電廠減溫減壓裝置支座破壞原因分析及處理

妥 平

(山西正和熱電工程有限公司，山西 太原 030000)

1 工程概述

某4×50MW背壓機組熱電聯(lián)產(chǎn)項目主要為滿足當?shù)爻擎?zhèn)居民供熱需求和周邊中小企業(yè)工業(yè)用汽需求。建設規(guī)模為4×50MW背壓式汽輪發(fā)電機組，配套4×320t/h高溫高壓循環(huán)流化床(CFB)鍋爐及相關配套設施。項目于2018年3月開工建設, 2019年10月投產(chǎn)運營。2021年7月收到業(yè)主單位運行技術人員反饋：現(xiàn)場停機檢修期間發(fā)現(xiàn)主廠房鍋爐間內3#減溫減壓裝置固定支座與管道連接處焊口撕裂破壞(見圖1)，固定支座下混凝土支墩短柱向南側傾斜，支墩短柱與地面相交處地面混凝土裂陷(見圖2)，緊鄰固定支座南側的支墩頂部管道滑動支座向南側滑移，滑動支座底鋼板已滑移出土建支墩頂部預埋鋼板范圍，滑動支座中心與土建預埋鋼板中心間滑移量約20cm(見圖3)，已超出支座允許變形量。

2 原因分析

在接到業(yè)主單位反饋的3#減溫減壓裝置固定支座破壞的情況后，設計單位及時組織土建、工藝等專業(yè)相關設計人員對事故原因進行分析，初步確定本次事故主要是因為減溫減壓裝置在水平推力作用下，固定支座不足以抵抗水平推力，固定支墩與管座撕裂破壞，滑動支座從支墩頂部滑出。減溫減壓裝置固定支

圖1 固定支座與管道連接處撕裂破壞

圖2 固定支座支墩向南傾覆破壞

圖3 滑動支座向南滑移

座破壞原因可能有以下三點。

(1)土建支墩墊層底面基坑回填土未夯實，回填土質量未達到設計要求，地基承載力特征值不滿足設計要求，固定支墩在水平推力作用下基底地基土剪切破壞，沉降嚴重，支墩出現(xiàn)傾斜，導致固定支座與減溫減壓裝置連接處撕裂破壞。

(2)土建支墩底面積截面不足，支墩在管道水平推力作用下傾覆破壞，導致固定支座與減溫減壓裝置連接處撕裂破壞。

(3)減溫減壓裝置固定支座與管道連接處焊縫強度不足，支座在管道水平推力作用下發(fā)生撕裂破壞。

土建專業(yè)設計人員與業(yè)主方技術人員溝通，主廠房鍋爐間零米基坑回填土現(xiàn)場施工時考慮到回填土層要作為設備基礎的持力層，回填土采用砂土回填，嚴格按照設計要求分層碾壓、夯實，回填過程中嚴格控制施工質量，回填土地基承載力可達150kPa，地基承載力特征值可滿足設計要求。

工藝專業(yè)設計人員在對原減溫減壓裝置固定支座和滑動支座荷載進行復核時發(fā)現(xiàn)，由于設備廠家變更，設備荷載數(shù)據(jù)未及時更新，原工藝專業(yè)提供給土建專業(yè)的資料中減溫減壓裝置的荷載數(shù)據(jù)有誤。經(jīng)過核算，最終確定的減溫減壓裝置固定支座荷載數(shù)據(jù)見表1。減溫減壓裝置滑動支座荷載數(shù)據(jù)見表2。

表1 減溫減壓裝置固定支座荷載數(shù)據(jù)表

表2 減溫減壓裝置滑動支座荷載數(shù)據(jù)表

土建專業(yè)根據(jù)工藝專業(yè)提供的荷載數(shù)據(jù)，對原設計減溫減壓裝置固定支墩及滑動支墩底面積進行核算，發(fā)現(xiàn)原固定支墩和滑動支墩底面積均不能滿足設備運行時的荷載要求，原設計支墩存在安全隱患。

