弹性阻尼体减振器在给水泵再循环管道减振改造中的应用.pdf

第3 2卷 第8期 2 0 1 0年 8月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 3 2 No 8 Au g 2 01 0 弹性 阻尼体减振器在给水泵再循环 管道减振改造 中的应用 曹志军 ， 陈学宾 ， 李峰 ( 1 莱芜钢铁集团有限公司热电厂， 山东 莱芜2 7 1 1 0 4 ； 2 山东省冶金设计院， 山东 莱芜2 7 1 1 0 4 ) 摘要 ： 论述了新型管道用双向弹性阻尼体减振阻尼器的工作原理及其功能。介绍了弹性阻尼体减振阻尼器在莱芜钢 铁集 团有限公司热电厂 5 0M W 汽轮发电机组 给水泵再循环管道减振处理 中的应用情 况。该设 备的成功应用 ， 可为其他 同类管路的振动故障处理提供参考和借鉴。 关键词 ： 弹性阻尼体减振 阻尼器 ； 给水泵再循环管 ； 减振 ； 应用 中图分类号 ： O 3 2 6 ： T K 2 2 3 5 2 7 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 0 ) 0 8 0 0 3 2 0 2 1 问题的提 出 近年来， 莱芜钢铁集团有限公 司热电厂大力发 展循环经济 ， 投资建设了 C C P P联合循环发 电系统。 系统建成投产来， 高温高压余热锅炉配套 的高压锅 炉给水泵再循环管道在给水再循环投入以及退出过 程中， 一直存在管道振动剧烈 的问题 。管路振动剧 烈严重威胁着设备以及操作人员的安全。从现场观 察及利用有限元计算软件 S A P 2 0 0 0建立管道的模 型进行振动计算得 出， 振动主要原因是管道下部弯 道较多 ， 支架安装不当， 在启 、 停过程中， 管道内由于 介质流量和流速均发生急剧变化而引起激励振动。 通过采用新型弹性阻尼体减振器， 大幅度降低 了管 道振动现象 ， 为机组安全稳定运行提供了保障。 2 新型管道用双向弹性 阻尼体减振器 管道用双向弹性阻尼体减振阻尼器是近年来出 现的新型减振设备， 采用半流体高分子化合物作为 弹性阻尼体， 具有高黏性 、 强压缩性 、 良好的化学惰 性和抗老化性 能以及优异 的热稳定性 (一7 04 0 0 q C ) 等特性。这些特性使得以弹性阻尼体为介质的 阻尼器具备了以下 5个方面的性能 ： ( 1 ) 速度响应范围宽， 动态响应时间短。 ( 2 ) 抗振材料的抗老化能力以及热稳定性强。 ( 3 ) 吸能比大 ， 效率高， 能在极小位移内获得高 效减振效果。 ( 4 ) 在管道热胀冷缩过程 中， 可起到吸能作用 而不对管道产生附加力。 ( 5 ) 对激扰型能量突变 和低幅高频与高幅低频 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 3 3 0 振动都能有效控制 ， 有效降低管道振动引起 的关键 连接部位 的间隙变化 ， 避免管道振动破坏。 3 双 向弹性阻尼体减振 阻尼器工作原理 双向弹性阻尼体减振阳尼器特I 生 曲线如图1 所示。 