引言电站锅炉的高智能、大容量、优参数发展方向，决定了锅炉炉膛、烟道尺寸及烟气流速的不断增大，烟气高流速带来机组烟道激振或共振问题频繁发生。烟道激振或共振问题的发生，不仅对周遭环境产生噪音污染，更深刻地影响着机组的安全、高效运行。已有研究结合高速烟气流经受热面管束时，卡门涡流周期性脱落规律详细分析了锅炉尾部烟道振动机理[1-3]。文献[4-10]通过振动参数调取、振动测试结果，分析烟道振动主因，并提出烟道内导叶安装、钢梁加固、隔板加装等解决措施。章华熔[11]等进行烟道流场优化，消除烟道振动研究。目前结合振动测试与烟道驻波频率计算寻找烟道激振或共振问题根源尚不多见。某1 000 MW燃煤机组锅炉型号为HG-2913/29.3-YM2。该机组为超超临界变压直流、一次中间再热、半露天布置、干式排渣、全悬吊结构Π型炉，锅炉烟气经空气预热器、布袋除尘器、引风机、低温省煤器、湿法脱硫后进入烟囱，排至大气。从投产至今，80%BRL以上负荷引风机出口至脱硫入口段烟道剧烈振动，烟道振动带来风机振动、低温省煤气器磨损泄漏等问题，给机组安全、高效、可持续运行带来巨大威胁。1测试及原因分析1.1振动测试锅炉主要设计参数如表1所示。为查找引风机出口至脱硫入口段烟道振动原因，机组920~930 MW负荷工况下，结合现场情况，采用SK4432型振动测试分析仪，对该段右侧烟道进行振动测试，振动测点布置在烟道的测孔法兰上或拆除烟道保温层后的烟道外壁上，测试位如图1所示，测得典型振动叠加图谱如图2所示。根据各部位振动幅度大小，判断机组80%ECR以上负荷引风机出口烟道的振动重点集中在引风机出口、低温省煤器本体处，920~930 MW负荷振动频率落在61.3 Hz和61.4 Hz，其中位置7最大振幅达105 μm。结合测试过程中的振动幅度动态叠加、增大现象，判断引风机出口烟道振动大可能是共振造成。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.08.018.T001表1锅炉主要设计参数名称锅炉最大连续蒸发量BMCR锅炉额定工况BRL过热蒸汽流量/（t/h）2 9132 828.2过热蒸汽出口压力/MPa（g）29.329.22过热蒸汽出口温度/℃605605再热蒸汽流量/（t/h）2 384.52 311.0再热器进口蒸汽压力/MPa（g）5.9975.806再热器出口蒸汽压力/MPa（g）5.7475.565再热器进口蒸汽温度/℃360355.6再热器出口蒸汽温度/℃623623省煤器进口给水温度/℃304.9302.7图1引风机出口至脱硫塔入口测振位置示意10.3969/j.issn.1004-7948.2021.08.018.F1a1（a）引风机出口水平段10.3969/j.issn.1004-7948.2021.08.018.F1a2（b）低位省煤器处图2典型振动幅度叠加示意图10.3969/j.issn.1004-7948.2021.08.018.F2a1（a）测点1振动测试结果10.3969/j.issn.1004-7948.2021.08.018.F2a2（b）测点6振动测试结果1.2原因分析烟道激振或共振问题的发生，一部分原因是烟道固有声学频率与烟气流经受热面管束（光管）产生的卡门涡流周期性脱落频率成整数倍关系，还有一部分原因是烟道支撑或导流板安装松动或磨损。为寻找该机组80%BRL以上负荷引风机出口烟道振动问题的原因，首先对振幅明显偏大的烟道段进行烟道固有声学频率计算，fz计算公式为：fz=n2×cH （1）式中：c——某一温度下烟气介质中的声速，m/s；n——一个整数，可取1，2，3…；H——烟道自身高度，m。某一温度下烟气介质中声速c计算公式为：c=KRT （2）式中：K——烟气绝热指数，取K=1.33；R——烟气的气体常数，取R=276 J/(kg·K)；T——气体热力学温度，K。