电厂EH管道振动原因分析及解决方案

#电厂 管道振动原因分析及解决方案【摘要】本文主要针对某电厂 #3机存在的主机抗燃油管振动及断裂的原因进行了分析，找出了解决主机抗燃油管振动的方法。对国内同类机组有一定的借鉴。【关键词】#1机主机EH油振动原因分析解决措施1概述某电厂#1机组调速系统改为电液调节系统后， EH油管道发生较大振动， 并多次振裂引发漏油。EH油系统的油泵为柱塞泵， 电机转速为1470转/分，柱塞泵的活塞数量为 9个。EH油管道为不锈钢管道，内径约为 1.9cm,壁厚为 0.3cm,图1为压力油管道布置图 （由于改造时工程承担单位没有给管道布置图,该图为现场测量后绘制）。管道的弯头绝大部分为 90度弯头,在某些部位布置有管道支架。图1主调门管道西南等轴视图2振动测量与分析2.1振动测量分别在开机与停机两种工况下, 分别对管道振动状态和管道自振特性进行了测量。 测量结果见附件一和附件二。测量表明,管道的自振频率呈现分散状态。 机组运行工况下,管道振动频率基本上为223Hz，与管道自振频率关联关系不明显，表明管道发生了强迫振动。靠近刚性支撑的位置,111刚度较大管道振动较小, 悬空管道刚度小振幅较大, 与主机接口部分的管道由于支撑刚度较差,发生了较大振动。2.2振动分析由测量可知, 管道发生了强迫振动, 振动的原因可能有两个： 一是由于管道内液体压力脉动,在管道弯头处, 液体压力脉动对管道产生冲击,给管道一激振力, 引发管道振动； 二是机组或油泵振动较大,振动传递到油管道。根据现场测量, 机组和油泵并没有发生明显振动, 而且管道振动频率与机组振动频率没有关联,所以可以排除管道振动是由机组振动引起的。管道振动应该是由于管道内压力油脉动引起的。管道内,油液柱可以压缩、膨胀,是一个弹性体,同时,液柱又有一定的质量,所以液柱本身是一个振动系统, 液体的压力脉动会使液柱本身发生振动, 当脉动频率和液柱本身固有频率接近时

将会发生液柱的共振；另一方面，脉动的液柱遇到管道的弯头或变径时，会产生压力脉动，当压力脉动频率接近某段管道的固有频率时， 即会使该管道发生共振， 使得该管道出现较大的振动。现场使用的柱塞泵转速为 1470转/分，有 9个活塞，因此管道内压力油的脉动频率应为220.5Hz。测量结果显示管道各个部分的振动频率基本都是 223Hz左右，两者基本一致。所以可以认定管道的振动是由液体脉动在弯头处的冲击响应，即管道振动是由于管道内压力油脉动引起的。3减小管道振动措施C.对于由压力油脉动引起的振动。控制振动要从 A.控制压力脉动、 B.改善管道振动特性和C.吸收振动能量三方面入手。具体措施如下：A口压力脉动控制：柱塞泵为往复式压缩机，由于往复式压缩机间歇性和周期性吸排液，管道内流体必然呈脉动状态。不可能完全消除压力的脉动，而是想法将其控制在允许的范围内。在管路上加装缓冲器缓冲器作用缓冲器是最简单而有效的消振措施。它能使缓冲器后面的管道内的液流变得缓和。油压脉动就是管内油压力不均匀，压力不均匀度反映介质压力上下波动的程度 ,管道振动振幅与其成正比， 稳定的出入口液流有助于减少液流的脉冲振动 ,减少液流压力脉冲的最有效方法是设置缓冲器。 缓冲器的设置等同于增加了管道的直径 ,从而降低液体的压力不均匀度 ,达到减小振动的目的。#1机组压力油管道，在柱塞泵出口和机头位置各设置了一个蓄能器，蓄能器也具有一定的减振作用。柱塞泵出口蓄能器半径为 113mm,OD900mm,体积为 0.36mJ机头位置蓄能器半径为115mm，高为1560mm,体积为 0.65m“二者都为立式结构，液体出入口采取三通形式。由于蓄能器和管道的连接方式为三通形式，蓄能器的减振作用很小，所以需要在管路上增加缓冲器。缓冲器结构现场蓄能器的结构不利于液体流经缓冲器， 大部分液体直接从入口流向了出口， 蓄能器并没有112发挥应有的作用。 实地测量时， 蓄能器前后的振动振幅基本一样， 这也说明了脉动压力并没有得到平衡。 所以在管道增设缓冲器时， 建议将液体的出口入口分别设在缓冲器两端， 使液体能够得到充分的缓冲，并且采用卧式结构。缓冲器尺寸缓冲器的尺寸关系到缓冲器是否能够起到减少脉动压力的作用。 缓冲器的尺寸过小就不能起缓冲的作用；过大则会浪费体积。一般情况下，缓冲器的尺寸为柱塞泵活塞一次冲程液体体缓冲的作用；过大则会浪费体积。一般情况下，缓冲器的尺寸为柱塞泵活塞一次冲程液体体积的10倍以上就可以起到较好的缓冲效果。按照该原则，适当增加蓄能器尺寸，内径增大到140mm,L增大到按照该原则，适当增加蓄能器尺寸，内径增大到140mm,L增大到690mm,容积约为53338133mm3。由于容器内部承受一定液体压力,对其壁厚进行安全计算。GB150-1998计算，即式（1）。壁厚按照2[]PDGB150-1998计算，即式（1）。（1）其中,P为内压,中为焊接接头系数=焊缝区材料强度/本体材料强度口1,O为材料许用应力。此处设计内压最大为18MPa，焊接接头系数取1，其中,P为内压,中为焊接接头系数=焊缝区材料强度/本体材料强度口1,O为材料许用应力。此处设计内压最大为18MPa，焊接接头系数取1，材料选用较常用的不锈钢材料0Cr18Ni9，经机械手册查询材料许用应力205MPa,代入式(1）计算容器壁厚为6.4mm,对其进行圆口，取壁厚为7mm,见图 2。图2卧式缓冲器结构图校核考虑实际情况下管道可承受的疲劳强度,对上述尺寸进行校核。对于神头主调门振裂的情况,初步考虑为端口处在脉动压力的长期作用下,超过其疲劳强度,最终导致其断裂。所以在此,考虑实际情况下管道可承受的疲劳强度,对上述尺寸进行校核。对于神头主调门振裂的情况,初步考虑为端口处在脉动压力的长期作用下,超过其疲劳强度,最终导致其断裂。所以在此,利用美国凯洛格（Kellogg）公司的缓冲器体积计算公式，综合考虑管道的疲劳强度，设计计算缓美国凯洛格冲器尺寸。具体方