发电厂锅炉水平烟道和后竖井附近振动及主蒸汽管异音检查分析

发电厂锅炉水平烟道和后竖井附近振动及主蒸汽管异音检查分析与处理某年3月某发电厂8号锅炉水平烟道到后竖井附近运行中振动大和8号炉右侧主蒸汽管周围出现异常声音，电科院技术人员通过现场观察和资料分析，提出了分析结果和意见。

1.设备概况
8号炉为亚临界参数、四角切圆燃烧、自然循环汽包炉。

单炉膛п型露天布置，燃用烟煤，一次中间再热，平衡通风、固态排渣，全钢架、全悬吊结构，炉顶带金属防雨罩。

锅炉型号为DG1025/18.2-Ⅱ4，膜式水冷壁与其上部的折焰角形成炉膛，水冷壁的高热负荷区采用内螺纹管。

炉膛断面尺寸为13335 mm×12829mm，顶棚管中心线标高为61000mm，水冷壁下集箱标高为6500mm，汽包中心线标高65000mm。

在炉膛上部前墙及两侧墙靠水冷壁向火侧布置有壁式再热器，炉膛出口处布置有全大屏和后屏过热器，水平烟道内沿烟气流向布置有中温再热器、高温再热器和高温过热器，后竖井烟道内布置有低温过热器和省煤器，尾部烟道布置2台三分仓回转式空气预热器，过热器管道围成了锅炉水平烟道及后竖井转向室，形成了包敷管过热器。

为了满足环保要求，在省煤器与空气预热器之间布置了干法烟气脱硝系统，在Ⅱ级引风机前布置了半干法烟气脱硫系统。

8号机组于2007年5月通过168小时连续试运，进入试生产。

2.现场检查情况
2.1 主蒸汽管附近异音的检查情况
在机组负荷270MW时对主蒸汽管附近的异音进行检查，首先检查主要集中在电厂反映声音较大的电梯6层和7层的主蒸汽管附近，发现现场存在2种异音，第一种异音是高频振动产生的较尖锐的声音，并且声音较大，充斥整个锅炉房而难以准确判断来源。

第二种是在汽机房经常可以听到的汽流声，但是受第一种声音的干扰，不容易判断噪音的来源。

经查找，主给水操作平台附近、过再热器减温水取样管附近、过再热器减温水操作平台附近，以及主给水平台附近的钢梁有触电般的强烈高频振感。

当时在DCS操作盘上显示各减温水门全关，后在降负荷
过程中A侧二级过热器减温水门由-0.63%逐渐打开至24%的过程中，高频异音消失，同时主给水操作台附近钢梁高频振动消失。

在高频异音消失后再次到主蒸汽管附近听取第二种异音，感觉第二种异音在电梯6层和7层的主蒸汽管附近较大，且感觉来至主蒸汽管内。

同时观察在附近该段蒸汽管上并没有疏水取样等其它小管。

图1 A侧尾部垂直刚性梁
2.2 锅炉水平烟道振动检查
当锅炉负荷从230MW升到270MW时的过程中对8号炉进行检查，发现水平烟道A侧尾部垂直刚性梁振动较大，振动主要发生在该刚性梁的下部几米，在46.8米平台上的刚性梁尾部振动最大（如图1），刚性梁上部几乎感觉不到振动，由于下部振动带动了附近锅炉设备振动，主要表现在垂直炉墙的方向，属于低频振动，且随着锅炉负荷的提高，有振动逐渐增加的趋势，在270MW负荷时振动频率在每分钟20到30次左右，在振动最大部位的振幅在2mm到5mm左右。

B侧尾部垂直刚性梁几乎感觉不到振动，在230MW 负荷时，炉型完全相同的9号锅炉水平烟道B侧尾部垂直刚性梁也几乎感觉不到振动，9号锅炉水平烟道A侧尾部垂直刚性梁只有非常轻微的振动。

据了解，2009年初8号锅炉进行了大修，在大修前8号锅炉水平烟道A、B侧尾部垂直刚性梁振动幅度更大，后根据锅炉厂的建议对垂直刚性梁的销轴垫板全部更换，并对垂直刚性梁限位装置进行调整，使尾部垂直刚性梁的各安装参数达到设计值，检修后8号炉A侧振动已经比大修前减小，而B侧振动已经消失。

3.原因分析
3.1主蒸汽管附近异音分析
第一种高频异音主要来至A侧二级过热器减温水调门，由于该减温水调门零位未调好，在各个减温水调门全关时，在减温水和主蒸汽间压差很高时，减温水发生泄漏并经过该调门，由于该调门的实际开度很小，减温水冲刷该门及在减压扩容过程中产生的频率与附近阀门管道的频率接近产生共振，同时与主给水平台附近梁的频率接近产生高频共振，形成尖锐声音并且使主给水平台附近梁产生触电般的高频振动，因为该声音通过钢梁及空气传播遍布锅炉中上部，在主蒸汽管附近，感觉该声音也很明显，而当打开该减温水调节门后，减温水流量加大，冲刷调节门产生的频率变化，因此不再产生共振，声音和振动同时消失。

