CAESARⅡ在火电厂蒸汽管道振动分析中的应用.pdf

2 0 1 5年第 4期 上海电力 2 3 C A E S A R I I 在火电厂蒸汽管道振动分析中的应用 张艳 飞 ， 王英军 ， 陈 浩 内蒙古电力科学研究院 金属所， 呼和浩特0 1 O 0 2 0 摘要 结合 C A E S A RⅡ分析结果和振动测试数据， 分析锅炉冷屏管道振动的原因是管道支吊架布置不合理、 管道一阶固有频率低 ， 之后采取有效措施解决了管道振动故障。在国内首次使用 C A E S A RⅡ谐振分析模块模 拟计算了冷屏管道对蒸汽压力脉动载荷激励的位移响应， 为现场快速分析管道振动频率 、 振幅和激振力关系 提供了参考。 关键词 C A E S A RⅡ； 管道振动； 固有频率； 谐振分析 ； 压力脉动 中图分 类号 T K 2 2 文献标志码 A 0 引言 火电厂汽水管道振动故障不仅降低管道和相 连设备 的使用寿命 ， 并且危及机组运行安全 和运 行人员的生命安全。国内亚临界 、 超临界机组均 发生过管道 振 动 故 障L 1 引。管道 应 力分 析 软件 C A E S A RⅡ能够对管道进 行静态载荷分 析、 动态 载荷分析。但是 ， 使用 C A E S A RⅡ的动态分 析功 能应用于化工 、 石油行业往复式压缩机管道振动 的相关研究应用较 多， 而将 C A E S A RⅡ动态 分析 功能应用于火力发 电厂承压振动方面的研究应用 仅体现在脉冲类瞬态载荷， 如安全阀载荷、 水锤载 荷 、 汽锤载 荷、 地震等 方面。如文献 [ 4] 和文 献 [ 5 ] 分析了 C A E S A RⅡ对火电厂主蒸汽管道和再 热蒸汽管道进行安全阀排汽反力 、 汽锤力等力学 计算和瞬时动态载荷分析。 目 前， 公开文献中， 未见使用 C A E S A RⅡ在稳 态载荷下研究 分析管道振动 的报道。本文 使用 C A E S A RⅡ的动态分析功能对火 电厂蒸汽管道稳 态振动进行模拟计算 ， 利用计算 结果对管道振动 提供治理措施参考。 1 管道振动原因分析 、 截止到 2 0 1 4年 0 8月 ， 型号为 S G - 6 9 0 ／ 1 3 ． 7 - M4 5 1的超 高 压 循 环 流 化 床 锅 炉 累 计 运 行 3 9 0 0 0 h 。该锅炉过热器 中隔墙 出口集箱与屏式过 热器人 口集箱 由 2根 对称 布置 的管 道 规格 为 3 2 4 2 5 mm、 材质为 S A ． 1 0 6 C 连接 。中隔墙 至屏式过热器连接管道 以下简称冷屏管道 工 作 温 度 为 3 5 8 o 【 ， 工 作 压 力 1 4 ． 3 4 MP a 。运 行 中 ， 该管道标 高 2 9 3 0 0 mm 的水 平段存 在 振动 故障。 1 ． 1 静力分析 支吊架具有承受管道重力荷载、 压力荷载 、 位 移荷载 、 风荷载、 地震荷载、 冲击荷载 、 机械振动荷 载作用 ， 同时具有合理约束管道位移 、 限制管道接 口对所连接设备的推力和扭矩 、 增加管道的稳 定 以及防止管道振动等功能。 冷屏管道支 吊架布 置见 图 1 。图 1中， 1 、 2 、 桶 一 样 l 1 、 1 5 、 1 6为弹簧 吊架 ， 3 、 1 4为刚性 吊架， 槲 、 5 、 1 2 、 1 3为径 向限位装置。弹簧吊 架 、 刚性 吊架 和限位装置的冷态 、 热态状 态均正 常。 Y 图 1 冷屏管道 支吊架 布置轴测 图 鉴于冷屏管道对称布置 ， 因此使用 C A E S A R Ⅱ对 A侧冷屏管道 进行静力计算 ， 模型见 图 2 。 经计算 ， 管道 的最大一次应力 为其允许值 的 3 8 ． 3 ％ ， 最大二次应力为其允许应力 的 2 0 ． 1 ％， 均能 够满足安全运行要求 。