高旁阀振动消除分析案例一则

近期看到一篇关于蒸汽旁路振动治理的文章，虽然是 2000 年的文章，但个人觉得仍有较高的参考价值，本期和大家分享一下。

原文名称： VIBRATION OF A HIGH-PRESSURE PIPING SYSTEMDUE TO FLOW IN A SPHERICAL ELBOW

作者： Ziada S , Sperling H , Fisker H

（如果需要原文，可以加我微信）

1.背景

一火电站蒸汽旁路（高旁）在运行过程中存在严重的 噪声及振动超标 问题，振动导致一些小的支路管（水压试验管）在运行不到 24 小时就出现了 疲劳断裂 。旁路阀虽然只有在甩负荷等特殊工况下才投用，但对汽轮机的作用非常重要，所以这样的振动无法接受。

相关主要管线布置如下图所示，这里要重点强调一下 蒸汽在进入旁路阀之前需要经过一个球形弯头 （这个结构曾经在高磨损管线弯头中进行过推广使用，但传说使用效果非常一般，不过现在在网上还是能搜到相关的耐磨产品）

该高压旁路阀由 CCI 设计制造 (DRE-125) ，主体结构如下图所示，该阀为 流开 结构，减温水直接通过导向套进入，减温水与高温蒸汽混合后 通过多孔笼套进入阀门出口 。实际操作工况：入口 250bar 560 ℃出口 50bar 300 ℃单阀最大流量 150kg/s

  该阀阀瓣采用： “低噪声”导向阀塞 ，如下图所示 ( 需要指出该阀在其他电站中有大量应用但并没有发生明显振动问题 )

实际应用过程中当入口 压力超过 80bar ，阀门开高超过 65% ，在 4KHz 附近会出现明显的振动和噪声 。

2.分析过程

通过对现场阀门的流量、振动等情况进测试得出如下结论：

①    在 4KHz 附近存在一个明显的特征振动频率

②    上游流速达到某一定值后就会出现振动，与阀出口流量无关（喷水量不同 导致出口流速会有变化）

③    激励源在管线上游

④    噪声激励非主要原因，但可能对振动起到强化作用

⑤    为了验证阀门本身是否为振动源， CCI 进行了如下的结构改进试验，其中最主要的变动为 在介质接触水之前增加了一侧多孔套，并将阀塞改为常见流线锥形结构。但实际结果是 振动变的更加严重 ！

⑥    通过试验发现球形弯头能够产生 3.8KHz 的振动激励，试验结果如下图所示：

3.解决方案

取消球形弯头结构 ，变更后结构如下图（可以对比图 1 ）， 振动得到有效降低

4. 结论

①     球型弯头可能会产生激励源，慎用；

②    不是所有的振动都是阀门造成的；

③     不是每次增加多孔套就能够消除振动；

④    振动过程非常复杂需要从结构、噪声、湍流程度等多方面综合考虑；

⑤    不要迷信国外产品，国外产品的性能提升也经历了很多曲折，阀门用户、设计单位、阀门厂家必须互相支持，才能实现高端阀门的国产化。

（偶尔弯道超车是可能的，但将所有的胜利寄希望于弯道，可能搭上的是整个比赛生涯！！！）

（如上就是本期的主要内容）

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