工藝專業(yè)設計人員與減溫減壓裝置設備廠家技術人員溝通并復核，減溫減壓裝置固定支座與管道連接處焊縫均為滿焊、焊縫高度滿足設備運行時的荷載要求，且留有富余量。

綜上分析，本次減溫減壓裝置固定支座破壞事故的主要原因為施工圖設計階段業(yè)主訂貨設備廠家變更，工藝專業(yè)未未及時更新和復核減溫減壓裝置的荷載數(shù)據(jù)，提供給土建專業(yè)的用于設計減溫減壓裝置固定支墩及滑動支墩的荷載數(shù)據(jù)有誤，土建專業(yè)按工藝荷載確定的固定支墩及滑動支墩底面積不足以抵抗減溫減壓裝置運行時的水平推力作用，致使設備固定支座下的支墩在管道水平推力作用下傾覆破壞，支墩頂部固定支座與管道連接處撕裂，滑動支墩頂部滑動支座滑移，出現(xiàn)較大變形量。

3 事故處理

業(yè)主通知設計單位時，熱電聯(lián)產(chǎn)機組正處于停機檢修階段。經(jīng)與業(yè)主方相關技術人員溝通，確定有設計院出具事故處理方案，業(yè)主委托施工單位對減溫減壓裝置固定支墩及滑動支墩進行加固改造處理。土建專業(yè)設計人員通過對工藝專業(yè)提供的荷載數(shù)據(jù)進行認真分析，結合現(xiàn)場減溫減壓裝置支墩破壞情況并參考類似工程的相關設計經(jīng)驗，與業(yè)主單位相關技術人員溝通共同確定了減溫減壓裝置固定支座支墩及滑動支座支墩的處理方案。

3.1 減溫減壓器裝置固定支墩處理

根據(jù)工藝荷載數(shù)據(jù)，土建專業(yè)對原減溫減壓裝置固定支墩重新計算，考慮固定支墩基礎底面積及埋深情況，結合現(xiàn)場施工難度及工程造價，原3#減溫減壓裝置固定支墩(已傾覆破壞)進行拆除，按減溫減壓裝置安裝、調試、運行、事故等各階段的最不利荷載工況確定基礎底面積及埋深，重新澆筑固定支墩。原固定支墩拆除前應在固定支座前后設置支承點兩處，用于臨時固定減溫減壓裝置?；娱_挖時應注意邊坡穩(wěn)定，定期觀測對周圍設備基礎、管道設施和建筑物有無不利影響，必要時應采取基坑支護措施，確保周邊設施安全無損并保證人員安全。采用機械挖土時嚴禁擾動基底持力層，開挖至坑底時應保留不少于300mm厚土層，再用人工挖至槽底標高。固定支墩施工完畢后應盡快進行基坑回填，為增大支墩混凝土與回填土之間的摩擦力，回填材料采用級配碎石土?；踊靥钋氨仨毾惹宄撏良翱觾入s物,然后沿支墩周邊均勻、對稱、分層進行回填，分層厚度不大于300mm，壓實系數(shù)不小于0.95。支墩施工完畢后，按原室內地面做法進行地面恢復。固定支墩混凝土強度等級達到設計要求的75%以上，進行減溫減壓裝置固定支座的安裝。安裝完畢后拆除臨時支撐。

3.2 減溫減壓器裝置滑動支墩處理

根據(jù)工藝荷載資料，土建專業(yè)對原減溫減壓裝置滑動支座下部支墩進行核算，滑動支墩在減溫減壓裝置的豎向荷載和水平荷載作用下基礎底面積不滿足地基承載力特征值的要求。根據(jù)現(xiàn)場滑動支墩底面積及埋深情況，結合現(xiàn)場施工條件及工程造價等因素，考慮原3#減溫減壓裝置滑動支座下支墩未出現(xiàn)破壞情況，支墩底面積不夠可采用鋼筋混凝土套加大原有支墩基礎底面積法進行加固處理，做法見圖4、圖5。

