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汽机管道振动防范分析朱立

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：朱立

[导读] 摘要：在工业生产中，汽机的管道与容器、旋转机构以及其他相关设备连接在一起，在激振力的作用下，管道受到自身重量以及外力作用下，会产生一定的振动。

        四川广安发电有限责任公司四川广安 638000
        摘要：在工业生产中，汽机的管道与容器、旋转机构以及其他相关设备连接在一起，在激振力的作用下，管道受到自身重量以及外力作用下，会产生一定的振动。管道长期受到振动影响，造成某一处管道应力集中，该处管道位置容易出现劳损，导致管道出现裂缝或者断裂等现象，引起介质外流，造成严重的安全生产事故。因此，在生产过程中，企业要重视管道振动问题，从管道的安装、验收、运行、检修、维护和保养各个方面进行防范，减少生产过程中的管道振动，以免引起安全事故，给电力企业造成巨大的经济损失。
        关键词：汽机管道；异常振动；措施
        引言
        随着我国经济不断发展，对电力供应也提出了更高要求，为能够确保居民用电稳定和工业用电不间断，必须做好发电机组日常维护和稳定运行工作。在火电厂发电设备中，汽轮机作为十分重要的设备，保证其安全运行是确保稳定供电和电网稳定运行的基础，做好汽轮机维护和检修工作十分重要。但是在汽轮机实际运行当中，汽轮机异常振动是最常见、最难解决的问题，不仅会影响发电生产，还会对机组系统稳定造成安全影响，严重会造成生产事故，后果不堪设想，因此加强汽轮机振动分析和治理研究有着重要的意义。
        1汽轮机振动的概念
        当汽轮机内部的部件偏离其固定的平衡位置时，物体相应的动能和位能就会发生变化，出现反复性的连续运动，这种现象就是振动。一般情况下，我们可以将火电厂汽轮机的振动分为两种，即自由振动和受迫振动，这种分类主要是考虑到冲击力的差别，而在描述汽轮机振动的幅度和大小时我们主要可以采用振幅、方向、相位和频率等参数，根据汽轮机振动的大小我们一般将振幅分为单向振幅和双向振幅；而其振动方向主要包括扭转、横向和轴向三种；振动的相位就是指出现振动现象时振动信号最大值与转子某一点的相对位置；在特定时间内汽轮机的振动次数就是频率。
        2汽机管道振动原因
        2.1汽机管道受到外力作用
        造成汽机管道振动的原因可归结为6种：①汽机管道内有两股气液相流在流动，其中的气体具有很强的压缩性，而液体具有不可压缩性，所以管道内的两相流动时，气体被压缩气压升高后在释放压力时做膨胀运动，造成管道内介质流动压力、流速反复变化，导致了管道振动。②汽机在运行过程中，工人在打开管道阀门的时候用力过度，而此时阀门附近的介质流动状态变化最大，尤其是快速开启或者关闭阀门时，介质变化剧烈也会造成管道振动。③管道运行过程中，管道内的介质出现汽化或者凝结现象，会出现水锤现象，从而导致管道振动。④管道支吊架故障，管道在运行过程中，管道支架的弹簧无法正常发挥弹力、支吊架卡涩无法正常转动、支承刚度不够等问题都会造成管道振动。⑤管道安装问题。管道设计安装过程中，没有考虑到发电厂的实际地形以及布局，导致管道的坡度设计部合理，管道在运行过程中，无法及时排除管道内的空气和流水，从而导致了管道振动。⑥气柱振动系统故障。管道内的气体叫作气柱，气体可以压缩膨胀，所以具有一定的质量。这些质量对管道造成一定的负荷，如果负荷达到一定量时，管道会出现振动。
        2.2油膜振荡与转子摩擦振动
        汽轮机在高速运行中，偶尔会出现振荡现象，其中包括油膜振荡，由于油膜在高速运行中承受较大的压力，所以对油膜的稳定性产生了影响，出现油膜振荡时，增加了汽轮的振动速度，从而加快了汽轮机转轴的波动，发生此现象的因素，就是油膜和汽轮机间产生一定的摩擦力。而转子摩擦受振幅和振动频率的影响，具有波动性，经过长时间的摩擦，会产生涡动效果，并且，转子处于特殊的部位，在高温和高压的作用下，使转子出现一定的腐蚀现象，加快了转子的振动。
        3汽机管道振动防范措施
        3.1减轻管道内气液两相流振动
        为了避免管道内气液两相流造成的大幅度振动，要采取有效的措施。首先，减少激振力，按照管道输送量设计两相管，缩短管道的长度，并考虑到管道的流速，减少液化气体，降低变相对管道的影响。其次，提高支架刚度。

