真空除氧器上水管系统振动原因分析与处理 

      真空除氧器上水管系统振动原因分析与处理，火力发电厂各种装置的稳定运行，对于发电工作的正常开展具有重要的影响。然而，在实际的工作过程中，一些装置设备由于自身质量或安装施工等原因导致出现一些振动、脱落情况，其中，真空除氧器上水管系振动就是经常出现的问题。对某火力发电厂真空除氧器上水管系的振动情况进行了介绍和原因分析，并在此基础上提出了处理改善的方案，希望对相关工作者有所借鉴。
      随着经济社会的不断发展，社会对电的需求量越来越大，因此，确保火电厂发电装置的安全运行就具有非常重要的意义。在火电厂真空除氧器的使用过程中，一旦出现上水管系振动的问题，不仅影响正常的发电工作，而且可能给生产留下安全隐患。因此，一旦发现真空除氧器上水管系振动问题，就应该及时查找原因，并采取科学合理的改进措施。
1真空除氧器上水管系振动现象
      某厂使用600MW超临界机组，其在低负荷运行过程中，轴封加热器出口至8号低加入口之间的管系发出刺耳的声音，管系没有严重的摇摆；而在高负荷运行的时候，不仅有间断性的震响，而且悬挂管段有很大幅度的摆动，管系振动非常激烈。如果不进行分析研究，振动将会严重损坏管系。
2真空除氧器上水管系振动原因分析
      一般来讲，管道系统振动主要由管道内部介质振动或机械振动引起，而振动的真空除氧器上水管系不存在机械振动源。通过真空除氧器的选型和安装资料的检查以及现场勘查，可以确定真空除氧器管道振动主要是由真空除氧器上水调节门节流产生的激扰引起。一般情况下，流体产生的激扰一直存在，但激扰不一定就能使管道产生大幅摆动和振动，而只有激扰频率与管段固有频率接近或相等时才能够产生大的摆动或振动。
2.1机组在较低工况下运行
      机组在256MW、486MW工况下的运行曲线如图1所示。
      从图1可以看出，机组运行在486MW附近时，振动剧烈，管道噪声大，调节门阀杆动作频繁，悬空管道摆动的幅度大，就地阀位显示的阀门开度跳跃性变化很大，变化幅度超过5%。这时真空除氧器水位调节门阀位比较稳定，其指令为41%,调节门前后压差约2.3MPa,旁路门开度维持在6%。
      机组运行在256MW附近时，管系振动较小，调节门阀杆位置较稳定，悬空管段没有明显的摆幅，但现场查看节流声音很刺耳。这时候，真空除氧器水位调节门阀位比较稳定，其指令为25%,调节门前后压差约2.8MPa,旁路门开度维持在0。
2.2机组在较高工况下运行
      观察图2可以发现，机组在超过500MW工况下运行的时候，真空除氧器水位调节门阀位指令保持在38%左右，旁路门开度维持8%时，管系振动依然剧烈；旁路开度为10%并保持后，管系振动明显减弱，与其振动情况与低负荷运行差不多，悬空管段摆动非常小。调节门前后压差约1.9MPa。
2.3机组在600MW工况下运行
      观察图3可以发现，机组在600MW工况下运行时，旁路门打开并保持开度在8%时，管系振动剧烈，悬空管段摆动较大，不过噪声较小，摆幅情况不太大。调节门前后压差约1.6MPa。
2.4管路节流噪声产生的原因
      管路节流噪声产生的原因主要包括气穴现象和紊流冲击管道两种情况。对于气穴现象，主要是指调节阀的下游压力降低很大，而脱流产生真空，使得液体中溶解的空气迅速而大量地分离出来，从而形成大量气泡，出现气穴。值得注意的是，节流前后的压力差是与节流效应成正相关。此外，液体汽化沸腾也能够产生气泡，这时候的气穴现象比较严重。在气泡到达高压力区时，气穴将溃灭或体积迅速减小，产生压力冲击，出现振动或噪声。阀门的开启度会影响气穴的形成，气穴的产生与阀门的开启度成负相关。
2.5旁路阀开度对振动的影响
      在低负荷运行的情况下，阀门开度较小，阀门节流后压降较大。如此一来，机组低负荷运行时，管道振动应该非常激烈。而实际情况确是，低负荷运行时，噪声虽然剧烈，但振动却很小，只有增加到450MW以上时，管系才开始大幅摆动和振动，在一定的高负荷之后，其又随着负荷的增加而减小。
