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摘 要：近几年，我国对火电厂的环保要求越来越高，燃气轮机在国内快速发展，三菱燃机M701F4机组在我国燃机建设中占有较大的比例，该型燃机日常频繁启停，管道内介质工况多变，转动机械跟随变负荷运行。机组运行时，旋转机械的振动、管系的振动和高、中、低旁的投运时，蒸汽在排汽端发出巨大的噪音，相互叠加、传递。热控设备分布、依附在各类管道和机械设备上，长时间的振动，会引起安装底座位移、连接件松脱、缩短控制板卡元器件的工作时间等。本文主要讨论三菱燃机现场主设备的振动对热控设备的危害和应对方法，保证热控设备的效能，旨在为燃机电厂热控设备的管理提供有价值的建议和改进方法。
关键词：燃机电厂；管道振动；旋转机械；热控设备；危害；应对方法
1 前言
管系振动、旋转机械振動和工作介质高速流（水锤、紊流）是燃机电厂常见的振动现象，难以完全消除，长期的振动会导致安装在主设备上的热控测点（探头）连接件松动，热控设备与支架的固定部位发生碰磨，加剧热控设备的失效，引发主设备的故障，降低了燃机运行的安全性和可靠性。管系振动、旋转机械振动均是自激振动，机组启停过程，工质在管道内流速快速变化，旋转机械负载不同，振动频率和幅值也不同，附属的热控设备在安装支撑力和共振力的作用下，轻则在安装孔处渗漏，重则导致机组停运。我公司两台燃机投运以来，因现场设备振动大，造成十几台（个）热控设备故障，经济损失十余万元，振动引起热控设备频繁损坏已成为当前不可忽视的问题。目前，我们采用多种应对方法，增强热控设备与主设备的连接刚度，积极联系机务降低自激振动的幅度和频次，减轻管系振动的传播，保证热控设备工作的稳定性。
2 燃机电厂现场设备振动来源分析
2.1管系振动：来源于工质在管道内的流动和脉动，介质流过弯头、阀门、异型管、热控测点安装开孔，管内会产生自激振动，振动沿着管道扩散，当管内有水汽冲击时更加明显[1]。振动的大小与管系支吊架、介质流速、阻尼、安装元件在管道中的相对位置有关，介质流速变化是振动的主要来源。
2.2旋转机械带起的振动：旋转设备工况良好，机组稳定运行时，设备相对振动平和，极端的情况多发生在设备的启停过程中，泵的水锤或压气机的喘振的振动，危害设备的正常运行，伤及热控设备。振动的大小、持续性与转速、负荷、轴系的润滑度、恶劣工况、轴系的中心对位、介质流速等因素相关[2]。
2.3燃机启停时引起的振动：机组正常运行时频率相对固定，振动在允许范围内。机组启停过程的振动是变频、变幅的，特别是低压缸排汽和各级旁路调阀后紊乱的蒸汽流，产生的振动剧烈，破坏力大[3]。燃机排气段的强迫振动和低压缸排汽段高速汽流，制造出的噪声让人难以忍受[4]。振动大小、作用时间与机组的启动方式、环境温度、各级旁路阀的开度、介质的压力温度流速、主设备的固有频率等因素相关。
3 热控设备现场改进方法和实例
我公司两台三菱M701F4燃机自2017年4月投运以来，至今年5月，按损坏设备的类型分，温度元件12支、压力表计针型阀3只、电（气）动执行机构控制板卡5块、压力表8只、紧固连接件十几处。为了保护设备稳定工作，保证机组安全运行，我们采用以下几种方法。
3.1增加仪表管的固定支架和管卡[5]。改变仪表管的振动频率，减缓振动沿管路传播，现场安装空间条件具备的，可将热控设备的位置迁移至低振动区域。此方法已应用在燃机顶轴油泵、控制油泵、燃气压力变送器控制柜内等部位。
3.2改变温度元件的安装方式。将高振动区域的温度元件安装方式由热套式改为卡套式[5]，消除热电偶芯弹簧力和管系的共振、蒸汽流激振。现场发现，强烈的振动引起测点芯引线根部断裂、接线瓷盘破碎，见图1左上。安装方式的改变还能防止竖直朝上的位置破碎的零部件落入温度元件的安装孔内。此改进方案主要应用在余热锅炉主汽温度、燃机高（中）压旁路出口温度、TCA（燃机透平空气冷却系统）至凝汽器回水温度等位置。图1的左下和右侧图是TCA（燃机透平空气冷却系统）至凝汽器回水温度测点改进前后对比，延长的铠装尾端还能减缓振动，防止安装盲管磨损后，内部高温高压蒸汽从测点芯喷出。
3.3电（气）动执行机构控制单元和机械驱动单元的分体分设。提高振动大区域执行机构的抗震能力，将仪用空气至气动执行机构的刚性连接改为不锈钢气源软管扰性连接，增大气动执行机构自由振动的裕度，消除刚性连接对执行机构的拉扯力，新加装气动执行机构与气动控制组件支撑座，防止管道大幅激振造成连接件折断。图2左上：长期振动引发高旁压力调阀气动组件在运行中断裂。图2右侧两图：执行机构改造前后的对比图。