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汽机管道的两相流对管道造成的激振力是无法避免的。所以在设计的时候就要考虑到两相流管道抵抗激振力的强度和刚度。最后，尽量避开振动。由于两相流的激振力是随机发生的，所以管道在安装的时候要及时检测到管道的固有振动频率和实际振动频率，尽量避免两者的振动频率相近。所以在安装时，要掌握管道系统的各项参数，从而采取相应的消振措施。重点测量管道结构振动力、管道压力脉动力、管道固有频率。测量装置一般由传感器、放大器和记录仪构成，传感器也就是速度传感器，输出电压与被测振动速度成正比，所测量的信号必须变成位移讯号，然后经过放大器传输到记录仪中。管道压力脉动测量过程中，传感器将压力变化的信息转化为电量信息，放大器从传感器得到的电信号传输到记录仪中，记录仪记录管道的脉动曲线。用敲击法测量管道系统固有频率，一般是对管道的一点或几个点进行敲击试验，并记录衰减振动信号，从而快速得到各个阶段管道的固有频率。
        3.2油膜振荡与转子振荡处理措施
        在产生油膜振荡时，需要减少油膜和汽轮机间的摩擦力，可以选择质量较高的润滑剂，同时要保证润滑剂具有一定的黏稠度，可以避免油膜承受较大的压力此外，在解决油膜振荡过程中，还可以降低轴瓦顶部的空隙，减少油膜振荡的程度，并加强对汽轮机振动的检查，将振动控制在一定范围内。而对转子振动而言，需要及时更换转子的零件，并定期对转子进行维修和检验，保证转子的质量。
        3.3机组运行当中产生的振动处理
        ①汽轮机在正常的运转中出现了震动，超标的现象是应该及时的对汽轮机内部所产生的一场音响进行细听和寻找。并且加强对蒸汽的参数，气缸内的温度和真空的数值，轴承的温度，以及轴向位移的情况进行全方位的监视，找出其中所存在的问题，并给予合理的解决。②汽轮机在启动或者升速时，出现有剧烈震动的现象，同时能够比较清晰的听到有摩擦的声音时，需要立即停机进行全方位的检查。现场的情况，如果仅仅是因为震动的幅度过大，首先可以通过降低转速或者减轻负荷的方法，需要不断试验直到震动恢复了正常数值的时候再停止该操作。与此同时，在汽轮机恢复了正常的情况之后，再逐渐进行提速或者增加它的负荷量。如果通过该方法不能解决汽轮机异常震动的情况就需要立即进行停机，检查并解决问题。在一切数值成正常情况下之后再进行开机。
        3.4加强机组保护
        汽轮机运行期间，电厂需要结合实际安装汽轮机保护系统和监控装置，以便在故障发生期间，保护系统和监视装置可以给出警报信息，帮助运维人员及时进行故障维修，保证设备合理运行。但随着近年来汽轮机组容量不断增加，人们对汽轮机保护系统建设提出新的要求，这对电厂维修人员工作带来较大挑战，为了更好地满足这一要求，装置保护和维修人员应逐渐提高自身技术水平，全面降低汽轮机振动情况，便于推动电厂运行高效开展。
        4关于汽轮机的养护工作
        对汽轮机进行日常养护工作，尽可能地延长汽轮机组的使用寿命，在进行汽轮机的养护工作时，要对汽轮机的外部和内部进行全面的检查，必要时可以请相关专家来进行检查，可以制定相关的养护措施，以及养护计划，定期地对汽轮机组进行问题排查和故障检修，虽然我国电厂自改革开放以来有了重大突破，但是相关的养护工作还是不够完善，因此，电厂应该积极地完善自身的养护计划和措施，尽可能地减小，因为养护工作不完善而造成的经济损失。
        结束语
        管道作为汽机重要组成部分，与汽机的气机结构连在一起，作为一个整体汽机运行过程中出现振动现象是在所难免，轻微的振动不会影响到汽机的正常运行，一旦超过振动幅度过大，可能造成管道开裂或者断裂，影响汽机正常运转。因此，电力企业必须引起重视，充分了解到管道振动产生的原因，管道在设计、安装、使用过程中，考虑到振动的影响和危害，采取有效的措施消除因为振动产生的危害，确保汽机安全、稳定运行。
        参考文献：
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        [3]王天全，高燕清.汽轮机振动故障分析及处理[J].设备管理与维修，2019（04）：182-184.