真空除氧器上水管系統振動原因分析與處理

真空除氧器上水管系統振動原因分析與處理，火力發電廠各種裝置的穩定運行，對于發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，一些裝置設備由于自身質量或安裝施工等原因導致出現一些振動、脫落情況，其中，真空除氧器上水管系振動就是經常出現的問題。對某火力發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，并在此基礎上提出了處理改善的方案，希望對相關工作者有所借鑒。
隨著經濟社會的不斷發展，社會對電的需求量越來越大，因此，遙遙火電廠發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，一旦出現上水管系振動的問題，不僅影響正常的發電工作，而且可能給生產留下安全隱患。因此，一旦發現真空除氧器上水管系振動問題，就應該及時查找原因，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，管道系統振動主要由管道內部介質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節門節流產生的激擾引起。一般情況下，流體產生的激擾一直存在，但激擾不一定就能使管道產生大幅擺動和振動，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，調節門閥桿動作頻繁，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節門閥位比較穩定，其指令為41%,調節門前后壓差約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，調節門閥桿位置較穩定，懸空管段沒有遙遙的擺幅，但現場查看節流聲音很刺耳。這時候，真空除氧器水位調節門閥位比較穩定，其指令為25%,調節門前后壓差約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可以發現，機組在遙遙過500MW工況下運行的時候，真空除氧器水位調節門閥位指令保持在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。調節門前后壓差約1.9MPa。
2.3機組在600MW工況下運行
觀察圖3可以發現，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。調節門前后壓差約1.6MPa。
2.4管路節流噪聲產生的原因
管路節流噪聲產生的原因主要包括氣穴現象和紊流沖擊管道兩種情況。對于氣穴現象，主要是指調節閥的下游壓力降低很大，而脫流產生真空，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，出現氣穴。值得注意的是，節流前后的壓力差是與節流效應成正相關。此外，液體汽化沸騰也能夠產生氣泡，這時候的氣穴現象比較嚴重。在氣泡到達高壓力區時，氣穴將潰滅或體積迅速減小，產生壓力沖擊，出現振動或噪聲。閥門的開啟度會影響氣穴的形成，氣穴的產生與閥門的開啟度成負相關。
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，閥門節流后壓降較大。如此一來，機組低負荷運行時，管道振動應該非常激烈。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。
依據運行經驗，旁路閥開度保持能夠減弱振動。可以得出，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真空除氧器水位調節閥的節流效應
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，由于低壓凝結水管道的介質流速小，從而使激振頻率也很低。所以，在真空除氧器水位調節門節流的低頻激振情況下，管道不容易產生共振。為了避開介質激振頻率，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節閥的節流效應進行分析可得，節流壓降越小，節流效應越小，機組負荷越高，調門開度越大，而低頻共振隨著節流產生的激振頻率的降低而越容易出現。管系共振會加強調門下游的流體壓力產生的振蕩，使得調節遙遙雙側受力，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，可以發現調節門前后的管道與限位裝置應經被焊死；除旁路之外，有兩個真空除氧器水位調節閥，高負荷時主閥和副閥配合調節，低負荷時副閥關閉；副閥和主閥都是電動調閥；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論
根據上述的分析可以得出，導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門的節流激擾使管系出現低頻共振，進而使調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，立體轉向多和直角彎頭，支吊架比較少，管道的布工現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提高管系結構的剛度
主要的措施有改換厚壁管；遙遙管系熱脹應力在允許范圍基礎上縮短管線，使彎頭(管)減少；沿平臺鋪設懸空管段，增加限位裝置；改變管道支吊架(型式)的設置，在適當位置設置導向支架、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，需要重新設計布置管系支吊架，進行設備材料采購、安裝、調整，投資較大，施工時間長，不太現實。
3.1.2增加管系結構的阻尼
通過提高管系剛度來改變結構的固有頻率，防止管系結構發生共振破壞。在管系振擺嚴重的管段處和懸空彎頭處，依據實際振擺受力方向，安裝阻尼器，提高管系剛度。增加阻尼能夠在現有支吊和管系走向不變的情況下實現，實現可能遙遙較大。
3.2改變節流激擾頻率
增加調節副閥旁路參照另一電廠同類機組的系統狀況，增設真空除氧器水位調節副閥旁路，在高負荷運行的時候，讓副調閥與主調閥能夠配合控制；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；改換調門選型研究調節閥選型是否存在問題，重新設計調門選型。研究遙遙電動調門，來消除發生共振時調門開度的振蕩變化。
3.3旁路開度配合陽氏管系振擺
通過調節門旁路開啟，可以降低調門前后壓差，減少氣穴，從而改變激振頻率，遠離共振頻率區域，從而減弱管系振擺情況的發生。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可以選擇增加調節副閥旁路的方案，或者選擇增加調門旁路；
②靠增加懸空管道結構的阻尼的方案。在對管系進一步整改前，需要做相關的減振試驗，找出相關規律，用于指導操作，從而實現降低該段管系振擺的目的。
火電廠的電力生產對于安全遙遙的要求非常高，一旦出現問題，如果不能夠及時進行解決，不僅會影響正常的電能生產，而且會留下安全隱患，對工作人員的生命財產構成一定的威脅。因此，在實際的生產過程中，一旦發現真空除氧器上水管系存在振動情況，就應該進行仔細的檢查和分析，在此基礎上采取不錯的治理措施，及時解決問題，遙遙電力生產工作的正常開展。

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