火电厂高压给水管道振动的诊断与治理

第38卷第1O期2016年l0月华电技术HuadianTechnologyVol_38No．100ct．2016火电厂高压给水管道振动的诊断与治理胡鑫，刘明(华电电力科学研究院，杭州310030)摘要：结合某电厂高压给水管道的振动问题，从机械系统的振动方程入手，综合宏观检查、振动测试、仿真分析等研究手段，应用刚性限位、液压阻尼器、黏滞液阻尼器等减振装置，建立了一套理论严谨、现实可操作性强、实用效果明显的管道控制研究方法，为火电厂管道振动治理问题提供了可供参考的经验。关键词：高压给水管道；振动；测试；阻尼器中图分类号：TM621．4文献标志码：B文章编号：1674—1951(2016)10—0037—030引言随着火电厂机组容量和参数的不断提高，汽水管道振动的危害越来越明显，发生振动的管道系统也越来越普遍，管道振动已成为影响电厂安全运行的重大隐患之一。因此，开展火电厂管道振动诊断与控制技术研究，有着广泛的实际需求和重要的安全价值。火电厂高压给水管道作为四大管道之一，是电厂汽水系统循环连通的重要组成，其主要特点是管径粗、管内流体介质压力大、温度高，因而高压给水管道一旦发生振动，其危害及处理难度都高于一般小管道的振动。1管道振动控制方法管道系统的振动一般是作用在管系上的周期性激振力引起的受迫振动，按照经典的振动理论，一个机械系统的振动方程可以表述为⋯：[M]{}4-[c]{}+[K]{}={F(f)}，(1)式中：[]为质量矩阵；[c]为阻尼矩阵；[]为刚度矩阵；{}为位移向量；{F(t)}为广义载荷向量。引起管道振动的原因主要有管内介质脉动、紊流引起的振动、设备缺陷引起的振动、水锤引起的振动等J。能够找到管系振动的根本原因并顺利解决为最优方案，但是很多情况下的管系振动是多重因素影响下的综合结果，很难明确确认振动原因，或是由于主设备的固有特性无法更改，使得期望从根本上消除或减小激振力来消除或缓解管道振动的方法无法实现，在这种状态下只能从管系结构本身人手，找到解决问题的办法。由式(1)所示的振动方程可知，从管系自身结收稿日期：2016—09—12；修回日期：2016—09—26构特性来看，影响管系振动特性的就是系统质量、系统阻尼以及系统刚度。现役电厂中管道型号、走向等都已确定，重新改变管道质量分布的工作量较大、经济性较差，因此对于现役管道的减振一般不从质量矩阵方面考虑，可供选择的振动控制思路主要有以下2个方面。(1)改变系统的阻尼。通过在适当位置加装阻尼器的方式，耗散管系结构振动的能量，降低振动量值，减少结构的动力响应，从而达到缓解管道振动的目的。(2)改变系统的刚度。系统的固有频率与振动特性息息相关，当外在激振频率与系统固有频率相接近时，容易产生共振。此外如果管系基频过低(管系柔性过大)，可能即使避开了激振频率，受到激振力作用后仍会导致管系振动j。因而DL／T5054-1996(火力发电厂汽水管道设计技术规定》中明确规定管道一阶固有频率应大于3．5Hz_5j。管道系统的固有频率与其刚度特性有直接关系，一般刚度越大，其对应的固有频率越高，因而可通过加装限位装置的方式改变管系刚度来调节系统固有频率，以避开激振频率或提高管系基频。2振动控制研究技术路线建立管道振动诊断与治理研究技术路线如图1所示，主要研究内容包括以下几个方面。(1)资料收集、宏观检查：包括管道系统布置、管道材料与规格、支吊架布置与类型、运行参数、介质类型与流速等相关资料收集，以及现场管道运行状态、支吊架性能状态的宏观检查。(2)振动测试：在机组运行状态下采用便携式振动测试仪测定振动管道的振动频率、振幅等参数，初步了解管道振动形态、振动等级等。同时也为后面的仿真分析提供对比参考数据。第38卷第1O期2016年l0月华电技术HuadianTechnologyVol_38No．100ct．2016火电厂高压给水管道振动的诊断与治理胡鑫，刘明(华电电力科学研究院，杭州310030)摘要：结合某电厂高压给水管道的振动问题，从机械系统的振动方程入手，综合宏观检查、振动测试、仿真分析等研究手段，应用刚性限位、液压阻尼器、黏滞液阻尼器等减振装置，建立了一套理论严谨、现实可操作性强、实用效果明显的管道控制研究方法，为火电厂管道振动治理问题提供了可供参考的经验。关键词：高压给水管道；振动；测试；阻尼器中图分类号：TM621．4文献标志码：B文章编号：1674—1951(2016)10—0037—030引言随着火电厂机组容量和参数的不断提高，汽水管道振动的危害越来越明显，发生振动的管道系统也越来越普遍，管道振动已成为影响电厂安全运行的重大隐患之一。因此，开展火电厂管道振动诊断与控制技术研究，有着广泛的实际需求和重要的安全价值。火电厂高压给水管道作为四大管道之一，是电厂汽水系统循环连通的重要组成