汽机管道振动防范措施综述

摘要：蒸汽机管道系统复杂，在异常工况下常常出现管道振动现象，严重影响设备运行安全，针对该问题，从管道振动的原因入手，制定相应的防范措施，并严格执行，以确保设备安全。

关键词：汽机管道；振动；防范；措施

中图分类号： U173 文献标识码： A

前言

管道与容器、旋转机构等设备相连，管道振动往往会影响相关设备，所以，要重视管道的振动问题，从安装、检修、验收、运行、维护等多方面入手，防范管道振动，保证发电设备的可靠运行。

1、汽机管道振动的原因分析

(1)汽机管道内的物质在流动的时候，往往会出现气液两相流的现象。液体基本上是不可压缩的，而气体有很强的可压缩性，因此在管道内出现两相流动的时候，因其气体的压缩升压以及释压膨胀的运动，就会引起工质压力、流速反复急剧变化的水锤情况，进而也就会造成了管道的振动。(2)管道阀门在开关的时候过于猛烈。在阀门开关的时候，阀门处的工质流动状态变化是最猛烈的，特别是在快速开关阀门的时候。这种剧烈变化的流动状态，通常是通过振动来表现出来的。(3)工况变化就会使得工质出现汽化或是凝结的现象。假如管道内的工质因其温度或压力的变化而汽化或者是凝结，这势必会发生水锤的现象。(4)某一工况下，管系设备的固有频率与流体流动的局部速度变化频率一样的时候，就会引起管道共振。(5)蒸汽管道有凝结水的时候，疏水不畅通。(6)管道支吊架存在问题，比如弹簧损坏、支吊架卡涩、支承位置不合适以及支承刚度不够等等。(7) 管道安装设计存在问题，其管道的坡度不符合要求，这非常的不利于排空气、放水以及疏水，很有可能就会引起管道的振动。(8)气柱振动系统，管路系统内所容纳的气体通常是叫气柱，因其气柱可以压缩膨胀，而且还有一定的质量。（9）压缩机气体管系布局设计存在缺陷及压缩机本身构造特性原因。①管道布局存在缺陷在低压溶剂回收压缩机气体管道在布局上存在不足之处，使得压缩机的出人口管道上90度弯头过多，无形中造成脉动冲击力增大，这是造成这两台压缩机振动过大的主要原因。②回收压缩机阀门选用不合理在压缩机气体管系内应尽量选择冲击阻力最小的阀门，例如球阀。但是在低压溶剂回收压缩机二级缓冲罐出口位置的阀门则为截止阀。由于截至阀的本体构造原因，会在阀体部位产生较为明显的涡流现象。对压缩机的管系振动来说又是一种振源。

所以说，它本身是一个振动系统之中，当该列是目标激励，进而也就形成受迫振动。操作的压缩机管道周期激励，当列反应，以形成一列的受迫振动的压力脉动。其出口韵与脉动压力，相对于该管的平均压力是比较小的阻尼管，从而引起空气柱的振动不会有太大的问题。但是当气柱固有频率或是激发频率相等的时候，就会激发气柱产生气柱共振。

fi=imn/60(i=1、3、5…)

式中:fi为激发频率；

M是曲轴一转内，在管道的一个端口处，向管道吸、排气的次数；

N是活塞式压缩机的转速，单位是r/min；

i为谐波阶次｡

在自由振动的情况之下，气柱振动的频率叫气柱的固有频率｡它和布置方式、管道上容器容积大小以及管道长度等等有关｡它的大小，而且还决定了气柱共振与否｡当fi=(0.8-1.2)fg的时候，管道就会产生气柱的共振｡而此时，气体压力波动自然也就会成倍的增大，其管道也会出现较为剧烈的振动｡所以说，正确的计算出管道气柱的共振频率，这对于防止气柱共振的产生有着十分深远的意义｡

管道结构固有频率是管道系统作同步自时的频率。它的大小与该系统的质量和刚度有关固有频率计算公式为:

fg=g/σst/2π

式中:σst为管道静变形量；

g为重力加速度｡

从上面的分析中，列共振，激振力和管道机械振动，会导致强烈震动的管道｡尤其是当激励频率柱的固有频率等于或接近的固有频率的谐振状态的结构，管道最激烈的振动，导致机器不能使用｡因此，消除管道振动，消除气柱共鸣，削弱激振力，才能避免管道机械振动｡