实现电动执行机构控制单元与电动输出机构分体安装，两者之间通过线缆连接，保持原有的电气特性。分设后，管系震荡不直接作用执行机构控制板卡连接件和电子元器件，另一好处是控制单元能够工作在振动小、环境温度较低的场所[5]，延长了电子元器件的使用寿命。燃机现场高振动区域的气动执行机构和电动执行机构改进后，效果良好。图3：电动执行机构的分体安装的前后对比。
3.4连接件螺纹硅酮胶或生漆胶封，防止振动引起螺口退行松动。主要应用于燃机润滑油系统、控制油系统、天然气系统和空气系统的热控设备。
4 结束语
燃机振动大区域的热控温度测点、压力表计、执行器等设备的减振措施的落实，增强了热控设备抵御现场振动的能力，要想根本解决问题，需相关专业的配合，总结有以下几种做法：
（1）振动大管道上的温度测点由热套式改为卡套连接，因为测点插深的变化，可能会使测量精度略有下降，但大幅提高了温度测点的使用寿命。增加仪表管的支吊架和管卡可减缓管系振动的传播。连接件螺纹涂硅酮胶或生漆，能防止螺口松动。
（2）执行机构的控制单元与电动输出机构分体安装，要保证电气性能和设备的连接密封，改动时，要充分考虑各专业检修的便利，分体安装是消除振动效果较好的方法。
（3）管道和旋转机械是振动的主要来源，要联合相关专业，降低管道和旋转机械振动幅度和剧烈振动的频次，减少振动来源，减轻现场主设备的振动对热控设备的伤害。要邀请设备制造厂研制耐震、适应燃机现场工况的热控设备，降低检修人员的劳动强度和检修费用。
参考文献：
[1] 赵星海，翟松，彭龙飞，邢景伟，辛国华.火电厂管系振动原因分析及减振方法.锅炉技术，2015，1第44卷第1期：67-70.
[2] 刘常武.高压给水泵振动原因分析及预防措施.内蒙古电力技术，2000，第18卷第2期：40-41.
[3] 鲁子晶.火电厂汽轮机辅机常见故障及检修方法研究[J].机电信息，2011，36：104-105.
[4] 董建国，田剑波.燃气轮机的振动故障分析.燃气轮机技术，2004，6第17卷第2期：62-63.
[5] 中华人民共和国电力行业标准（DL5190.4-2012）电力建设施工技术规范·第4部分：热工仪表及控制装置：2-4，17-20，33-36.
作者简介：
张东良（1970.11-），汉，男，江苏丹阳人，本科，工程师，江苏华电扬州发电有限公司，研究方向是：火电热控。
关键词：燃机电厂；管道振动；旋转机械；热控设备；危害；应对方法
1 前言
管系振动、旋转机械振動和工作介质高速流（水锤、紊流）是燃机电厂常见的振动现象，难以完全消除，长期的振动会导致安装在主设备上的热控测点（探头）连接件松动，热控设备与支架的固定部位发生碰磨，加剧热控设备的失效，引发主设备的故障，降低了燃机运行的安全性和可靠性。管系振动、旋转机械振动均是自激振动，机组启停过程，工质在管道内流速快速变化，旋转机械负载不同，振动频率和幅值也不同，附属的热控设备在安装支撑力和共振力的作用下，轻则在安装孔处渗漏，重则导致机组停运。我公司两台燃机投运以来，因现场设备振动大，造成十几台（个）热控设备故障，经济损失十余万元，振动引起热控设备频繁损坏已成为当前不可忽视的问题。目前，我们采用多种应对方法，增强热控设备与主设备的连接刚度，积极联系机务降低自激振动的幅度和频次，减轻管系振动的传播，保证热控设备工作的稳定性。
2 燃机电厂现场设备振动来源分析
2.1管系振动：来源于工质在管道内的流动和脉动，介质流过弯头、阀门、异型管、热控测点安装开孔，管内会产生自激振动，振动沿着管道扩散，当管内有水汽冲击时更加明显[1]。振动的大小与管系支吊架、介质流速、阻尼、安装元件在管道中的相对位置有关，介质流速变化是振动的主要来源。
2.2旋转机械带起的振动：旋转设备工况良好，机组稳定运行时，设备相对振动平和，极端的情况多发生在设备的启停过程中，泵的水锤或压气机的喘振的振动，危害设备的正常运行，伤及热控设备。振动的大小、持续性与转速、负荷、轴系的润滑度、恶劣工况、轴系的中心对位、介质流速等因素相关[2]。
