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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(yùn)行,對于發(fā)電工作的正常開展具有重要的影響。然而,在實(shí)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(jìn)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(jì)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(yùn)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(xué)合理的改進(jìn)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(jī)組,其在低負(fù)荷運(yùn)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(yán)重的搖擺;而在高負(fù)荷運(yùn)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(jìn)行分析研究,振動將會嚴(yán)重?fù)p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(jī)械振動引起,而振動的真空除氧器上水管系不存在機(jī)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(jī)組在較低工況下運(yùn)行
機(jī)組在256MW、486MW工況下的運(yùn)行曲線如圖1所示。
從圖1可以看出,機(jī)組運(yùn)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(jī)組運(yùn)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(jī)組在較高工況下運(yùn)行
觀察圖2可以發(fā)現(xiàn),機(jī)組在遙遙過500MW工況下運(yùn)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(fù)荷運(yùn)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(jī)組在600MW工況下運(yùn)行
觀察圖3可以發(fā)現(xiàn),機(jī)組在600MW工況下運(yùn)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(yán)重。在氣泡到達(dá)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(fù)相關(guān)。
2.5旁路閥開度對振動的影響
在低負(fù)荷運(yùn)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(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時,管道振動應(yīng)該非常激烈。而實(shí)際情況確是,低負(fù)荷運(yùn)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(fù)荷之后,其又隨著負(fù)荷的增加而減小。
依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),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(bǔ)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(jìn)行分析可得,節(jié)流壓降越小,節(jié)流效應(yīng)越小,機(jī)組負(fù)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(qiáng)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(jī)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(fù)荷時主閥和副閥配合調(diào)節(jié),低負(fù)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(jī)組高負(fù)荷運(yùn)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(jìn)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(dāng)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(diǎn)間距縮小。
為此,需要重新設(shè)計(jì)布置管系支吊架,進(jìn)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(shí)。
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(yán)重的管段處和懸空彎頭處,依據(jù)實(shí)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(shí)現(xiàn),實(shí)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(jī)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(fù)荷運(yùn)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(jī)組高負(fù)荷運(yùn)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(jì)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(yuǎn)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(yán)重,可以打開旁路門并維持適當(dāng)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(yùn)行情況,需要對處理方案進(jìn)行科學(xué)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(jìn)一步整改前,需要做相關(guān)的減振試驗(yàn),找出相關(guān)規(guī)律,用于指導(dǎo)操作,從而實(shí)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(jìn)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(cái)產(chǎn)構(gòu)成一定的威脅。因此,在實(shí)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(jìn)行仔細(xì)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。
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