载荷F 速度 l I _ + I 7 行 执一 乙 + 一 k l t J i b 时 V b h 一 I r _ - V b - Vb h a载衙一 位移曲线 b速度一 时fnq曲线 图 1 双 向弹性阻尼体减震 阻尼器特性曲线 在图 1中： F 为阻尼器额定 载荷 ； s 为阻尼器 在拉 、 压双向产生阻尼力 的最大位移， 根据行程不 同， S b 6 m m； s 为阻尼器最大空行程， 0 3 m m； 厂 d 为阻尼器闭锁前低速行走阻力 ； K为阻尼器的等 值特性刚度 ， K =2 F s 由图 1可以看出， 当管道或设备热胀冷缩而产 生缓慢移动时 ， 带动活塞运动速度 的增加 ， 其阻尼 力 也不断增加 ， 但 几乎忽略不计 ， 此时， 管道或 者设备产生位移时阻尼器不起阻尼作用。当管道或 者设备受到冲击载荷作用时， 其运动速度 突然增 大。当 时 ， 阻尼器的速度阀关闭 ， 阻尼器活塞 运动速度骤降， 阻尼力迅速增加至额定载荷 ， 同时， 阻尼介质瞬问产生极大摩擦力使冲击动能迅速转化 为热能释放 ， 使管道位移量大幅降低 ， 从而有效保护 管道不因突然受到冲击而损坏 。阻尼器闭锁后的速 度是为了补偿管道受到冲击后产生的位移量。 第 8期 曹志军， 等： 弹性 阻尼体减振器在给水泵再循环管道减振 改造中的应用 3 3 4 双向弹性阻尼体减振阻尼器的实际应用 4 1 管道振动情况以及原因分析 再循环管路是为保证 D G 1 9 01 4 0高压给水泵 最小流量而设置的， 由于水泵出 口压力较高 ， 运行时 压力 1 6M P a 左右 ， 在机组启动或者停 机过程中 ， 给 水泵流量较小 ， 为保护水泵防止气蚀 ， 需要打开或者 关闭再循环阀， 通过再循环管路使部分 给水流入除 氧器以增大给水泵流量 ， 从 而防止水泵气蚀 。 自机 组投产以来 ， 再循环阀打开以及关闭过程 中， 一直存 在管路剧烈振动 的情况 ， 甚至因振动剧烈而引起再 循环管焊 口开裂 ， 机组紧急停机事故。 通过现场分析， 作者认为 ， 引起管路振动主要原 因是 ： 首先 ， 管道下部弯道较多 ， 开机运行时 ， 空管道 内由于介质流量和流速均发生急剧变化而引起激励 振动， 当运行一段时间后 ， 振动可减小 ， 这时 ， 由于管 内介质压力变化而产生间歇振动 ； 其次 ， 在春季和冬 季定期检修后开机时 ， 由于空管和管道温度较低 ， 管 内介质经过时， 蒸汽冷凝使流体冲力急剧变化 ， 从而 使振动更加剧烈且时间延长。 针对管路振动的原因 ， 对管路支 吊架进行 了加 固 ， 但 由于弹簧支吊架加工制作 、 设计以及管路热胀 等原因导致弹簧支架变形严重 ， 部分支架 已失去作 用。鉴于传统弹簧支 吊架的缺 陷， 决定选用新型双 向弹性阻尼体减振阻尼器 。 4 2振动解决方案 采用有限元方法对该段管道进行模态分析 ， 利 用有限元计算软件 S A P 2 0 0 0建立管道 的模 型， 进行 自由振动计算 ， 根据模态分析结果 ， 结合实际振动情 况 ， 进行对比分析后 ， 再确定阻尼器安装位置。建立 管道模型并且进行模态分析 ， 如图 2所示。 4 2 1 分析结果 对 比图 2中模型与模态的变形可以发现 ： 该管 道模型中第 2节点 至第 7节点 间管段振 动变形较 大 ， 振动方 向主要沿 ， 方向， 分析结果与实际振动 情况大致吻合 。根据分析结果， 拟在第 2节点至第 4节点 、 第 5节点至第 7节点间安装阻尼器。 分别在上述管道变形最大的位置施加 ， z向集 中荷载 F=1 0 k N。运用 S A P2 0 0 0软件静力分析后 ， 得到管道模态振 幅最大处受静力 的变形振幅 ， 得出 此处刚度。此方案拟将振动控制在 1 0 IT l m以内。 计算 出上述 管道弯道处 的刚度 和所需阻尼力 ， 见表 1 。 4 2 2 选择型号 根据表 1及管道用双向弹性阻尼体减震阻尼器 样本 ， 所选用阻尼器见表 2 。 