冷屏管道关键节点热态位 移值见表 1 。 2 0 1 5 年第4期 上海电力 2 7 低压开关重复跳 闸预防及故障电缆 快速识别装置的研制 闫贻 鹏 国网上海市电力公司 青浦供电公司， 上海2 0 1 7 0 0 摘要 为降低低压开关重复跳闸的次数 ， 并提高含有分支箱节点的低压电缆抢修效率。本文提出了一种新 型装置， 该套装置可在用电负荷高峰期或者开关跳闸后未发现故障时， 装设在分支箱内的电缆上一定时间， 监 测电缆的运行情况， 进而预防负荷超容引起的重复跳闸， 以及在开关跳闸发生后能快速识别故障电缆。最后 通过实验室试验和现场试验， 证明了本装置可达到预期效果， 具有较好的应用前景和推广价值。 关键词 低压开关重复跳闸； 负荷超容； 识别故障电缆； 抢修效率 中图分类号 T M 5 6 4 文献标 志码 B 0 引言 随着社会生活水平的不断提升 ， 低压用户对 供电可靠性、 停电时间的要求也越来越高。为适 应社会发展 ， 美化城市环境 ， 在工矿企业 、 街道 、 住 宅区等用户密集区， 低压电缆 已成为 目前低压 网 络的首选方式D - 2 ] 。 1 原 因分析 然而 ， 根据对上海青浦地 区 2 0 1 l 0 l 3这三 年来 出线为低压 电缆的开关跳闸 非计 划跳闸 数据统计分析 ， 可 以发现每年都会发生大量的低 压开关跳闸事件 ， 其 中又有相 当一部分为重复跳 闸， 如表 1所示 ， 即几次跳闸集 中在一个 台区或是 一 条低压线路上。 表 1 上海市青浦 区低压开关跳 闸统计 表 6 冷屏 管道 振动治理后固有频率 阶次 1 2 3 4 5 匣 查塑 旦 兰 竺 旦 垒 表7 冷屏管道 x向振动测试 测点位置 A B C D E 振动幅值／ m m 0 ． 7 0 4 0 ． 7 8 1 0 ． 8 8 7 0 ． 7 6 9 0 ． 7 7 3 些笪垩鏖 竺 竺 塑 竺 竺 兰 3 结语 结合有限元计算 和现场测试 结果 ， 查明过热 器冷屏管道振动原因为管道支 吊架布置不合理 、 管道一阶固有频率低 ， 并采取改变管道约束 、 刚性 和增加阻尼的措施解决 了管道振动故障。 在国内， 首次使用 C A E S A R l I 谐振分 析功能 对火 电厂蒸汽管道压力脉动载荷进行激振力 、 激 振频率和位移响应分析 ， 并通过与振动测试结果 对 比验证 了其模拟结果 的有效性和正确性 。对管 道系统进行数值分析可以提高管道振动分析的效 率和便利性 ， 是对试验方法的补充 。 参考文献 [ 1 ] 邓广发 ， 张超群 ， 董强 ， 等． 发电厂给水管道振动 的原 因分 析及消除[ J ] ． 电机工程， 2 0 0 4 ， 2 3 3 3 6 - 3 7 ． [ 2] 张广成 ， 张都清． 再 热冷段 管道 振动原 因分析 及改造 措施 [ J ] ． 华北电力技术 ， 2 0 0 6 ， 7 3 5 8 ． [ 3 ] 唐璐 ， 李英 ， 仇云林． 1 0 0 0 MW 超超临界机组凝结水再 循环管道振动原 因分 析及 治理 [ J ] ． 电力科学与工程， 2 0 1 1 ， 2 7 2 7 3 _ 7 4 ． [ 4 ] 郑秀明， 刘赞． 使用 C A E S A R I I 对火电厂主蒸汽管道的动 态分析[ J ] ． 吉林电力， 2 0 1 l ， 3 9 3 1 - 3 ． [ 5 ] 肖慧杰 ， 银 中坚 ， 刘 立新． C AE S A R l I 软件在 火电厂 再热蒸 汽管道设计中的应用 [ J ] ． 内蒙古电力技术 ， 2 0 1 0 ， 2 8 2 5 4 ． 收稿日期 2 0 1 5 - 0 1 - 2 0 作者简介 张艳飞 1 9 8 1 - ， 男， 硕士， 高级工程师， 从事无 损探伤 、 焊接 、 失效分析工作。