【摘 要】在当前的火力发电厂中，主要是通过燃料燃烧加热带动水蒸汽，对设置的发电设备进行推动进而产生电力，在整个系统中，管道和阀门发挥着不可或缺的重要作用，管道是整个系统的血管，而阀门则是整个系统的控制开关。由于诸多因素的影响，管道阀门经常出现振动现象。不仅剪短了使用寿命，甚至会导致管道阀门的破裂，严重威胁着火力发电厂的安全生产。基于此，本文主要对火电发电厂管道阀门振动危害及对策进行分析探讨。
【关键词】火电发电厂;管道阀门;振动危害;对策探讨
1、前言
随着发电技术的不断进步，火电单机容量随着不断增加，对于阀门、管道在材料和技术方面上提出了越来越高的要求。但出于材料、构造、设计、安装、选型、运行及阀门管道内流体介质物化性能等因素的影响，在进行使用时经常会发生管道振动现象和阀门振动现象，导致其使用寿命缩减，对设备造成破坏，影响到经济效益，甚至会造成阀门、管道开裂，对周边环境造成污染，阻碍电力生产，酿成生产事故，严重危害人们的生命财产安全。
2、管道阀门振动造成的危害
管道与阀门的动态分析是和其静应力分析相对的，其特点为：构件破坏多为疲劳损害，振动响应呈现为时间函数。压力管道阀门疲劳损害的主体表现方式有两种：高循环疲劳破损和低循环疲劳破损，导致管道阀门产生呈现振动的原因有很多，不同的实际情况需要进行细致深入分析才能正确地选择应对措施，从而取得符合实际要求的减振效果。振动对于管道阀门产生的危害主要表现为以下四点：
2.1使用寿命的缩减
振动会导致管道阀门产生大量机械运动，会对振动部位造成金属疲劳，极大程度上缩减管道阀门的使用寿命，如果没有及时进行更换维护，在进行生产时容易出现破裂，造成不必要的损失。
2.2对发电系统的破坏
大量振动会导致管道阀门的连接部位出现失效、破坏，造成接管座开裂、输水管断裂、支吊架失效甚至管道破裂，尤其是高压蒸汽管道，一旦高压蒸汽管道出现了以上情况，将直接酿成灾难性事故，后果不堪想象。
2.3对管道阀门自身的损坏
当阀门阀头振动速度远远高于管道的振动速度时，由于双边振动速度不一致，将会导致阀门元件振松，造成阀门泄露或者失控或者管道断裂，进而对阀门管道造成损坏，导致系统故障，机组停机。
2.4对仪表仪器的损坏
在火电系统中，管道阀门往往和各类仪器仪表进行直接联系，如果出现了阀门管道振动，将会直接对连接的仪器仪表造成直接破坏，对控制系统的正常运行造成不良影响。
3、管道阀门的振动类型
3.1管道共振
在进行火电生产时，水或者蒸汽在管道中流动，会导致管道阀门产生一定程度的振动，这种振动就是管道共振。管道共振的主振频率一般情况下都在5Hz以下，属于是低频率的连续性振动。在进行火电生产时，如果共振振奋较大，共振响应强烈，将会对设备和管道产生较大的危害。管道共振主要是由于管道某阶段的固有频率和介质紊流所产生激振力频谱中的低频主振频率接近所产生的。两者之间频率接近，产生共鸣共振，继而导致管道振动，对管道和仪器的正常使用带来一定的不良影响。
3.2强迫振动
当介质激振时，如果激振频带较广，激振强度较大，相应的管道振动不再是管道共振，而是强迫振动。强迫振动的特点为主振频率较为模糊，各类频率成分混淆在一起，频率较共振型振动更高，强迫振动的治理难度较大。
3.3阀门自激振动
阀门自激振动指的是由阀门引起的系统振动。系统激振受到系统自身控制，当阀门自激振动受到抑制时，系统激振将会随之消失。例如阀门开度较小时，介质流动情况发生剧烈变化，进而引起的振动便是一种阀门自激振动，当介质流过阀门时，流动情况发生剧烈变化，局部压力产生波动进而形成激振力，阀片或者阀芯及阀杆受到受迫振动，反向对介质生成激振，激振将以波的形式通过介质传播到整条管道和与其相连的设备和容器中。阀门自激振动的特点是振动强度和振动频率较高，主振频率可以在频谱图中明确显示出来，该种振动可以通过阀门检修、改型或者调整控制系统的方式来进行解决。
