淺談管道支吊架在火電廠(chǎng)中的應(yīng)用及分析

趙佰千

（陜西德源府谷能源有限公司，陜西榆林 719407）

0.概述

我公司一期為2×600MW亞臨界直接空冷燃煤機(jī)組，二期為2×660MW超超臨界直接空冷燃煤機(jī)組。管道均是用支吊架來(lái)固定，無(wú)可替代，缺一不可。支吊架一方面承受管道本身及介質(zhì)的重量，另一方面固定管道，承受管道所有的作用力，并合理分配這些力，以滿(mǎn)足管道熱補(bǔ)償及位移要求，減少管道振動(dòng)，防止管道泄漏。結(jié)合我公司多年維護(hù)情況得知，支吊架安裝選擇正確與否，日常維護(hù)檢查是否及時(shí)到位，直接影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，下面為部分管道支吊架描述：

支吊架：管部、連接件、功能件與根部等零部件集合的總稱(chēng)，支吊架包括支架和吊架，型式有固定和活動(dòng)支架，吊架有普通吊架和彈簧吊架之分。

恒力彈簧支架：根據(jù)力矩平衡原理設(shè)計(jì)，在一定的荷載范圍內(nèi)，荷載力矩與彈簧力矩一直堅(jiān)持平衡，對(duì)于恒吊支撐的管道，在發(fā)生位移時(shí)，可以提供恒定的支撐力，不會(huì)給管道帶來(lái)附加應(yīng)力。

變力彈簧支架：主要用于有垂直位移的管道，由于利用彈簧力來(lái)支撐荷載，適用于垂直位移較小的場(chǎng)所，能順應(yīng)管道的熱位移，也可吸收管道振動(dòng)，起到減振作用。

剛性支吊架：對(duì)管道垂直方向呈剛性約束，用于管道無(wú)垂直位移或者垂直位移很小且允許約束的地方。

根部：支吊裝置與承載結(jié)構(gòu)直接連接的各種輔助鋼結(jié)構(gòu)。

阻尼器：用以承受管道沖擊荷載或地震荷載，控制管系高速振動(dòng)位移，允許管道自由熱脹、冷縮的裝置。

支吊點(diǎn)（吊點(diǎn)）：管道上裝設(shè)管部部位承受力的代表點(diǎn)。

失載：由于非正常原因引起承載支吊架完全失去荷載的現(xiàn)象。

超載：超過(guò)支吊架設(shè)計(jì)最大額定荷載的現(xiàn)象。

附加位移：設(shè)備由冷態(tài)到熱態(tài)引起接口處坐標(biāo)值的增量。

1.管道支吊架安裝注意事項(xiàng)

（1）對(duì)于管道固定支架，安裝時(shí)一定要保證托架和管箍與管壁緊密接觸，把管道卡緊，安裝方法及要求嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙執(zhí)行，防止因安裝不當(dāng)造成支吊架無(wú)法正常起到作用。固定點(diǎn)在梁上、柱、或者混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)埋固件上，必須保證支撐牢固，固定支架的承力最大，不但承受管道和管道內(nèi)介質(zhì)的重量，而且還承受管道溫度變化時(shí)產(chǎn)生的推力或者拉力，安裝中需保證托架、管箍、與管壁密切接觸，并把管箍卡緊，使管道不能轉(zhuǎn)動(dòng)、竄動(dòng)，從而起到管道膨脹死點(diǎn)的作用。定期檢查其結(jié)構(gòu)功能狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理[1]。

（2）對(duì)于活動(dòng)支架，應(yīng)能保證管道軸向自由膨脹，安裝時(shí)應(yīng)留出熱位移量，即在冷態(tài)時(shí)管道中心線(xiàn)和支架中心線(xiàn)不重合，偏離點(diǎn)與熱位移方向相反，距離應(yīng)為該處熱位移量的1/2。