      依据运行经验，旁路阀开度保持能够减弱振动。可以得出，管系振动主要是由于流体激扰频率与管系固有频率相等或接近而产生的共振所引起。开启旁路能够使阀门前后差降低，减少气穴，使激振频率改变，从而使管系摆动减弱。
2.6真空除氧器水位调节阀的节流效应
      该管系采取多吊架弹性布置，增加了管道的热胀补偿性能，同时降低了自振频率，与此同时，由于低压凝结水管道的介质流速小，从而使激振频率也很低。所以，在真空除氧器水位调节门节流的低频激振情况下，管道不容易产生共振。为了避开介质激振频率，减少共振，管系固有频率要超过3.5Hz。
      通过对真空除氧器水位调节阀的节流效应进行分析可得，节流压降越小，节流效应越小，机组负荷越高，调门开度越大，而低频共振随着节流产生的激振频率的降低而越容易出现。管系共振会加强调门下游的流体压力产生的振荡，使得调节机构双侧受力，不容易维持平衡，而大动作的振动使得管道流量振动加剧，从而使管系摆动幅度更大。
2.7与不同电厂同机组相关管段部位的比较
      图5显示的是另一无管系振动电厂的该部分管段的情况，通过与某厂(图4)相比，可以发现：调节门前后的管道与限位装置应经被焊死；除旁路之外，有两个真空除氧器水位调节阀，高负荷时主阀和副阀配合调节，低负荷时副阀关闭；副阀和主阀都是电动调阀；不存在大幅度摆动和剧烈振动情况。
2.8对管系振动分析得出的结论
      根据上述的分析可以得出，导致轴封加热器出口至8号低加入口之间管系大幅摆动和剧烈振动的原因是：机组高负荷运行时真空除氧器水位调门的节流激扰使管系出现低频共振，进而使调门开度频繁变化所致。此外，该段管系使用多吊架弹性布工，具有较长的悬空管段，立体转向多和直角弯头，支吊架比较少，管道的布工现状使振摆程度和幅度加大，这也是影响该段管系振摆的重要因素。
3真空除氧器上水管系振动处理方案
3.1改变管系的固有级率
3.1.1提高管系结构的刚度
      主要的措施有：改换厚壁管；确保管系热胀应力在允许范围基础上缩短管线，使弯头(管)减少；沿平台铺设悬空管段，增加限位装置；改变管道支吊架(型式)的设置，在适当位置设置导向支架、管道约束支吊架、滑动支架或拉承杆等限位装置，使支吊点间距缩小。
      为此，需要重新设计布置管系支吊架，进行设备材料采购、安装、调整，投资较大，施工时间长，不太现实。
3.1.2增加管系结构的阻尼
      通过提高管系刚度来改变结构的固有频率，防止管系结构发生共振破坏。在管系振摆严重的管段处和悬空弯头处，依据实际振摆受力方向，安装阻尼器，提高管系刚度。增加阻尼能够在现有支吊和管系走向不变的情况下实现，实现可能性较大。
3.2改变节流激扰频率
      增加调节副阀旁路：参照另一电厂同类机组的系统状况，增设真空除氧器水位调节副阀旁路，在高负荷运行的时候，让副调阀与主调阀能够配合控制；增加旁路：多添加一条旁路，在机组高负荷运行时确保全开分流来消除低频共振；改换调门选型：研究调节阀选型是否存在问题，重新设计调门选型。研究使用电动调门，来消除发生共振时调门开度的振荡变化。
3.3旁路开度配合阳氏管系振摆
      通过调节门旁路开启，可以降低调门前后压差，减少气穴，从而改变激振频率，远离共振频率区域，从而减弱管系振摆情况的发生。在管道整改前，如果管系振摆严重，可以打开旁路门并维持适当开度来降低管系振摆。
3.4处理方案步骤
      为了综合提高真空除氧器上水管系的安全运行情况，需要对处理方案进行科学合理的选择。
      ①可以选择增加调节副阀旁路的方案，或者选择增加调门旁路；
      ②靠增加悬空管道结构的阻尼的方案。在对管系进一步整改前，需要做相关的减振试验，找出相关规律，用于指导操作，从而实现降低该段管系振摆的目的。
      火电厂的电力生产对于安全性的要求非常高，一旦出现问题，如果不能够及时进行解决，不仅会影响正常的电能生产，而且会留下安全隐患，对工作人员的生命财产构成一定的威胁。因此，在实际的生产过程中，一旦发现真空除氧器上水管系存在振动情况，就应该进行仔细的检查和分析，在此基础上采取佳的治理措施，及时解决问题，确保电力生产工作的正常开展。