某余热锅炉振动原因分析及处理措施

第 1期 2 0 1 6年 1 月 锅炉制造 B0I LER MANUF ACTURI NG No 1 J a n 2 0 1 6 某余热锅炉振 动原 因分 析及 处理措施 宋永 富 ( 哈 尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 4 6 ) 摘要： 某余热锅炉运行过程中发生振动， 根据振动现象对振动原因进行分析并提出处理措施 。 关键词： 余热锅炉； 振动 ； 卡门涡流 中图分类号 ： T K 2 2 9 文献标识码 ： A 文章编号 ： C N 2 31 2 4 9 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 0 3 4 0 2 An a l y s i s a n d Tr e a t me n t M e a s u r e s Fo r Vi b r a t i o n o f W a s t e He a t Bo i l e r S o n g r o n g f ( H a r b i n B o i l e r C o ， L t d ，H a r b i n 1 5 0 0 4 6 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Vi b r a t i o n o c c u r r e d d u r i n g t h e o p e r a t i o n o f t h e wa s t e h e a t b o i l e r ， a c c o r d i n g i ng t o t h e v i b r a t i o n p he n o me n o n， t h e v i b r a t i o n c a u s e s we r e a n a l y z e d a nd t h e t r e a t me n t me a s u r e s we r e p u t f o u wa r d Ke y wo r ds：W a s t e He a t Bo i l e r ；Vi b r a t i o n ； Ca r me n v o r t e x 0 引 言 某余热锅炉为全炉墙护板结构， 型布置。 烟气从第一竖直烟道底部进入 ， 按 烟气流 向依次 布置高温过热器、 低温过热器 、 水平蒸发器 I， 经 过水平烟道后进人第二烟道， 按烟气 流向依次布 置水平蒸发器、 省煤器 I、 省煤器、 省煤器， 经锅炉出口烟道排出锅炉， 其中过热器及省煤器 受热面为螺旋翅片管。 该余热锅 炉在 运行 过程 中发 生 比较大 的振 动， 为了精确分析振动类型及产生原因， 要求运行 人员对锅炉每层且 四个方向进行振动测试。 1 现场振动情况现象 根据现场振动测试得 出的数据， 振动频率在 3 9 7 H z 左右， 为东西方向振动， 即管束的径向， 振动 幅度达 5 7 m m s ， 振动烈度最大出现在余热锅炉 入 口和省煤器 区域， 省煤器区域。由于振动问题 严重影响到锅炉的安全运行 ， 为了更清楚了解振动 的测试方法及要求， 以免测试的结果偏差较大 ， 不能 反映真实情况， 比如说测试振动的具体位置， 比方说 是在护板上、 通风梁上还是平台上 ， 振动块和测试位 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 92 8 作者简 介： 宋永富， 工作 于哈 尔滨锅炉厂有限责任公司。 置接触是否没有位移偏差等， 这些因素都很大程度 上影响到测试 的数据， 为此专业技术人员专程到现 场观察， 蹲 了解实际运行晴况 ， 掌握资料并就余热 锅炉产生振动的具体原因。 在现场观察振动并了解当初测试的试验时， 发 现原来测试块的安装并没有 固定钉护板上 ， 粘结不 牢， 造成测试的幅度偏大 ， 但测试的振动区域正确； 此外还发现炉内有低频喘振现象， 此现象一般是由 于风机的低频振动频率和烟道驻波频率接近引起的 共振 ， 并发出巨大噪音， 由于锅炉各部分烟气压力测 点不准确， 或不能较好的反映所测压力 的变化， 以及 变化规律， 要求业主对压力表进行整定后观察， 进入 锅炉的烟气是否存在较大的脉动， 如果存在较大烟 气脉动， 则在以后运行过程中要避免。 