（3）吊架的吊桿在冷態(tài)安裝時(shí)需留出傾斜量，傾斜角度應(yīng)使管箍與支吊點(diǎn)的垂直距離為該處熱位移量的1/2。

（4）不得在沒(méi)有補(bǔ)償器的直管段上同時(shí)裝2個(gè)以上的固定支架。

（5）活動(dòng)支吊架的活動(dòng)部分必須裸露，不得為水泥及保溫層覆蓋。

（6）支吊架、吊桿、管箍應(yīng)根據(jù)管道內(nèi)介質(zhì)溫度不同而選用不同材料，確保溫度與材質(zhì)耐溫匹配。

（7）支吊架安裝前，一定做好物資驗(yàn)收把關(guān)，核對(duì)型號(hào)、材質(zhì)、類(lèi)型與需求一致，加工制造工藝合格無(wú)缺陷，有合格證，無(wú)運(yùn)輸中的擠壓等缺陷，堅(jiān)決不能將就使用，安裝期間嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行安裝，并將安裝圖紙保存好，為后續(xù)維護(hù)保養(yǎng)保留參考依據(jù)。

2.管道支吊架日常檢查、維護(hù)常見(jiàn)注意事項(xiàng)

每臺(tái)發(fā)電機(jī)組建立管道支吊架臺(tái)賬，臺(tái)賬需包含支吊架型號(hào)、位置、名稱(chēng)、數(shù)量、檢查標(biāo)準(zhǔn)、檢修內(nèi)容、檢修時(shí)間、檢查人等內(nèi)容，按系統(tǒng)種類(lèi)進(jìn)行建立，每個(gè)系統(tǒng)管道吊架均需設(shè)立設(shè)備主人，負(fù)責(zé)吊架的檢查維護(hù)。

（1）當(dāng)為固定支架時(shí)，管道應(yīng)無(wú)間隙地放置在托枕上，卡箍應(yīng)緊貼管道支架，卡箍固定螺栓無(wú)松動(dòng)、缺失現(xiàn)象。

（2）當(dāng)為活動(dòng)支架時(shí)，活動(dòng)支架分為導(dǎo)向活動(dòng)支架和自由活動(dòng)支架，構(gòu)件應(yīng)使管道能自由或定向膨脹，不得有阻礙，而且活動(dòng)支架禁止高度不足，發(fā)生與管道脫離現(xiàn)象，這樣活動(dòng)支架無(wú)法起到應(yīng)有的活動(dòng)、導(dǎo)向、支撐作用。

（4）所有固定支架和活動(dòng)支架的構(gòu)件內(nèi)不得有任何雜物、是否存在無(wú)受力支吊架，同時(shí)也作為每天巡檢檢查的主要內(nèi)容。

（5）若支吊架失效，通常需要對(duì)管道標(biāo)高、荷載分配、減振器與阻尼器行程等進(jìn)行全面檢查核對(duì)，對(duì)于調(diào)整后的數(shù)據(jù)一定經(jīng)過(guò)精心核算，防止荷載分配不合理，造成設(shè)備損壞事件發(fā)生，機(jī)組運(yùn)行后，并持續(xù)觀(guān)察做好支吊架運(yùn)行情況。

（6）日常維護(hù)期間，一旦發(fā)現(xiàn)支架底部水泥基礎(chǔ)開(kāi)裂等情況，不要盲目滿(mǎn)足于修復(fù)好基座即可，更重要的是分析考慮該基礎(chǔ)開(kāi)裂的因素是什么，是運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)、其他外力破壞，還是基礎(chǔ)內(nèi)部支架根部斷裂等因素所致，分析清楚原因所在，對(duì)癥下藥出具處理方案，對(duì)于上述現(xiàn)象當(dāng)然更不能置之不管，必須引起重視，及時(shí)整改。

（7）日常維護(hù)期間，有些支架防腐油漆脫落，需及時(shí)進(jìn)行重新防腐，防止支吊架材質(zhì)腐蝕受損，影響支吊架作用，在防腐或者文明治理時(shí)，支吊架絲桿、螺栓的絲扣一定做好防護(hù)，禁止油漆污染絲扣，甚至將絲扣部位粉刷油漆，防止在支吊架調(diào)整時(shí)，絲桿、螺栓無(wú)法調(diào)整。

（8）對(duì)于管道徑向限位、軸向限位的管箍處，一定在管箍與管道接觸中間放置墊片，防止管道振動(dòng)期間，管道與管箍磨損，若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成管道壁厚減薄泄漏；另外，軸向、徑向限位拉桿銷(xiāo)子的固定卡扣也要定期檢查，防止卡扣失效，銷(xiāo)子脫落，引起支吊架失效。