圖4 滑動支墩加固平面圖

圖5 滑動支墩加固剖面圖圖

滑動支墩加固時，在原有基礎表面新增混凝土澆筑施工前，應先將原有基礎表面鑿毛，表面凹凸差大于5mm，并按圖5中所示做法在原有基礎表面植10@600拉結筋，然后將表面用水沖洗干凈，澆筑新增混凝土前，涂刷一道混凝土界面結合劑，隨涂隨澆。在澆筑混凝土較薄處應采用噴射混凝土澆筑工藝。滑動支墩加固施工前應對支墩進行卸載，在支墩兩側適宜位置設置臨時支撐，將減溫減壓裝置荷載轉移至臨時支撐上。待基礎混凝土強度達到100%，方可拆除臨時支撐，安裝設備。

減溫減壓裝置滑動支座下部支墩加固施工完畢后，在設備就位安裝滑動支座前，在支墩頂部預埋鋼板表面均勻涂抹黃油，減小滑動支座底板與支墩頂預埋鋼板之間的摩擦系數(shù)，從而減小滑動支座對下部支墩的水平推力。

4 結 語

目前，該熱電聯(lián)產(chǎn)項目減溫減壓裝置固定支墩及滑動支墩的改造加固工作已經(jīng)完成，減溫減壓裝置也已安裝、調試完畢，正式投入運行。根據(jù)現(xiàn)場技術人員反饋，減溫減壓裝置運行狀況狀況良好，固定支座及滑動支座均未見異常。

通過本次熱電聯(lián)產(chǎn)項目減溫減壓裝置支座破壞的事故原因分析及處理，對設計人員在今后的工作中避免類似事件發(fā)生提出幾點防范措施及建議。

4.1 加強專業(yè)間提資制度管理

減溫減壓裝置屬于重要的壓力管道裝置，一旦發(fā)生事故，破壞嚴重。工藝專業(yè)提供的荷載數(shù)據(jù)文件應有專業(yè)主設人經(jīng)過認真計算后整理編制，并提交給具有相關經(jīng)驗的資深設計人員校核，必要時由總工審核后出版提供給土建專業(yè)。土建專業(yè)接受工藝專業(yè)的資料時應有專業(yè)主設人簽字接受，并轉發(fā)給具有校審資格的設計人員校核并簽字。設計院相關設計人員在專業(yè)間提資和資料接受過程中應嚴格執(zhí)行提資文件校核、簽字確認制度。當在設計過程中工藝專業(yè)提資文件與設計輸入不一致時，應及時通知工藝專業(yè)主設人變更提資文件，并簽字確認。

4.2 加強專業(yè)技術人員的技能培訓

在電力工程設計中，工藝專業(yè)是設計單位的主導專業(yè)。工藝專業(yè)設計人員的專業(yè)技能水平將直接影響電廠熱力系統(tǒng)能否正常有序的運行。針對電力設計單位工藝專業(yè)設計人員在熱力工程大直徑壓力管道設計中的經(jīng)驗不足問題，建議加強行業(yè)間溝通、學習，必要時可聘請相關行業(yè)的專家，對專業(yè)技術人員進行培訓，提高專業(yè)技能水平。

4.3 對現(xiàn)階段在建工程進行排查、杜絕安全隱患

本熱電聯(lián)產(chǎn)項目減溫減壓裝置支座破壞是現(xiàn)場技術人員在機組停機檢修期及時發(fā)現(xiàn)，后期經(jīng)過加固改造滿足了設備正常運行的要求，未對城鎮(zhèn)供暖產(chǎn)生影響，但減溫減壓裝置支墩的加固改造及設備重新調試給業(yè)主單位造成了一定的經(jīng)濟損失，同時也給設計單位聲譽造成了一定的負面影響。因此，建議設計單位對現(xiàn)階段在建的蒸汽管網(wǎng)工程進行排查，對管道關鍵節(jié)點如固定支座的支墩、支座預埋件等進行復核、檢查，必要時采取相應的處理措施，防止管道在運行過程中破壞，造成嚴重后果。