《管道振动原因分析与处理》
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[摘 要]在建筑工程中,管道是重要的组成部分.热电厂中由于考虑热膨胀补偿,管线弯道比较多,同时还要考虑节约用地、减少管道散热,布置起来就对空间要求比较高.管道振动会导致管道系统及其附件产生裂纹、损坏及功能失效,为保证安全经济生产,防止管道振动开裂,分析管道振动就成为一项必要内容.
[关键词]热电厂 管道振动
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0297-01
一、工程概况及振动现象
本工程为满足化工厂生产用蒸汽,采用热电联产方式,建设3×460t/h煤粉锅炉,配2×100MW高温高压抽汽机组,同步建设100%烟气脱硫、脱硝设施.同时更新热电厂原3号B6-8.83/3.7机组.本工程参照对应机组最大抽汽量,共选用2台进口减温减压装置.中压减温减压装置1台,参数为P1/P2等于9.81/3.7 MPa,t1/t2等于540/430℃ G等于160 t/h.低压侧管道材质为15CrMo.低压减温减压装置1台,参数为P1/P2等于9.81/1.2 MPa,t1/t2等于540/271℃,G等于200t/h,設计管径为Φ530×11,低压侧管道材质为20号钢,作为热源备用,设备均选用进口成套产品.
减温减压器入口位于标高15m的除氧间,出口管道布置在4.5m层.除氧间纵、横向均采用现浇钢筋混凝土框架结构,矩形截面柱,B列柱断面为600×1200mm；C列柱断面为700×1500mm,各层楼面及屋面采用现浇钢筋混凝土板,细石混凝土压光.横向框架各层楼面梁断面分别为：
4.500m层：450×1000mm；
9.000m层：500×1200mm；
15.000m层：500×1500mm
在调试过程中发现低压减温减压装置管道出现明显振动,送汽流量70t/h时,双幅振动值为129?m,送汽流量170t/h时,振动幅度可达190?m.噪音达到95dB.进过反复试验,发现振动幅度随送汽量增加而增加,检查管道支吊架,横梁、吊杆、螺栓等均未发现明显变形.管道与支吊架接触紧密,在弹簧变形范围内.中压减温减压装置则较平稳,没有异常.
二、振动原因分析
对管道振动进行评估和原因分析.蒸汽管道振动主要原因分为以下几种：
1.管道内流体流速过快,流体边界产生紊流引起振动.
2.蒸汽管线中凝结水排出不畅,汽水混合流动产生水锤.
3、管道上设置的固定支架偏少,从而导致管道的固有频率偏低,容易与蒸汽的激振形成共振.
4、管道弯头布置密集,蒸汽流动对管道的冲刷复杂多变,管道各方向受力不均衡.
根据现场实际情况,对管道的基础、标高、安装位置进行重新测量,均与图纸吻合,后分别对以上几点进行分析：
1、流量为170t/h时,查水蒸气焓熵图可得,蒸汽比容0.1854025m3/Kg,经计算蒸汽流速为44.6m/s,流速在设计规范范围内.可以排除流速过快的影响.
2、对所有疏水管线进行排查,安装位置及坡度均符合规范要求.在试验过程中,加强疏水排放,同时适当提高供汽温度,管线振动问题没有有效改善.可以排除气液两相流对管道影响.
3、对固定支架进行检查,未发现故障.分别对固定支架振动进行测量,记录,可发现越接近基础部分,振动值越小.由于无法完全排除固定支架的问题,拟定方案一：新做基础安装一台弹簧阻尼器,同时安装4台液压阻尼器,用胀锚螺栓固定
4、管道在4.5m处,由于受柱子影响,安装4个90度弯头,安装比较集中,中压减温减压装置则由于位置靠里,弯头之间距离较大.低压减温减压装置振动最大部位也在此处,因此,此处作为重点分析对象,拟定方案二：改变此处管线走向.
三、处理过程
由于方案一影响运行时间短,先实施方案一.经原设计院设计,从减温减压装置调整阀门至低压侧流量计前,安装4台液压阻尼器以及1台弹簧阻尼器.在试验过程中,振动减小,最高达到125mm/s,有明显下降,但未完全解决振动问题.按照计划实施方案二.
实施方案二,将原有管线4.5m处管线走向进行重新排布,改变走向后,改为1个90度弯头和2个45度弯头,同时拆除附近的2个液压阻尼器和弹簧阻尼器.进过试验,管线振动速度减小到18mm/s.拆除剩余两台液压阻尼器,振动仍然合格,振动原因找到并且排除.
四、结束语
在火电厂中,管道数量巨大,管线振动问题在所难免,振动大必然会影响到管道的寿命,从而影响生产运行.所以,了解减小振动的分析方法和处理方法很有必要.通过减温减压装置管道振动的分析处理过程,可以从定性的角度对蒸汽管道的振动提出相应的解决对策.通过逐项排查,由浅入深地一步步分析问题的本质,找到问题的根源,从而避免因管道振动引起的事故发生.
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