2.3燃机启停时引起的振动：机组正常运行时频率相对固定，振动在允许范围内。机组启停过程的振动是变频、变幅的，特别是低压缸排汽和各级旁路调阀后紊乱的蒸汽流，产生的振动剧烈，破坏力大[3]。燃机排气段的强迫振动和低压缸排汽段高速汽流，制造出的噪声让人难以忍受[4]。振动大小、作用时间与机组的启动方式、环境温度、各级旁路阀的开度、介质的压力温度流速、主设备的固有频率等因素相关。
3 热控设备现场改进方法和实例
我公司两台三菱M701F4燃机自2017年4月投运以来，至今年5月，按损坏设备的类型分，温度元件12支、压力表计针型阀3只、电（气）动执行机构控制板卡5块、压力表8只、紧固连接件十几处。为了保护设备稳定工作，保证机组安全运行，我们采用以下几种方法。
3.1增加仪表管的固定支架和管卡[5]。改变仪表管的振动频率，减缓振动沿管路传播，现场安装空间条件具备的，可将热控设备的位置迁移至低振动区域。此方法已应用在燃机顶轴油泵、控制油泵、燃气压力变送器控制柜内等部位。
3.2改变温度元件的安装方式。将高振动区域的温度元件安装方式由热套式改为卡套式[5]，消除热电偶芯弹簧力和管系的共振、蒸汽流激振。现场发现，强烈的振动引起测点芯引线根部断裂、接线瓷盘破碎，见图1左上。安装方式的改变还能防止竖直朝上的位置破碎的零部件落入温度元件的安装孔内。此改进方案主要应用在余热锅炉主汽温度、燃机高（中）压旁路出口温度、TCA（燃机透平空气冷却系统）至凝汽器回水温度等位置。图1的左下和右侧图是TCA（燃机透平空气冷却系统）至凝汽器回水温度测点改进前后对比，延长的铠装尾端还能减缓振动，防止安装盲管磨损后，内部高温高压蒸汽从测点芯喷出。
3.3电（气）动执行机构控制单元和机械驱动单元的分体分设。提高振动大区域执行机构的抗震能力，将仪用空气至气动执行机构的刚性连接改为不锈钢气源软管扰性连接，增大气动执行机构自由振动的裕度，消除刚性连接对执行机构的拉扯力，新加装气动执行机构与气动控制组件支撑座，防止管道大幅激振造成连接件折断。图2左上：长期振动引发高旁压力调阀气动组件在运行中断裂。图2右侧两图：执行机构改造前后的对比图。
实现电动执行机构控制单元与电动输出机构分体安装，两者之间通过线缆连接，保持原有的电气特性。分设后，管系震荡不直接作用执行机构控制板卡连接件和电子元器件，另一好处是控制单元能够工作在振动小、环境温度较低的场所[5]，延长了电子元器件的使用寿命。燃机现场高振动区域的气动执行机构和电动执行机构改进后，效果良好。图3：电动执行机构的分体安装的前后对比。
3.4连接件螺纹硅酮胶或生漆胶封，防止振动引起螺口退行松动。主要应用于燃机润滑油系统、控制油系统、天然气系统和空气系统的热控设备。
4 结束语
燃机振动大区域的热控温度测点、压力表计、执行器等设备的减振措施的落实，增强了热控设备抵御现场振动的能力，要想根本解决问题，需相关专业的配合，总结有以下几种做法：
（1）振动大管道上的温度测点由热套式改为卡套连接，因为测点插深的变化，可能会使测量精度略有下降，但大幅提高了温度测点的使用寿命。增加仪表管的支吊架和管卡可减缓管系振动的传播。连接件螺纹涂硅酮胶或生漆，能防止螺口松动。
（2）执行机构的控制单元与电动输出机构分体安装，要保证电气性能和设备的连接密封，改动时，要充分考虑各专业检修的便利，分体安装是消除振动效果较好的方法。
（3）管道和旋转机械是振动的主要来源，要联合相关专业，降低管道和旋转机械振动幅度和剧烈振动的频次，减少振动来源，减轻现场主设备的振动对热控设备的伤害。要邀请设备制造厂研制耐震、适应燃机现场工况的热控设备，降低检修人员的劳动强度和检修费用。
参考文献：
[1] 赵星海，翟松，彭龙飞，邢景伟，辛国华.火电厂管系振动原因分析及减振方法.锅炉技术，2015，1第44卷第1期：67-70.
[2] 刘常武.高压给水泵振动原因分析及预防措施.内蒙古电力技术，2000，第18卷第2期：40-41.
[3] 鲁子晶.火电厂汽轮机辅机常见故障及检修方法研究[J].机电信息，2011，36：104-105.
[4] 董建国，田剑波.燃气轮机的振动故障分析.燃气轮机技术，2004，6第17卷第2期：62-63.
[5] 中华人民共和国电力行业标准（DL5190.4-2012）电力建设施工技术规范·第4部分：热工仪表及控制装置：2-4，17-20，33-36.
作者简介：
张东良（1970.11-），汉，男，江苏丹阳人，本科，工程师，江苏华电扬州发电有限公司，研究方向是：火电热控。