在机组运行过程中经常遇到汽水管道振动问题,振动严重时会造成支吊架断裂、阀门控制失灵、测量管座开裂,甚至造成管道焊缝开裂及机组停运等严重事故,对人身和设备安全构成威胁。
管道振动原因及振动治理方法主要包括以下内容。
①汽、水及两相流介质流动引起的管道共振或强迫振动。流速超过某一数值时,流体由稳定的层流进入紊流状态,紊流介质的质点在总体上沿管道向前流动,同时还存在径向随机脉动,介质通过弯管等管件时压力脉动更加剧烈,介质激振力频谱是一个宽带的复杂频谱,压力脉动是管道的激振力。当管道某阶固有频率与激振力频率相近且该频率的激振力强度较高时,管道将产生共振(图1);当某频带的激振力强度较高时,即使不在共振区,管道也可能产生强烈的强迫振动(图2)。
管道振动治理是通过现场观察、振动测试、频谱分析、振型分析等,在适当位置设置减振装置,提高管道固有频率以避开共振区激振频率的方法降低振动响应。振动安全性评估也是振动治理的组成部分。
②阀门自激振动引发管道振动。通常这种振动频率较高,应通过阀门的整改降低或消除振动。
③给水管道在泵入口处的有效汽蚀余量接近或小于泵的必需汽蚀余量时,管道会发生振动,通常这种情况很少发生。常见的是在某一特定流量时流体压力脉动引起的管道振动。解决方法是在管道振动流量附近运行时,通过调节泵的流量,维持一个泵低于振动流量,另一泵高于振动流量。