的手段应是增大管系的弯曲刚度，限制在管道平面内的位移。

结合实际情况，利用管道附近的立柱，在测量点处加一个固定支座约束。从而加强了管道的刚度，改变了系统的固有频率。

对改造后的管道模型进行模态分析，得到表2所示的前8阶固有频率。

该治理措施在满足改变系统刚度从而改变管系固有频率的目的同时，考虑到了实际操作的简单，没有改变管系设计的管线布局，只是加了一处固定支座，避免了大幅度改动管道布置可能导致其他安全隐患的问题。

机组正常运行后，发现管系有轻微视觉可观察到的微弱振动外，无其它任何异常现象。机组运行几个月后，管系保温亦无受振动松动开裂现象，管系在各工况下，均无可明显观测到的振动现象。管系最大振动位移峰值由治理前的最大12-16mm左右减小到0.2mm以下，治理效果明显。

参考文献：

[1]王秋颖.输液管道压力脉动分析[J].设备与技，2007（8）：48-51.