查询相关设备及烟道图纸，引风机出口水平烟道高度为7 000 mm、低温省煤器处烟道高度为12 810 mm。机组930 MW负荷引风机出口烟道各部位振动测试时，引风机出口水平烟道烟气平均温度为131.25 ℃，省煤器处烟气平均温度为130.79 ℃。将上述参数带入式（1）、式（2）后，求得引风机出口水平段高度方向上烟道固有声学频率的二阶谐波频率为55.09 Hz，低温省煤器处高度方向上烟道固有声学频率的四阶谐波频率为60.23 Hz，与实测61.3 Hz的比值分别为0.90、0.98。查询资料可知，当烟道的激振频率与烟道固有声学频率的某阶谐波频率比值k落在0.8~1.2之间，烟道就会发生声学共振。计算结果表明，该机组80%BRL以上负荷引风机出口烟道振动为声学共振。2治理方案减小烟道高度可以有效提高烟道固有声学频率。引风机出口水平烟道、低温省煤器处烟道高度方向加装隔板可以有效解决共振问题。低温省煤器处隔板安装方法示意如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.08.018.F003图3低温省煤器处隔板安装方法示意为避免不同间隔烟道的固有声频率出现重合，将烟道中心线单侧加装隔板的间距进行差异化设置，使得相邻间隔的烟道振动互相阻碍。引风机出口水平烟道和低温省煤器处烟道加装隔板后，各间隔的烟道固有声学频率计算结果如表2所示。从表2看出，隔板加装后引风机出口烟道各间隔固有声学频率均在100 Hz以上，为实测共振频率61.3 Hz的1.63倍。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.08.018.T002表2隔板加装后各间隔固有声学频率计算结果位置间隔声学驻波频率水平烟道上壁至上层隔板101.49上层至中层隔板120.52中层至下层隔板107.13下层隔板至水平烟道下壁113.43低省处烟道上壁至第一层隔板104.17第一层至第二层隔板102.46第二层至第三层隔板110.13第三层至第四层隔板104.17第四层至第五层隔板110.13第五层至第六层隔板102.46第六层隔板至低省处烟道下壁104.17Hz3隔板加装前后结果对比对引风机出口水平段及低温省煤器本体烟道进行隔板加装后，机组1 000 MW负荷下烟道振动测试结果如表3所示。引风机出口烟道各部位振动频率由加装隔板前的61.3 Hz和61.4 Hz两个主要频率，分散为加装隔板后的6.88~204 Hz。振动幅度最大值已由隔板加装前的105.0 μm减小至加装隔板后的12.6 μm。综合隔板加装前后引风机出口烟道振动频率和振动幅度测量结果判断，引风机出口烟道高负荷振动问题已得到解决。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.08.018.T003表3隔板加装前后各部位振动测试结果对比测量位置振幅最大值/μm振幅最大时频率/Hz加装前加装后加装前加装后出口水平段60.87.1161.46.8884.112.661.328.866.612.361.3/61.619.4低省入口25.44.2161.4204低省处34.64.261.410.053.35.0761.410.0105.02.7261.410.0低省出口膨胀节前44.69.2261.49.384结语针对某1 000 MW机组80%BRL以上负荷引风机出口风道振动问题，结合烟道振动测试和声学驻波频率计算，分析确定某1 000 MW机组高负荷引风机出口烟道振动原因。提出加装隔板改变烟道驻波频率、使其远离实测共振频率的方案。加装隔板后引风机出口烟道振动频率由加装隔板前的61.3 Hz和61.4 Hz两个主要频率分散为加装隔板后的6.88~204 Hz；振幅最大值由加装隔板前的105.0 μm减小至加装隔板后的12.6 μm，烟道振动问题得到根本解决。该案例为大型电站锅炉烟道振动问题的解决提供参照。