根据测试和现场考察结果 ， 主要振动 区域在 锅炉深度方向两烟道间的平台区， 集 中体现在省 煤器 I和高温过热器区， 水平标高 7 5 m和9 8 m 层平台振感强， 可能与平台固定强度不够有关 ； 烟 道出口处振动强 ， 主要表现在出 口烟道侧面平 台 震感强烈 ， 其它层侧平台振动不明显 ， 这可能与尾 部出 口烟道的引起有一定的关系。 此外 ， 烟气的卡 门频 率和烟道 的固有频率重 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 宋永富， 等： 某余热锅炉振动原因分析及处理措施 3 5 合也可能引起共振。现场观察到的共振有一些 ， 但不强烈。 2 产 生振 动 的原 因分析 产生振动 的因素非 常多 ， 我们分析主要有 以 下几 方 面原 因 ： 1 ) 根据现场 的振 动测试 ， 若 测试准确 ， 可 以 确定发生的是高频振动， 可能与振动区域的受热 面固定不好有关 ， 部分受热面上 的连扳焊点脱落 或安装过程 中没有焊好 ， 受热面没有形成 一个钢 体 ， 造成受热面管子径向发生晃动引起振动 ； 也可 能是安装尺寸误差造成相邻的两根翅片管翅片距 离过小 ， 运行过程中翅片发生接触而引起振动 ， 还 有可能是发生卡门振动。目 前计算卡门振动理论 及计算方式都是基 于光管来讨论的 ， 对于翅片管 没有资料可循 ， 只能是在光管 的基础上进 行计算 并讨论； 受热面的固定是否牢固也只能等停炉后 检查得知 ； 至于可能存在的安装误差 ， 也需要停炉 后进行检查。 2 ) 低频 喘振 的发 生 ， 是 由于烟气 波动造 成 的， 需要记录炉子各点压力的变化 ， 尽量确保烟气 压力的温度。 3 ) 振动较大的区域 ， 如果存在平 台固定不牢 固， 会产生平台振动强烈。 4 ) 烟道出口处的振动， 可能与烟气变向有 关 ， 若发生烟气流场剧烈变化， 可能会引起局部的 振动较为强烈。 5 ) 若 发生 卡 门共 振 ， 其产 生 的噪音会很 刺 耳 ， 非常响， 用手接触外护板 ， 会感觉到外护板有 较高频率振动 ， 并且随着负荷 的增加 ， 烟气流速的 提高， 卡门共振会从低阶驻波向高阶驻波发展， 其 产生振动振感会越来越强 ， 气压的脉动也会 明显 ， 风机 的电耗会增加 。鉴于发生卡门共振会产生的 现象 ， 本锅炉建议升负荷运行 ， 然后观察振动情况 的变化 ， 是否符合卡门共振现象 。 从理论上讲 ， 卡门涡流产生的自激振动 ， 可产生 任何一阶的驻波， 而实际并非如此。当卡门脱落频 率和烟道声学驻波频率接近或重合时， 不一定会产 生振动， 实际是只有满足一定条件， 才会发生振动 ( 指比较严重的振动， 有较大的噪声) 。例如， 实际运 行中， 有的锅炉管式空预器气室宽度达6- 8 m， 没有 采取设置振隔板， 但其管箱并不振动， 此现象在蛇形 管区域表现得尤为明显， 例如 5 0 M W 等级以上锅 炉， 绝大部分的锅炉省煤器区域 的卡门振动按照计 算结果， 需要加装 2块以上隔板 ， 否则将会震动的的 非常厉害， 而锅炉设计时基本上全部不设置防振隔 板， 实际运行中也基本上没有发生过振动； 一些小容 量的锅炉， 仅有一个管箱， 空气预热器管箱宽度也不 大， 在 i m左右， 设计时设置了防振隔板 ， 但其运行 过程中还是会振动。根据经验， 大型、 中型锅炉的管 式预热器大部分在三阶及以上驻波时起振 ， 而小型 锅炉的空气预热器有时在一阶驻波起振。根据经验 还可以知道， 发生共振关键是卡门涡流的频率， 卡门 脱落频率高则容易振动， 多数强烈振动发生， 卡门脱 落频率大都在6 0 H z以上； 当卡门脱落频率较低， 气 流速度也低， 无法产生大的振动 ； 当卡门涡流频率和 管子固有频率耦合时， 也会产生的振动， 但这种振动 是随机的， 且仅在一定烟气流速下震动， 流速发生变 化振动就消失。总之需要从理论上进行卡门共振计 算， 但其计算并不完全符合实际运行睛 况。 3 振动处理措施 1 ) 对振感强烈区域的平 台进行加 固。 2 ) 停炉后对炉内受热面进行加固固定。 3 ) 锅炉从 调试到运行 ， 没有停炉进行 消缺 ， 建议停炉消缺 ， 查找不足。 4 ) 由于没有翅片管此方面相关的经验， 本锅 炉按光管计算振动 区域 的卡 门频 率， 得出需要加 装至少 i 块隔板 ， 为了保险起见 ， 保守加 2块隔板 防止振动 ， 放振隔板加装见 图 1所示。 图