（9）管道管箍緊固螺栓需定期復(fù)緊檢查。螺母松動(dòng)，不易發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間松動(dòng)，會(huì)造成螺母脫落、螺桿脫落，管箍張開(kāi)，失去支吊架作用；螺栓脫落還容易造成物體打擊傷害，為此，必要時(shí)可增加一只螺母作為鎖緊螺母，防止松動(dòng)。

（10）帶聚四氟乙烯板的滑動(dòng)支座或?qū)蛑ё?，在機(jī)組運(yùn)行或者檢修期間，做好聚四氟乙烯板的防護(hù)，防止丟失，挪作它用，并且放置規(guī)范。

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)通常被集中安排在每個(gè)學(xué)期的期末，用時(shí)2～5個(gè)教學(xué)周，從低年級(jí)到高年級(jí)，課程逐次遞進(jìn)，主要包括現(xiàn)代工程圖學(xué)課程設(shè)計(jì)、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)等。實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容緊緊貼近某門(mén)課程或某項(xiàng)技術(shù)，但其眼界過(guò)于狹窄，對(duì)機(jī)電一體化、程序開(kāi)發(fā)、互聯(lián)網(wǎng)等多項(xiàng)交叉技術(shù)的課程設(shè)計(jì)少有開(kāi)展，束縛了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維。

（11）每次機(jī)組鍋爐打水壓時(shí)，高壓主汽門(mén)前的主蒸汽管道支吊架提前做好全面檢查，需要將彈簧支吊架進(jìn)行鎖死，防止彈簧受力過(guò)載失效。必要時(shí)對(duì)部分支吊架進(jìn)行臨時(shí)加固、增設(shè)臨時(shí)支吊架或者用倒鏈等協(xié)助承壓管道重量。鍋爐打水壓期間，安排專(zhuān)人查看支吊架受力情況，防止鍋爐打水壓主蒸汽管道吊架失效。

（12）主、再蒸汽管道均有三向位移指示器測(cè)量，特別是新機(jī)組或者大修后的機(jī)組，啟動(dòng)前后重點(diǎn)觀(guān)察管道三向位指示器是否正常使用以及顯示位移數(shù)值，冷態(tài)時(shí)指針必須在零位，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處理糾正并分析管道吊架情況。

（13）機(jī)組檢修或者日常消缺時(shí)，嚴(yán)禁利用管道支吊架作為檢修吊點(diǎn)，因?yàn)榈跫芎奢d最大值一定，一旦超出荷載，將會(huì)發(fā)生支吊架損壞事件，也不得在管道或吊架上增加設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮的永久或臨時(shí)性荷載。

（14）機(jī)組運(yùn)行期間與機(jī)組啟動(dòng)開(kāi)機(jī)期間，部分系統(tǒng)管道振動(dòng)，我們要做好巡查記錄，并非所有管道振動(dòng)均是支吊架安裝、調(diào)整不合理問(wèn)題，禁止盲目檢修調(diào)整、增加支吊架，特別是機(jī)組啟動(dòng)期間多數(shù)是因?yàn)楣艿澜橘|(zhì)流動(dòng)不穩(wěn)定，汽水介質(zhì)混合沖擊，管道放氣、疏水不充分、介質(zhì)加熱速率過(guò)大等因素造成的，這時(shí)需要及時(shí)通知運(yùn)行操作人員調(diào)整參數(shù)等措施消除。同時(shí)做好振動(dòng)管道附屬支吊架檢查工作，防止因管道振動(dòng)瞬間過(guò)大，支吊架大面積損壞、甚至脫落等情況。若確實(shí)需要加裝部分支吊架進(jìn)行改進(jìn)，則應(yīng)聯(lián)系有設(shè)計(jì)資質(zhì)的單位對(duì)整個(gè)管系統(tǒng)籌考慮，選擇合適的位置加裝對(duì)應(yīng)類(lèi)型的支吊架?？傊?，禁止由于現(xiàn)場(chǎng)管道振動(dòng)，隨意增加固定支架，防止因增加固定支架不當(dāng)，造成設(shè)備損壞或不安全事件發(fā)生。

（15）管道保溫：由于機(jī)組檢修需要，部分熱力管道需要大面積更換保溫棉和鋁皮，不得使用與舊保溫棉容重、鋁皮厚度相差較大的保溫棉和鋁皮，防止管道總重量加大，超出管道支吊架荷載，造成設(shè)備損壞。如有必要，需要重新計(jì)算增加支吊架荷載。大面積拆除保溫前，應(yīng)將彈性支吊架暫時(shí)鎖定，保溫恢復(fù)后再解除，防止管道位移過(guò)大。