对于第二种汽流声，首先排除该段蒸汽管的疏水取样等小管泄漏的原因，因为附近没有该类小管，但注意到该段主蒸汽管上部有一个从水平到垂直的90°转角，主要怀疑为汽流在高速转向过程中形成的涡流共振产生的声音。

由于没有拿到该段管的图纸，如果该段蒸汽管上有焊口，也有可能是由于焊口内部不够光滑而形成的蒸汽涡流共振产生的汽流声。

由于该异音未触发强烈振动，因此判断该异音对锅炉安全运行并不会产生大的影响。

3.2水平烟道振动原因
在燃烧过程中，煤粉火焰通常是靠高温烟气的回流来加热和点燃的，故煤粉火焰在前进过程中常有波动，煤粉火焰着火的这种微小波动也会引起炉膛的压力波动。

尤其是四角切圆燃烧产生的旋流烟气，也会由于送风机、引风机的出力不稳定等某一扰动而产生波动。

如果燃烧过程的这种波动频率与锅炉烟气流程中某区域的炉墙固有频率相近时，将引起该区域的炉墙振动。

由于主要产生振动的刚性梁位置处于水平烟道到后竖井的转角前，在水平烟道内布置有很多对流受热面，烟气流速较高，而在后竖井上部几乎没有布置设备，从水平烟道后部进入后竖井相当是一个喷嘴，同时在燃烧过程中产生的炉膛风压和单位时间的烟气量有波动的情况下，水平烟道内压力与进入竖井的烟气流速相应发生较大的波动，进一步加剧了燃烧脉动产生的波动，并直接导致水平烟道局部产生机械晃动，这个晃动直接作用于固定它的垂直刚性梁，导致了该刚性梁的低频振动。

而从该处的刚性梁总体结构看，垂直刚性梁通过与水平梁的相互支撑形成框架刚性结构，起到保护炉墙的目的，但是该垂直刚性梁下端受到水平梁的支撑不够，同时由于垂
直梁很长，下端的刚性也变弱，因此在刚性最弱的梁的下端产生最大的振动。

注意到8号炉B侧和9号炉B侧尾部垂直刚性梁几乎没有振动，9号炉A侧尾部垂直刚性梁仅有微小振动，而8号炉A侧尾部垂直刚性梁振动较大，这说明虽然经过大修对限位装置及与垫板更换，增加了刚性，但8号炉A侧的处理还是不够完善，需要进一步增加刚性。

4.结论及处理
4.1 主蒸汽管附近的第一种异音是由于A侧二级过热器减温水调节门漏流冲刷该阀门及减压扩容过程中产生的振动频率与锅炉阀门、管道及主给水台旁的钢梁共振产生的。

建议重新调整A侧二级过热器减温水调节门零位，防止漏流，消除高频异音。

同时建议检查对应减温水电动门是否联关，是否关闭严密。

4.2 主蒸汽管附近的第二种异音与汽机房内常见的汽流声非常接近，是主蒸汽经过弯头产生的涡流共振或冲刷管内焊缝的不平滑处产生的涡流共振产生的。

建议进一步检查主蒸汽管图纸，查看附近主蒸汽管是否有焊缝，同时由于该声音未产生明显振动，对锅炉影响有限。

4.3水平烟道到后竖井转折处的特殊位置导致水平烟道内压力与进人竖井的烟气流速在该处发生较大的波动，这与燃烧产生的脉动叠加产生更大的扰动，该扰动直接导致水平烟道局部产生机械晃动，这个晃动作用于固定它的尾部垂直刚性梁，导致了该刚性梁的低频振动。

4.4 尾部垂直刚性梁下端受到水平梁的支撑不够，同时由于垂直梁很长，下端的刚性也变弱，因此在刚性最弱的梁的下端产生最大的振动。

4.5 8号炉A侧尾部垂直刚性梁振动经过大修对限位装置及与垫板更换，增加了刚性减少了振动，但与B侧梁及9号炉A、B侧尾部垂直刚性梁比较，仍然振动偏大，需要进一步增加刚性。

4.6 建议再次测量刚性梁的垂直度是否满足要求，如果不满足设计要求需进行处理。

同时检查销轴及垫片的间隙是否满足要求及是否有变形，因为从现场振动情况看间隙似乎还是偏大。

补焊销轴及垫圈，以防振动扩大。

4.7 建议增加两垂直刚性梁间水平刚性梁的截面，即适当增加工字梁或H 型钢的高度和面板的宽度，提高其刚度和稳定性，同时腹板连接板的螺母加装弹簧垫片后拧紧，在热态时再次热紧。

4.8 尽快联系锅炉厂，要求对出现的振动问题提出处理办法，主要考虑如何增加结构刚性。