真空除氧器上水管系統(tǒng)振動原因分析與處理

真空除氧器上水管系統(tǒng)振動原因分析與處理，火力發(fā)電廠各種裝置的穩(wěn)定運行，對于發(fā)電工作的正常開展具有重要的影響。然而，在實際的工作過程中，一些裝置設(shè)備由于自身質(zhì)量或安裝施工等原因?qū)е鲁霈F(xiàn)一些振動、脫落情況，其中，真空除氧器上水管系振動就是經(jīng)常出現(xiàn)的問題。對某火力發(fā)電廠真空除氧器上水管系的振動情況進行了介紹和原因分析，并在此基礎(chǔ)上提出了處理改善的方案，希望對相關(guān)工作者有所借鑒。
隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，社會對電的需求量越來越大，因此，遙遙火電廠發(fā)電裝置的安全運行就具有非常重要的意義。在火電廠真空除氧器的遙遙過程中，一旦出現(xiàn)上水管系振動的問題，不僅影響正常的發(fā)電工作，而且可能給生產(chǎn)留下安全隱患。因此，一旦發(fā)現(xiàn)真空除氧器上水管系振動問題，就應(yīng)該及時查找原因，并采取科學合理的改進措施。
1真空除氧器上水管系振動現(xiàn)象
某廠遙遙600MW遙遙臨界機組，其在低負荷運行過程中，軸封加熱器出口至8號低加入口之間的管系發(fā)出刺耳的聲音，管系沒有嚴重的搖擺；而在高負荷運行的時候，不僅有間斷遙遙的震響，而且懸掛管段有很大幅度的擺動，管系振動非常激烈。如果不進行分析研究，振動將會嚴重損壞管系。
2真空除氧器上水管系振動原因分析
一般來講，管道系統(tǒng)振動主要由管道內(nèi)部介質(zhì)振動或機械振動引起，而振動的真空除氧器上水管系不存在機械振動源。通過真空除氧器的選型和安裝資料的檢查以及現(xiàn)場勘查，可以確定真空除氧器管道振動主要是由真空除氧器上水調(diào)節(jié)門節(jié)流產(chǎn)生的激擾引起。一般情況下，流體產(chǎn)生的激擾一直存在，但激擾不一定就能使管道產(chǎn)生大幅擺動和振動，而只有激擾頻率與管段固有頻率接近或相等時才能夠產(chǎn)生大的擺動或振動。
2.1機組在較低工況下運行
機組在256MW、486MW工況下的運行曲線如圖1所示。
從圖1可以看出，機組運行在486MW附近時，振動劇烈，管道噪聲大，調(diào)節(jié)門閥桿動作頻繁，懸空管道擺動的幅度大，就地閥位遙遙的閥門開度跳躍遙遙變化很大，變化幅度遙遙過5%。這時真空除氧器水位調(diào)節(jié)門閥位比較穩(wěn)定，其指令為41%,調(diào)節(jié)門前后壓差約2.3MPa,旁路門開度維持在6%。
機組運行在256MW附近時，管系振動較小，調(diào)節(jié)門閥桿位置較穩(wěn)定，懸空管段沒有遙遙的擺幅，但現(xiàn)場查看節(jié)流聲音很刺耳。這時候，真空除氧器水位調(diào)節(jié)門閥位比較穩(wěn)定，其指令為25%,調(diào)節(jié)門前后壓差約2.8MPa,旁路門開度維持在0。
2.2機組在較高工況下運行
觀察圖2可以發(fā)現(xiàn)，機組在遙遙過500MW工況下運行的時候，真空除氧器水位調(diào)節(jié)門閥位指令保持在38%左右，旁路門開度維持8%時，管系振動依然劇烈；旁路開度為10%并保持后，管系振動遙遙減弱，與其振動情況與低負荷運行差不多，懸空管段擺動非常小。調(diào)節(jié)門前后壓差約1.9MPa。
2.3機組在600MW工況下運行
