﻿ 发电机氢冷管道振动分析研究 The Analysis of Generator Hydrogen-Cooled Piping Vibration

Advances in Energy and Power Engineering
Vol.03 No.02(2015), Article ID:15018,5 pages
10.12677/AEPE.2015.32006

The Analysis of Generator Hydrogen-Cooled Piping Vibration

Wuzhuang Yao

Department of Thermoelectric, Tianjin Branch, Sinopec, Tianjin

Email: 530931606@qq.com

Received: Mar. 15th, 2015; accepted: Mar. 25th, 2015; published: Mar. 30th, 2015

ABSTRACT

Generator hydrogen-cooled piping vibration produces great threat to the normal and safe operation of generator and hydrogen-cooled pipeline, furthermore affecting the safety and reliability of the power plant. To ensure the normal and safe operation of the generator, it is necessary to make analysis on the mechanism of hydrogen-cooled pipe vibration. This paper has analyzed the causes of pipeline vibrations and finds that generator vibration transmission and unreasonable piping design are the main cause of hydrogen-cooled piping vibration. The suggestion and measures that are piping exciting force reduction and piping vibration characteristics improvement to control hydrogen-cooled piping vibration are given. The study of this paper can provide technical support for hydrogen-cooled piping vibration treatment work in power plant.

Keywords:Generator Hydrogen-Cooled Pipeline, Vibration, Exciting Force, Vibration Characteristics

Email: 530931606@qq.com

1. 引言

2. 管道振动原理及常见类型

2.1. 振动原理

(1)

2.2. 管道振动常见类型

Figure 1. Mathematical model of piping vibration

2.2.1. 机械振动

1) 转动机械自身振动对管道产生于之频率相应的强迫激励，引起管道的振动响应[3] ；

2) 转动机械的振动频率与管道本身固有频率相等或相近时，可能会导致管道的强烈共振。

2.2.2. 流体脉动

2.2.3. 流体动反力

2.2.4. 汽液两相流

2.2.5. 水锤现象

3. 发电机氢冷管道振动分析

3.1. 发电机振动传递

3.2. 管道设计不合理

1) 由于管道自身结构设计参数不当以及管道的约束条件不合理，使得管道本身的固有频率过低，管道的柔性过大，一旦外部激振力频率或者管道内流体脉动频率与管道固有频率相等或相近，将产生强烈的共振。即使激振力很小，也会引发管道强烈的振动。

(2)

2) 出于对管道的柔性设计，管道布置了许多弯头来改变管道的走向，以确保管道满足其应力需求。管道内流体流经弯头时，一方面由于流体脉动引起作用在管壁的流体动量成周期性脉动状态，引发管道振动，另一方面流体的流动状态在弯头处发生变化，流体的流场发生改变，产生了复杂的激振力作用于管道，引起了管道振动。

(3)

4. 氢冷管道振动对策

4.1. 消减管系的激振力

Figure 2. Mathematical model of piping vibration

4.2. 改善管系的振动特性

4.2.1. 改变管系自身结构

4.2.2. 提高管系结构刚性

1) 管道支吊架的布置应该有固有支、多支少吊[9] 。由于管道吊架实质上只是限制垂直方向上的位移，其灵活性大，所以在振动大的管道上应少用吊架。而支架可设置成限制多方向上位移，其对管道的约束较强。

2) 在管道振动强烈的位置，设置固定支架，可提高刚度从而减小振动。

4.2.3. 增加管系结构阻尼

5. 结论

The Analysis of Generator Hydrogen-Cooled Piping Vibration. 电力与能源进展,02,33-38. doi: 10.12677/AEPE.2015.32006

1. 1. 刘炳全 (2006) 汽水管道振动诊断与评价研究. 内蒙古科技与经济, 19, 62-64.

2. 2. 赵子琴, 李树勋, 徐登伟, 吴寿敬 (2011) 管道振动的减振方案及工程应用. 管道技术与设备, 3, 54-56.

3. 3. 陈敬东 (1995) 振动分析. 抗恶劣环境计算机, 17, 78-79.

4. 4. Stangl, M. (2008) An alternative approach for the analysis of nonlinear vibrations of pipes conveying fluid. Journal of Sound and Vibration, 310, 493-422.

5. 5. 潘军光, 刘宾, 马志强, 安付立, 吴晓俊 (2011) 330 MW机组主蒸汽管道振动分析与治理. 理化检验(物理分册), 4, 232-235

6. 6. 唐永进 (2003) 压力管道应力分析. 中国石化出版社, 北京.

7. 7. 李育清 (2002) 汽轮发电机振动原因分析. 河北煤炭, 4, 9-10.

8. 8. 东北电力设计院 (1996) DL/T 5054-1996火力发电厂汽水管道设计技术规定. 中国电力出版社, 北京.

9. 9. 黄树山 (2007) 定子水补水管线管系振动分析. 全国发电机组技术协作会.全国火电大机组(600MW级)竞赛第11届年会论文集(上册), 全国发电机组技术协作会, 广州, 11.