a管段模型 b模态1 ( 放大 效果) c模态2 ( 放大效果 ) 图 2 管道模态分析 表 1 管道弯道处的刚度和所需阻尼力 注 ： 括号内字母 为振动 主要方 向。 表 2 选 用的阻尼器数 量 4 2 3 阻尼器的安装 阻尼器 的安装方式如图 3所示。 图 3单支 阻尼器安装方式 阻尼器的安装方式根据现场情况而定 ， 在管道 附近选择强度高且不振动 的建筑结构， 沿受力方 向 与管道相连。 4 3 双向弹性阻尼体减振阻尼器使用效果 阻尼器安装后 ， 通过给水泵再循环投入与退出 试验 ， 作者发现在再循环阀打开与关 闭瞬间管路振 动幅度大幅降低 ， 管道的瞬间最大振幅由原来的 3 0 m m降到 5 6 m m， 同时 ， 管道振动衰减时 间也大幅 降低 ， 在正常运行时， 管路振动完全 ( 下转第 3 6页) 3 6 华 电教 术 第 3 2卷 试验前 7 3 7 7 0 8 6 0 2 5 8 5 5 7 3 5 7 1 5 7 0 5 7 0 试验后 7 6 1 7 5 3 另外 ， 由于气流旋转具有很大的惯性 ， 旋转风量 一 旦确定后 ， 增加反切风量很难改变其旋转方向， 必 须突然将反切风量一次增加至希望值后 ， 调整才可 达到预期的效果 ， 这一结论在实际调整过程 中得到 了很好的验证。 通过燃烧调整 ， 末级过热器 出口管壁温度可以 过热器出 口管壁温度在 6 0 0以下运行是 比较安 全的。 4 防止末级再热器出口管壁温度超标措施 ( 1 ) 锅炉 S O F A燃烧器的调整与机组负荷对应 关系必须按照表 2的要求执行 ， 在调整 S O F A风挡 控制在 6 0 0 以下 ， 大部分时段在 5 9 0以下 ， 末级 板时要一次调整到位 ， 以克服燃烧气流旋转的惯性。 表 2 不同负荷下 S O F A燃烧器调整参数推荐值 ( 2 ) 在机组升 负荷启动磨煤机时， 应提前开启 上部 S O F A燃烧器风门开度， 减负荷时， 也应先减弱 燃烧再降低机组负荷 ， 防止机组升降负荷时煤水 比 失调导致末级过热器管壁温度超限。 5 结论 采用 四角切圆燃烧方式的锅炉， 由于残余旋转 的存在， 其末级过热器一侧受热面管壁温度必然较 高 ， 利用 S O F A燃烧器的反切作用后对壁温分布 的 调整能起到一定的作用 ， 只有在反切风动量达到一 定程度后 ， 才能有效地改变末级再热器 出口管壁温 度的分布。但 S O F A风调节 幅度过大时 ， 烟道中部 的过热器壁温也容易超温。所以， S O F A风调节应力 求坚持“ 提前调整、 力度适当、 甲乙侧兼顾” 的原则。 ( 编辑 ： 王 书平) 作者简 介： 刘晓军( 1 9 7 8 一) ， 男， 湖北监利人， 工程师， 从事 电力生 产技术管理方面的工作 。 肖丽峥 ( 1 9 7 9 一) ， 女 ， 江西南 昌人 ， 工程 师 ， 从事 电厂集 控运行方面的工作 。 ( 上接第 3 3页) 消除。 5 结束语 的振动问题 ， 消除了安全隐患， 提高了机组运行稳定 水平 ， 具有推广应用价值 。 ( 编辑 ： 王书平) 要 譬 。体 篓 阻 ： 作 者 篙iJ 介J i 异 性 能 对 激 扰 型 能 量 突 变 和 低 幅 高 频 与 高 幅 低 频 振 曹志军( 1 9 8 2 -) ， 男， 山东莱芜人， 助理工程师， 从事电 动具有有效的控制能力 ， 解决了给水泵再循环管路 厂热动技术研究方面的工作。