觀察圖3可以發(fā)現(xiàn)，機組在600MW工況下運行時，旁路門打開并保持開度在8%時，管系振動劇烈，懸空管段擺動較大，不過噪聲較小，擺幅情況不太大。調(diào)節(jié)門前后壓差約1.6MPa。
2.4管路節(jié)流噪聲產(chǎn)生的原因
管路節(jié)流噪聲產(chǎn)生的原因主要包括氣穴現(xiàn)象和紊流沖擊管道兩種情況。對于氣穴現(xiàn)象，主要是指調(diào)節(jié)閥的下游壓力降低很大，而脫流產(chǎn)生真空，使得液體中溶解的空氣迅速而大量地分離出來，從而形成大量氣泡，出現(xiàn)氣穴。值得注意的是，節(jié)流前后的壓力差是與節(jié)流效應(yīng)成正相關(guān)。此外，液體汽化沸騰也能夠產(chǎn)生氣泡，這時候的氣穴現(xiàn)象比較嚴重。在氣泡到達高壓力區(qū)時，氣穴將潰滅或體積迅速減小，產(chǎn)生壓力沖擊，出現(xiàn)振動或噪聲。閥門的開啟度會影響氣穴的形成，氣穴的產(chǎn)生與閥門的開啟度成負相關(guān)。
2.5旁路閥開度對振動的影響
在低負荷運行的情況下，閥門開度較小，閥門節(jié)流后壓降較大。如此一來，機組低負荷運行時，管道振動應(yīng)該非常激烈。而實際情況確是，低負荷運行時，噪聲雖然劇烈，但振動卻很小，只有增加到450MW以上時，管系才開始大幅擺動和振動，在一定的高負荷之后，其又隨著負荷的增加而減小。
依據(jù)運行經(jīng)驗，旁路閥開度保持能夠減弱振動?？梢缘贸?，管系振動主要是由于流體激擾頻率與管系固有頻率相等或接近而產(chǎn)生的共振所引起。開啟旁路能夠使閥門前后差降低，減少氣穴，使激振頻率改變，從而使管系擺動減弱。
2.6真空除氧器水位調(diào)節(jié)閥的節(jié)流效應(yīng)
該管系采取多吊架彈遙遙布置，增加了管道的熱脹補償遙遙能，同時降低了自振頻率，與此同時，由于低壓凝結(jié)水管道的介質(zhì)流速小，從而使激振頻率也很低。所以，在真空除氧器水位調(diào)節(jié)門節(jié)流的低頻激振情況下，管道不容易產(chǎn)生共振。為了避開介質(zhì)激振頻率，減少共振，管系固有頻率要遙遙過3.5Hz。
通過對真空除氧器水位調(diào)節(jié)閥的節(jié)流效應(yīng)進行分析可得，節(jié)流壓降越小，節(jié)流效應(yīng)越小，機組負荷越高，調(diào)門開度越大，而低頻共振隨著節(jié)流產(chǎn)生的激振頻率的降低而越容易出現(xiàn)。管系共振會加強調(diào)門下游的流體壓力產(chǎn)生的振蕩，使得調(diào)節(jié)遙遙雙側(cè)受力，不容易維持平衡，而大動作的振動使得管道流量振動加劇，從而使管系擺動幅度更大。
2.7與不同電廠同機組相關(guān)管段部位的比較
圖5遙遙的是另一無管系振動電廠的該部分管段的情況，通過與某廠(圖4)相比，可以發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)門前后的管道與限位裝置應(yīng)經(jīng)被焊死；除旁路之外，有兩個真空除氧器水位調(diào)節(jié)閥，高負荷時主閥和副閥配合調(diào)節(jié)，低負荷時副閥關(guān)閉；副閥和主閥都是電動調(diào)閥；不存在大幅度擺動和劇烈振動情況。
2.8對管系振動分析得出的結(jié)論
