超超臨界機(jī)組四大管道支吊架調(diào)整及管系應(yīng)力分析

高 揚(yáng)，田成川，王巍麟

（華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

管道支吊架是管道系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于在役管道，支吊架既影響管系的應(yīng)力水平，又是改善應(yīng)力的主要手段。支吊架的性能狀況直接影響管系的應(yīng)力分布和應(yīng)力大小，支吊架性能的好壞以及承載合理性將直接影響管道的使用壽命和機(jī)組的安全運(yùn)行[1]。但隨著機(jī)組服役時(shí)間的增加，管系支吊架的工作狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，一旦支吊架工作狀態(tài)發(fā)生變化，管道承載和約束條件就將發(fā)生變化，管系應(yīng)力和管道位移將偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)，從而導(dǎo)致管道應(yīng)力增大，甚至可能超過許用應(yīng)力，加快高溫管道高應(yīng)力蠕變損傷，縮短管道使用壽命[2]。而通過對(duì)支吊架狀態(tài)的檢查與合理的調(diào)整，可以消除支吊架存在的安全隱患，改善管道的一次應(yīng)力和二次應(yīng)力，使管道膨脹正常，從而保障整個(gè)機(jī)組的安全可靠運(yùn)行[3]。因此近年來管道支吊架檢查調(diào)整工作得到越來越多的重視。某電廠1 號(hào)機(jī)組為1 000 MW 超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，2012 年投入運(yùn)行，機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)多組恒力吊架回轉(zhuǎn)框架指針在極限位置，彈簧吊架荷載過大，阻尼器漏油等。文中以該電廠1號(hào)機(jī)組為例，簡(jiǎn)述超超臨界機(jī)組運(yùn)行過程中支吊架常見的問題，并結(jié)合應(yīng)力分析計(jì)算提出調(diào)整措施，從而消除管系的應(yīng)力安全隱患，提高機(jī)組安全性。

1 支吊架的類型與功能

火電廠管道支吊架類型大致包括承重吊架、限位支吊架以及緩沖吸能裝置三種類型，具體詳見表1。

表1 支吊架類型及功能

2 支吊架失效形式

不同類型的支吊架有不同的失效形式，具體失效形式見表2。

表2 各類型支吊架常見失效形式

3 案例分析

3.1 支吊架現(xiàn)場(chǎng)冷、熱態(tài)檢查

在機(jī)組檢修停爐前進(jìn)行支吊架熱態(tài)檢查，機(jī)組停運(yùn)管道冷卻至室溫后進(jìn)行支吊架的冷態(tài)檢查。

經(jīng)對(duì)該機(jī)組四大管道支吊架進(jìn)行外觀冷、熱態(tài)檢查，發(fā)現(xiàn)主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道、高壓給水管道均存在不同程度的問題，其中主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道支吊架存在問題比較嚴(yán)重，發(fā)現(xiàn)個(gè)別支吊架性能失效，恒力吊架回轉(zhuǎn)框架指針在極限位置，彈簧吊架也存在過載或欠載現(xiàn)象，此外還有阻尼器漏油或行程不足等問題。吊架失效問題如圖1所示。

圖1 吊架失效問題

3.2 靜力分析計(jì)算

管道靜力計(jì)算的任務(wù)通過有限元軟件對(duì)管系進(jìn)行應(yīng)力復(fù)核，確定管系的應(yīng)力是否超過許用應(yīng)力，并且復(fù)核支吊架的選型是否存在不合理之處，為支吊架的調(diào)整提供有力的理論支持。

采用CAESAR II 軟件對(duì)該機(jī)組進(jìn)行應(yīng)力復(fù)核計(jì)算，管系一次應(yīng)力、二次應(yīng)力均未超標(biāo)，四大管道最大一次應(yīng)力、二次應(yīng)力見表3。同時(shí)對(duì)所有支吊架進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算結(jié)果表明該機(jī)組四大管道個(gè)別支吊架存在選型過大的問題。主蒸汽管道計(jì)算模型如圖2所示。結(jié)合應(yīng)力校核計(jì)算結(jié)果，經(jīng)綜合分析后制定支吊架調(diào)整方案。

表3 各管系最大應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

圖2 主蒸汽管道計(jì)算模型

4 支吊架調(diào)整

如前所述，通過現(xiàn)場(chǎng)檢查并結(jié)合靜力分析計(jì)算，得出如下調(diào)整措施：1）對(duì)于選型過大的恒力吊架，調(diào)整載荷螺栓減小10%-15%載荷；2）對(duì)于性能不合格的恒力吊架或彈簧吊架選擇更換；3）對(duì)于位移指示不正確的恒力吊架將回轉(zhuǎn)框架指針根據(jù)設(shè)計(jì)位移調(diào)整至上10%位置或下10%位置；4）對(duì)于過載或欠載的彈簧吊架將彈簧調(diào)整至冷態(tài)安裝載荷；5）對(duì)于漏油的阻尼器，無法修復(fù)，選擇更換；6）對(duì)于橫擔(dān)偏斜嚴(yán)重的，應(yīng)將橫擔(dān)調(diào)整至水平位置；7）對(duì)于阻尼器行程不足的問題，調(diào)整拉撐桿長(zhǎng)度使阻尼器在冷熱態(tài)均在行程范圍內(nèi)。

整個(gè)調(diào)整處理過程按照“單線”、“漸進(jìn)”、“微調(diào)”和“反復(fù)”調(diào)整的原則進(jìn)行，每次調(diào)整量應(yīng)適當(dāng)，避免一次調(diào)整量過大。這樣經(jīng)過反復(fù)多次調(diào)整，使?fàn)顟B(tài)異常的支吊架得以改善狀態(tài)或調(diào)整到基本正常狀態(tài)。

5 結(jié)語

超超臨界機(jī)組溫度、壓力都較大，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)管道支吊架的日常檢查，通過對(duì)管道支吊架的檢查與調(diào)整，可有效改善管道的運(yùn)行狀態(tài)，減少惡性事故發(fā)生的概率。但隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，吊架性能可能會(huì)出現(xiàn)退化，管系吊架會(huì)出現(xiàn)新的問題，因此僅僅靠一次檢查和調(diào)整是不可能永遠(yuǎn)消除隱患的，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)管道支吊架的日常監(jiān)督檢查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除安全隱患，延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命。