火電廠蒸汽管道支吊架的檢查與調整

摘 要：介紹了火電廠蒸汽管道支吊架檢查與調整的主要方法，提出了管道支吊架存在的主要失效形式及其調整措施，闡述了支吊架的調整對管道運行安全性的影響。結合管系應力計算可以優(yōu)化調整方案，為支吊架的調整提供了理論依據。通過熱態(tài)的復查來檢驗支吊架調整后是否達到整改的預期目的。

關鍵詞：蒸汽管道；支吊架；檢查；調整

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.164

1 前言

火力發(fā)電廠蒸汽管道多數處于高溫和高壓狀態(tài)下運行，例如火電廠四大管道：主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道和主給水管道。管道經長期運行后，其材質和性能狀況會發(fā)生改變，這直接影響到電廠的安全運行。而通過對支吊架狀態(tài)的檢查與合理的調整，可以消除支吊架存在的直接或間接隱患，改善管道的一次應力與二次應力水平，使管道膨脹自如，從而保障整個電廠的安全可靠運行。

2 支吊架類型與檢查步驟

2.1 支吊架類型

支吊架按照在管道系統(tǒng)中的主要功能和具體體現(xiàn)，可將其分為表1中幾大類。

2.2 支吊架檢查步驟

（1）查閱資料。查閱電廠設計單位所提供的管道安裝圖與其對應管道支吊架設計資料，認真做好記錄。

如該管道有過檢查調整記錄，可以查閱支吊架歷次檢驗報告。針對后續(xù)的軟件應力校核計算，還需要如下基本資料：①管道材質的許用應力、線膨脹系數和彈性模量等；②管道設計運行壓力、溫度以及其幾何尺寸、彎管形狀及尺寸、三通類型及尺寸等；③保溫材料材質、規(guī)格和性能等。

（2）現(xiàn)場進行熱態(tài)和冷態(tài)檢查。①根據設計資料，逐一對每個支吊架進行復核，檢驗其安裝位置，安裝數量、支吊架型號、管部與根部結構、偏裝情況等是否與原設計相符合；②檢查支吊架是否有變形、彎曲和銹蝕等現(xiàn)象；③檢查管道熱膨脹和支吊架熱位移是否有建筑物或其他物件的阻礙等；④檢查支吊架的功能件、連接件、根部和管部等各大部位是否有異常，也需檢查支吊架是否被保溫包裹。

不同類型的支吊架有不同的失效形式，表2為各類型支吊架的常見失效形式。

（3）管系應力計算。管道靜力計算的任務是確定在外載荷（溫度、自重等）作用下，管道的變形、應力分布以及支撐結構的約束反力等，用以求解管道的應力分布，并以此為基礎確定管系的薄弱環(huán)節(jié)或關鍵部位，計算評估管系的使用安全性。通過有限元軟件對管系進行應力計算，復核支吊架配置對管系應力的影響，為支吊架的調整提供有力的理論支持。

管道應力計算，主要是計算管道在內壓、自重和其它外載荷作用下所產生的一次應力和在熱脹、冷縮及位移受約束時所產生的二次應力。以判斷是否滿足管道本身和其連接的設備安全運行要求。

管道在工作狀態(tài)下，由內壓產生的折算應力不得大于鋼材在設計溫度下的許用應力，即：

式中：

—內壓折算應力，；

—設計壓力，；

—管子外徑，；

—管子實測最小壁厚，；

—溫度對計算管子壁厚公式的修正系數；

—許用應力的修正系數；

—考慮腐蝕、磨損和機械強度的附加厚度，；

—鋼材在設計溫度下的許用應力，。

管道在工作狀態(tài)下，有內壓、自重和其他持續(xù)外載荷產生的軸向應力之和（一次應力），必須滿足下式的要求：

式中：

—內壓、自重和其他持續(xù)外載荷所產生的軸向應力之和，；

—設計壓力，；

—應力增強系數；

—管子截面抗彎矩，；

—鋼材在設計溫度下的許用應力，；

—管子外徑，；

—管子內徑，；

—自重和其他持續(xù)外載作用在管子橫截面上的合成力矩，。

管系熱脹應力（二次應力）必須滿足下式的要求：

式中：

—熱脹應力，；

—鋼材在20℃時的許用應力，；

—按全補償值和鋼材在20℃時的彈性模量計算的，熱脹引起的合力矩，；

—應力范圍減小系數。

（4）調整方案制定。支吊架調整方法有以下兩種：

①管系應力分布不變的調整方法，即各點所承受的設計載荷不變，來對支吊架進行調整。將各吊點的實際承受載荷與設計載荷相比較，調整不符合設計要求的吊點，使其符合設計值。由于管系各吊點之間的關聯(lián)性，調整一個吊點的載荷必然導致鄰近吊點的載荷變化。對此，需要反復調整，才能使每個吊點承受的載荷與設計值相近。這種方法適用于無明顯下沉、支吊架失效程度低的管系。

