火力发电厂管道阀门振动危害及对策探讨

陈伟

摘 要：在发电厂中，管道、阀门都是常见的设备材料，具有重要的作用，一定要正切认识管道阀门的振动危害，对振动危害全面的分析，找到振动的根本原因，进而保护管道阀门。本文分析了管道振动的危害，提出解决管道阀门振动危害的对策。

关键词：火力发电厂；管道；阀门；振动；危害

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.158

在火力发电厂中，单机容量逐渐增加，因此，对管道阀门也提出了新的要求。由于诸多因素的影响，管道阀门经常出现振动现象。不仅剪短了使用寿命，甚至会导致管道阀门的破裂，严重威胁着火力发电厂的安全生产。

1 发电厂管道振动的危害分析

之所以出现管道振动，其原因比较复杂，需要深入的分析。由于振动，会给管道带来严重的影响，主要危害有以下几点：

（1）由于材料超负荷工作，严重缩短了工作年限。

（2）管道焊接的接口处遭到破坏，支吊架也会失效，甚至会使管道爆破，引发严重的事故。

（3）管道阀门的损坏。由于阀头的振动速度过大，使阀门元件不牢固，引起失控、泄漏等现象，此时，系统也会出现相应的故障，从而试机组停止工作。

（4）设备遭到损害，比如：测量表、仪表等，使控制系统不能正常工作。

2 管道振动分类

（1）管道共振。在管道内，当有蒸汽、水流动时，管道就会出现振动，振动主频率往往是低频率、连续性的振动。一旦振幅幅度很大时，就会给管道、设备造成极大的危害。

（2）强迫振动。就介质的激振频带而言，如果较宽，又或者强度过大时，就会使管道受到强迫性的振动。对于该振动，找不到其主振动频率，不仅这样，不同频率的成分还会发生混合现象，相对于共振型的振动来说，其频率比较高，对于这种管道，在治理振动时，存在很大的难度。

（3）阀门自激振动。由于阀门的作用，使管道振动。如果这种振动得到有效的抑制后，会让激振消失。当介质流经阀门时，不仅流动会发生明显的变化，还会是局部受到很大压力波动，进而出现激振力。当阀芯或者阀杆遭到振动时，会让介质出现激振，这种激振的传递形式为波，传播特点为频率大、振动的强度大。在频谱的图中，会看到明显的主振频率。针对这种振动，可应用阀门进行检修、改造，也可以对控制系统进行调整。

（4）两相流的管道振动。由于管道的上升，降低了除氧器的管道压力。如果达到了饱和点，一部分的水就会汽化，形成汽液两相，这就会使管道受到危害。在汽、液两相之间，会存在很大的密度差，流场也相对混乱，受到的危害会比一种介质的振动还要严重。

（5）水锤的管道冲击振动。之所以出现阀门的突然启动，主要是因为蒸汽管道中凝结水的作用，蒸汽可以使水瞬间加速，进而达到蒸汽的速度。在这个时候，瞬间就能启动阀门，△t很小，在F=mV/ △t的公式中，F代表冲击力，m代表质量，v代表速度，△t代表极的时间。因此，F越大，管道阀门就越容易受到危害。当疏水不畅时，也会造成冲击问题。

（6）由于给水泵的低流量，使管道产生振动。对于给水泵，如果小于自身的最小的流量，此时，很容易出现汽蚀，通过介质压力的作用，会出现明显的波动，所以，产生了强烈的管道振动。要想保护泵、管道系统，应该避免低流量工作。

3 管道振动治理原理

之所以对管道振动进行研究，主要是想进一步明确不同种类管道的振动机理，从而采取有效的手段，消除振动，尽量降振动的危害。如果管系的刚度大，那么，固有的频率也就会越大。对管系固有频率进行调整时，主要是调整系统的刚度，可以调整弯头的数量，对管径壁厚进行增大，增加支架数量，这些手段都能改变管系的刚度。一般情况下，第一步，分析管系的固有频率，第二步，调整其频率，以此消除低阶的激振频率，这就可以预防共振现象。在激振频率、激振频率，以及管道的刚度的影响下，都会给治理工作增加相应的难度。对于管道振动进行治理时，应该科学的改变管系的刚度，保持管道合理的应力。

4 管道振动治理的对策

（1）对管道的设计图纸进行检查和审核。

（2）进行管道振动情况现场勘查，记录振动现象并进行分析。

（3）对管道支吊架的现场进行全面的检验，一般情况下，要检验的内容为以下几点：

①检查原有的减振限位以及相应的约束点，查看其安装工作是否规范。

②查看管道系统的运行情况，并且，检查是否具有膨脹痕迹等。

③对各支吊架进行检查。

（4）对管道的振动进行测量，处理相应的数据，进而得出管道的振动时域图、频谱图。

（5）通过管道分析软件，分析管道模态，要做好两方面工作，一是计算出管道的固有频率；二是分析管道的振形。

（6）对管道振动治理对策进行初步确定，制订出科学的治理方案。

（7）对管道的应力进行分析和计算，并且，管道要具有较强的柔性。

（8）提交相应的材料清单以及减振方案，将振动治理方案落实。

5 对管道振动处理的讨论及建议

（1）管道支吊架造成的松动、裂纹而造成的振动，要调整支吊架，对焊接支吊架进行加固处理。

（2）针对管道支吊架的不足或者强度较弱，需要增加支吊架。

（3）如果找不到振动激振源，或不能控制激振源的振动，此时，应该增设减振器，以此来减少振动。

（4）对节流孔板进行改造。

（5）调整运行方式，改变流量。

6 结语

在发电厂的生产中，除了具有管道、阀门会出现振动，其他的设备也会出现振动。相关人员应该掌握基本的振动知识，正确处理这种振动，尽量减小设备危害，从而延长各种设备的工作寿命。因此，我们应该现场的管道阀门的运行进行全面的分析，制定有效的治理方案，避免非计划停机，减少不必要的事故，从而提升火力发电厂的经济效益。

参考文献：

[1]西安热工研究院发电设备状特检测与寿命管理[M].中国电力出版社.

[2]大型火电机组检修实用技术丛书[M].中国电力出版社.