3.4两相流引起的管道振动
高压加热器在进行疏水时，当水流疏导到除氧器管道时，因为水流在管道上升过程中相应压力会降低，等到压力降到饱和点，部分水会产生汽化，导致汽水两相，引发管道振动，汽相介质和水相介质在密度上存在着极大的差距，形成的流场较为混乱，所引起的振动普遍会比单一介质引起的振动更强烈。
3.5水錘引发的冲击振动
在蒸汽管道内，如果还有凝结水存在时，突然开启阀门，高速流动的水蒸气将瞬间把凝结水加热到蒸汽，并产生巨大冲击力，会对阀门、管道、管座和支吊架产生较大的冲击，损害到整个系统的结构。在高低压旁路等区域出现疏水不畅问题时，这种现象发生的几率将会提升。
3.6给水泵低流量导致的管道振动
给水泵在低于其最小流量时，将会发生汽蚀现象，介质压力产生剧烈波动，进而导致管道产生强烈振动。因此为了有效保护管道系统和泵阀设备，应当尽量避免给水泵在接近最小流量的情况下进行低流量工作。
4、管道振动治理原理
之所以对管道振动进行研究，主要是想进一步明确不同种类管道的振动机理，从而采取有效的手段，消除振动，尽量降振动的危害。如果管系的刚度大，那么，固有的频率也就会越大。对管系固有频率进行调整时，主要是调整系统的刚度，可以调整弯头的数量，对管径壁厚进行增大，增加支架数量，这些手段都能改变管系的刚度。一般情况下，第一步，分析管系的固有频率，第二步，调整其频率，以此消除低阶的激振频率，这就可以预防共振现象。在激振频率、激振频率，以及管道的刚度的影响下，都会给治理工作增加相应的难度。对于管道振动进行治理时，应该科学的改变管系的刚度，保持管道合理的应力。
5、管道振动治理的对策
（1）对管道的设计图纸进行检查和审核。
（2）进行管道振动情况现场勘查，记录振动现象并进行分析。
（3）对管道支吊架的现场进行全面的检验，一般情况下，要检验的内容为以下几点：
①检查原有的减振限位以及相应的约束点，查看其安装工作是否规范。
②查看管道系统的运行情况，并且，检查是否具有膨胀痕迹等。
③对各支吊架进行检查。
（4）对管道的振动进行测量，处理相应的数据，进而得出管道的振动时域图、频谱图。
（5）通过管道分析软件，分析管道模态，要做好两方面工作，一是计算出管道的固有频率;二是分析管道的振形。
（6）对管道振动治理对策进行初步确定，制订出科学的治理方案。
（7）对管道的应力进行分析和计算，并且，管道要具有较强的柔性。
（8）提交相应的材料清单以及减振方案，将振动治理方案落实。
6、结语
在火电生产过程中，管道阀门的振动会导致整个发电系统的正常运行出现故障，通过对振动的合理处理，可以有效地延长设备管道的使用寿命，减少停机次数，在最大程度上降低事故发生的几率，在发电厂的生产中，除了具有管道、阀门会出现振动，其他的设备也会出现振动。相关人员应该掌握基本的振动知识，正确处理这种振动，尽量减小设备危害，从而延长各种设备的工作寿命。因此，我们应该现场的管道阀门的运行进行全面的分析，制定有效的治理方案，避免非计划停机，减少不必要的事故，从而提升火力发电厂的经济效益。
参考文献：
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[2]王岩.电厂汽水管道振动原因及消振措施分析[J].城市建设理论研究（电子版），2016，12（4）：1242-1242.
（作者单位：国家电投辽宁清河发电有限公司）