电站汽水管道激振型振动控制方法

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1、dlSHUJIAOLIUYUYINGYONG技术交流与应篇电站汽水管道激振型振动控制方法温睿麟，李朝，王小迎，李岐林，张李锋(1．陕西电力科学研究院，陕西西安710054；2．陕西华电蒲城发电有限责任公司，陕西蒲城715501)电站汽水类管道常见振动在结构力学上分3类．O引言激振型振动、强迫响应振动和气(液)柱共振。b类振动多属于激振型振动，激振型振动发生的原因是由近年来，随着电网规模不断增大，大量高参数大于T质冲击管壁(激励)与管道固有频率(结构)相近容量机组相继投入运行，汽水类管道的尺寸、参数、而引起的共

2、振(响应)，也就是说当作用在系统上的材料等级也越来越高汽水管道的长期振动会引起激振力频率等于或接近系统的固有频率时，振动系管道和支吊架疲劳失效，严重的管道振动会危及机统的振幅会急剧增大．产生共振组的安全运行。解决和控制管道的振动，不但可以消对于电站汽水类管道的设计和安装，《火力发电除现场的安全隐患，对管道的设计也有重要的指导厂汽水管道设计技术规定》中规定：汽水管道的设计意义。除需满足强度条件外，还要满足刚度条件，即管道的陕西某电厂2008年新装2660MW超临界等级一阶固有频率大于3．5HzI1I。因而管道的

3、振动控制也燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界参数变压直流炉应该从刚度和强度方面进行计算分析。其6号机组在启动过程中，当机组负荷带300MW左右时，与给水管相连的361阀管段振动尤为强烈，且2管道振动原理及分析带动锅炉西侧6m平台一起振动，而当机组负荷上升~1]400MW以上时，振动大幅降低。21线性振动系统分析对于线性振动系统，系统的振动特性如图1所1管道振动分类及原因刁。电站汽水类管道的振动响应频率较低，响应频率在5Hz以下，属于低频振动。根据发生过程，振动图1振动特性可分为2类：a类振动一一运行中突发振动：b

4、类振其振动微分方程：动——在安装投运或在启停过程中的某段运行参数【{(￡)+[C]{)}+[{(z)】={F()}(1)下振动。a类振动多为管道附件(支吊架、阻尼器、固式中：、[C]、[K]分别为质量矩阵、阻尼矩阵和刚定点等)在运行中失效引起：h类振动，其原因比较复度矩阵；{X(t)、x(t)、(￡)}为结构质点的加速度、速度杂，涉及到管道原设计问题。该厂361阀管道振动属和位移的n阶列向量；F(￡)为结构所承受的激扰力列于典型的b类振动，讨论b类振动问题不但可以解决向量现场的安全隐患，也对管道设计有着重要的

5、指导意义收稿日期：2010一Ol一13作者简介：温睿麟(1969一)，男，陕两户县人，本科，高级T程师，从事发电厂结构力学方面的1_作。技术交流与应朋J{SHUJIAOLIUYuYINGYONG由振动特性可知，其激励、结构、响应i者之间表1管道设计参数存在确定的关系，知道其中的2组数据，就可以求出第3种数据。解决和控制振动，可以从改变激励(_【二质流动)和结构(管道的固有频率)2方面人手。通过调整管道内部通流、改变管道设计或者变更给水泵等来改变激励，这种方法费用巨大，效果也难以预计。而通过调整支吊点来改变结构

6、特性不但切实可行，而且费用较低、效果明显，适用于工程需要，这种方法是通过结构力学计算来实现的。2．2结构动力学分析回动力计算是通过系统振型和频率计算来达到控制系统共振的方法。对式(1)进行刚度法微分求解，阶振型对应的振动状况与实际管道振动状况相同，以2个自由度为例，不考虑阻尼的情况下，2阶特解为：所以可以推断第6阶为该机组参数下的响应振型，也厂——]——广厂——T—_一就是激振频率。图3为该管道第6阶振型的动力学f=、／l二，=，＼／(2)‘VmVm模拟。式中：为结构频率；／71为质量；为刚度。第6阶振型动力

7、模拟：25660Hz将频率较小者称为基本频率或第1频率，与第1频率对应的振型叫第l阶振型，依次对应可以分为2阶振型、3阶振型等。将实际振动情况和计算分析得到的振型进行对比，对应的某阶振型即为响应振型。由式(2)可见，改变固有频率的方法是改变质量箍姗和刚度。但是，管道质量难以改变，刚度却容易改变。管道是一个复杂的连续线性系统．振动问题可利用箍砒相应的工程软件进行有限元法计算分析。图2为361阀汽水管道数学模型。图3第6阶振型动力学模拟A箍而3振动控制方案姗提高刚度可以控制振动，增加管道支吊点数量、脚改变支吊架结

8、构形式，都能改变管道刚度[31。改变支吊架将改变管道的应力状况，如减少支吊架会使管道的一次应力增加，增加支吊架会使管道的二次应力增加。考虑到管道的安全性，可增大二次应力，保图2361阀管道数学模型持一次应力，因此选用增加支吊架的方案。但是增加该汽水管道A端与锅炉高压给水管道连接，在B二次应力的幅度不能太大，过大的二次应力会使管段分2支管，连接2个阀门，称361阀门，后汇集到一主道热态时膨胀受阻变形。