②管系應力重新設計的調整方法，即在管系適當位置設置剛性吊點，對管系的應力重新設計，確定管系原吊點位置所承受的載荷和熱位移。若支吊架的載荷和熱位移不能滿足重新設計的數據，應重新選型并更換。若能滿足重新設計的數據，對其進行調整，使其滿足設計要求。這種方法適用于有明顯下沉、支吊架失效程度高的管系。

對所有支吊架的記錄數據進行統(tǒng)計分析，計算熱位移。若各個支吊架的實際位移值與設計值基本符合，可以斷定管道運行正常。若相差較多，則需進行冷態(tài)調整。結合應力校核計算結果，經綜合分析后制定支吊架調整方案。

3 支吊架的調整

依據所定的調整方案，組織施工人員進行現(xiàn)場調整。主要采取以下調整措施：①位移指示不合理的支吊架，通過調整松緊螺母來進行調整。必要時也可用吊桿最上方和橫擔下方的螺紋來做輔助調整；②吊桿傾斜嚴重，可通過改變生根點和管夾。偏裝值為水平冷、熱位移之和的1/2。管道支吊架技術規(guī)范中規(guī)定[1]：剛性吊架吊桿與垂線之間夾角不超過3°，彈簧吊架吊桿與垂線之間夾角不超過4°。③對于需要修復或更換的支吊架機構，需嚴格執(zhí)行《電力建設施工技術規(guī)范 第五部分：管道及系統(tǒng)》DL 5190.5-2012的相應規(guī)定。④橫擔傾斜嚴重時，調整其兩邊下方的吊桿螺紋來保持平衡。⑤漏油的阻尼器需進行注油，并采取有效保護措施。必要時返廠檢修，無法修復的重新訂貨更換。⑥支吊架被保溫包裹，應將保溫拆除。一方面便于檢查，另一方面防止支吊架超溫，部件損壞。⑦對于定位銷未拔和殘留物滯留，需要將其清除干凈，保證支吊架正常熱位移。

4 熱態(tài)復查及微調整

支吊架經冷態(tài)調整后，機組運行穩(wěn)定后，應密切注意各支吊架的運行狀況，檢查各支吊架是否在正常的工作范圍內，并測量各支吊點的熱位移。檢查支吊架是否有卡澀、失載、過載等現(xiàn)象。對檢驗和測量結果進行分析后，確定是否需要對支吊架進行熱態(tài)微調。如果發(fā)現(xiàn)異常情況應及時與運行調度人員聯(lián)系，以便采取措施進行處理。一般情況下，熱態(tài)情況下不對支吊架進行大的調整。若有問題，在不影響安全穩(wěn)定運行的前提下，可利用小修或待機時間進行處理。

5 結束語

通過對火電廠蒸汽管道支吊架的檢查與調整，可確保蒸汽管道、設備及電廠的安全運行，有效地減少惡性事故的發(fā)生。但隨著機組的長時間運行，管道支吊架會逐步暴露出新的問題，因此僅僅靠一次檢查和調整是不可能消除隱患的，今后還需要從制造、安裝和運行等環(huán)節(jié)采取必要的預防措施來避免支吊架失效現(xiàn)象的發(fā)生[2]，同時加強定期檢查和記錄管道支吊架，以保障機組的安全運行，延長機組的使用壽命。

參考文獻：

[1]國家技術監(jiān)督局. 管道支吊架 第一部分 技術規(guī)范 GBT 17116.1-1997[S].北京：標準出版社，1997.

[2]郭延軍，陳躍光.支吊架失效與電廠蒸汽管道安全分析[J].電力設備，2007，8（04）：62-64.

作者簡介：李丹（1992-），男，安徽肥西人，碩士研究生，助理工程師，主要從事工作：電廠設備結構力學。