2、汽机管道常见振动举例

(1)启停及事故情况下，在凝结水流量大幅减小时，因其除氧器凝结水来水逆止门之前工质压力大幅下降且时间较长，将会出现汽化现象，再次提高上水流量或流量变化的时候，就会发生管道振动的情况。(2)在给水泵跳闸的情况之下，系统内的积水在压力就会大幅度的下降而且还不再流动的情况下发生汽化的情况，在盘车运行情况下或者是再次启动的时候，就会出现两相流振动的情况，通常是在入口管路很有可能会出现。(3)在启动的时候，其没有完全的按照其要求进行投运，或是抽汽门象征性的开启，高加的水位也不够。在冲转的时候，因其汽缸大量进汽，尤其是在冲转并网的过程之中，汽缸进汽量也会随之增加变大，同时抽汽量自然也会大幅的增大，蒸汽在进入高加之后不能及时、充分的凝结，使得进入疏水管就会形成两相流，从而引起疏水管道的振动。(4)在机组的启动之中，某段的抽汽管疏水手动门没有开启，虽然有疏水器，在大量蒸汽进入的时候，凝结水根本就无法疏走，进而引起相关管路振动，在严重的时候就会将管道振断。(5)在投运蒸汽管路的时候，预暖不充分，或是疏水门开启过大，就会引起管道振动的现象。

3、汽机管道振动防范措施

(1)在工况变化之后，因其压力降低的速度是比较快的，然而其温度降低的速度也是比较慢的，在管道容易出现汽化的部位，应该及时的进行排空，来有效地防止发生振动的情况。例如，在启停或机组跳闸情况下，凝结水量大幅下降，就要考虑上述因素，及时对除氧器入口凝结水管进行排空；在给水泵跳闸后，也要考虑上述因素，及时对给水泵入口管路进行多次排空。

(2)启动时，高加要随机组投运。不能只看抽汽门指示灯由绿变红，还要注意观察抽汽门后温度、高加疏水管温度及高加水位，尽可能使高加抽汽门全开，高加正常疏水门自动投入，使高加正常疏水，以便于高加水位及早建立。这样在冲转和并网过程中，即使有大量蒸汽进入高加，也不会出现疏水管两相流情况，从而避免疏水管道振动，同时也可避免高加疏水管被冲刷影响设备寿命。

(3)防止产生激振力，减少管道上的弯头、异径管、阀门、附件等,以减少激发影响力。采取措施,降低压力不均匀度。选用孔板时,尺寸一定要合理,主要考虑两项，开口比:d/D=0.43~0.50、厚度:H=3~5mm｡

(4)蒸汽管道投运前，一定要检查相关疏水阀门，有疏水器的，要检查疏水器前后手动门是否开启，确保疏水畅通。

（5）管道粘滞阻尼器解决管道振动的原理。欲降低管路的振动，关键是耗散掉其振动的能量。管道粘滞阻尼器正是利用阻尼器腔内的粘滞性高分子液体作为介质，通过导向杆与管道连接，将管道振动产生的动能迅速传递至高粘性液体，并转化为热能释放，保证能量不会传到往复压缩机或者其他管道上，实现降低振动的目的，同时对往复压缩机没有任何副作用。根据其独特性能，再结合现场设备实际情况可以很方便的找出消振措施，并加以实施。

3.小结

总之，汽机管道系统复杂，在异常工况下常常出现管道振动现象，严重影响设备运行安全，针对该问题，从管道振动的原因入手，制定相应的防范措施，并严格执行，以确保设备安全。

参考文献

[1]畅海芳.汽机管道振动防范措施[J].电力安全技术,2009,01:61-62.

[2]周云,刘季.管道振动及其减振技术[J].哈尔滨建筑工程学院学报,1994,05:108-114.

[3]王乐勤,何秋良.管道系统振动分析与工程应用[J].流体机械,2002,10:28-31+42.