根據(jù)上述的分析可以得出，導(dǎo)致軸封加熱器出口至8號低加入口之間管系大幅擺動和劇烈振動的原因是機組高負荷運行時真空除氧器水位調(diào)門的節(jié)流激擾使管系出現(xiàn)低頻共振，進而使調(diào)門開度頻繁變化所致。此外，該段管系遙遙多吊架彈遙遙布工，具有較長的懸空管段，立體轉(zhuǎn)向多和直角彎頭，支吊架比較少，管道的布工現(xiàn)狀使振擺程度和幅度加大，這也是影響該段管系振擺的重要因素。
3真空除氧器上水管系振動處理方案
3.1改變管系的固有遙遙率
3.1.1提高管系結(jié)構(gòu)的剛度
主要的措施有改換厚壁管；遙遙管系熱脹應(yīng)力在允許范圍基礎(chǔ)上縮短管線，使彎頭(管)減少；沿平臺鋪設(shè)懸空管段，增加限位裝置；改變管道支吊架(型式)的設(shè)置，在適當位置設(shè)置導(dǎo)向支架、管道約束支吊架、滑動支架或拉承桿等限位裝置，使支吊點間距縮小。
為此，需要重新設(shè)計布置管系支吊架，進行設(shè)備材料采購、安裝、調(diào)整，投資較大，施工時間長，不太現(xiàn)實。
3.1.2增加管系結(jié)構(gòu)的阻尼
通過提高管系剛度來改變結(jié)構(gòu)的固有頻率，防止管系結(jié)構(gòu)發(fā)生共振破壞。在管系振擺嚴重的管段處和懸空彎頭處，依據(jù)實際振擺受力方向，安裝阻尼器，提高管系剛度。增加阻尼能夠在現(xiàn)有支吊和管系走向不變的情況下實現(xiàn)，實現(xiàn)可能遙遙較大。
3.2改變節(jié)流激擾頻率
增加調(diào)節(jié)副閥旁路參照另一電廠同類機組的系統(tǒng)狀況，增設(shè)真空除氧器水位調(diào)節(jié)副閥旁路，在高負荷運行的時候，讓副調(diào)閥與主調(diào)閥能夠配合控制；增加旁路多添加一條旁路，在機組高負荷運行時遙遙全開分流來消除低頻共振；改換調(diào)門選型研究調(diào)節(jié)閥選型是否存在問題，重新設(shè)計調(diào)門選型。研究遙遙電動調(diào)門，來消除發(fā)生共振時調(diào)門開度的振蕩變化。
3.3旁路開度配合陽氏管系振擺
通過調(diào)節(jié)門旁路開啟，可以降低調(diào)門前后壓差，減少氣穴，從而改變激振頻率，遠離共振頻率區(qū)域，從而減弱管系振擺情況的發(fā)生。在管道整改前，如果管系振擺嚴重，可以打開旁路門并維持適當開度來降低管系振擺。
3.4處理方案步驟
為了綜合提高真空除氧器上水管系的安全運行情況，需要對處理方案進行科學合理的選擇。
①可以選擇增加調(diào)節(jié)副閥旁路的方案，或者選擇增加調(diào)門旁路；
②靠增加懸空管道結(jié)構(gòu)的阻尼的方案。在對管系進一步整改前，需要做相關(guān)的減振試驗，找出相關(guān)規(guī)律，用于指導(dǎo)操作，從而實現(xiàn)降低該段管系振擺的目的。
火電廠的電力生產(chǎn)對于安全遙遙的要求非常高，一旦出現(xiàn)問題，如果不能夠及時進行解決，不僅會影響正常的電能生產(chǎn)，而且會留下安全隱患，對工作人員的生命財產(chǎn)構(gòu)成一定的威脅。因此，在實際的生產(chǎn)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)真空除氧器上水管系存在振動情況，就應(yīng)該進行仔細的檢查和分析，在此基礎(chǔ)上采取不錯的治理措施，及時解決問題，遙遙電力生產(chǎn)工作的正常開展。