（16）每次機(jī)組啟動(dòng)期間，檢修維護(hù)人員做好管系振動(dòng)巡檢，在管道內(nèi)介質(zhì)發(fā)生汽水兩相流時(shí)，管道會(huì)產(chǎn)生不同程度振動(dòng)，此時(shí)，及時(shí)檢查記錄支吊架的移動(dòng)情況，并及時(shí)采取避免移動(dòng)的措施（含運(yùn)行人員設(shè)備操作調(diào)整措施），防止隨著機(jī)組啟動(dòng)次數(shù)增加，“量變?cè)斐少|(zhì)變”，引起不安全事件的發(fā)生。

（17）對(duì)于室外吊架，需做好金屬材料防腐措施，防止吊桿、螺母等構(gòu)件腐蝕，支吊架綜合性能下降，吊架螺母松動(dòng)、吊架脫落等現(xiàn)象發(fā)生，造成高空落物損壞設(shè)備或者傷人事件，比如空冷島凝結(jié)水、抽真空管道支吊架，懸浮在室外空中20m～45 m不同高度，一旦支吊架脫落在變壓器上，將造成變壓器設(shè)施損壞或者線(xiàn)路短路機(jī)組跳閘事件（空冷機(jī)組變壓器組安裝在空冷島下方）。

總之，汽水管道運(yùn)行一段時(shí)間后，管道位移和載荷會(huì)發(fā)生不同程度的變化，需要全面對(duì)支吊架檢查，管道支吊架多數(shù)在高空中，多數(shù)不易查看，工作量較大，需要借助梯子、腳手架、升降梯等進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)支吊架存在的缺陷和異常情況并處理，禁止漏項(xiàng)，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.現(xiàn)場(chǎng)中常見(jiàn)的基建安裝問(wèn)題及處理措施

（1）有些上下位置平行的2根小管道的吊架在安裝期間為了方便用同一副支吊架吊桿，下面的那根管道的吊架直接連接在上面管道的橫擔(dān)上，這樣任意一根管道振動(dòng)必將牽涉另外一根管道振動(dòng)，這是不可以的，發(fā)現(xiàn)后需及時(shí)整改，單獨(dú)設(shè)立吊桿。

（2）有些同向布置的上下2根管道，上面那根管道不在下面管道的正上方，造成橫擔(dān)吊架或者單根剛性吊架不能垂直，影響吊架正常作用，需要擇機(jī)調(diào)整處理，確保吊桿不受其他管道外力。

（3）有些活動(dòng)支架直接與管道焊接在一起，直接變?yōu)楣潭ㄍ凶?，這種情況需要及時(shí)做分離處理。

（4）部分垂直管道支吊架沒(méi)有管箍，直接在管道對(duì)應(yīng)部位焊接吊耳代替管箍，這種情況在管道振動(dòng)時(shí)，吊耳根部焊縫容易受力開(kāi)裂，造成管道泄漏情況發(fā)生，遇見(jiàn)這種情況，需要設(shè)備停運(yùn)期間取消吊耳，重新更換為管箍，禁止使用焊接吊耳代替管箍。

（5）現(xiàn)場(chǎng)主要通道部分支吊架管箍，為了視覺(jué)美觀(guān)，將管箍用鋁皮包裝，與管道鋁皮成為一體，對(duì)于此種情況，仍然需要定期拆開(kāi)鋁皮，檢查管箍固定情況，確保管箍工作正常。

（6）部分管道支吊架根部結(jié)構(gòu)，焊接質(zhì)量差，未能滿(mǎn)足正常焊接工藝要求，對(duì)此需要重新加強(qiáng)補(bǔ)焊，防止根部焊縫開(kāi)裂，支吊架失效。

4.管道改造時(shí)注意事項(xiàng)

（1）由于現(xiàn)場(chǎng)檢修、技改項(xiàng)目需要增加或者管道材質(zhì)升級(jí)改造，管道進(jìn)行全部或部分更換時(shí)，需根據(jù)該管系的現(xiàn)場(chǎng)布置狀況，重新進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、核實(shí)支吊架荷載、位置、數(shù)量、類(lèi)型等進(jìn)行變更；同時(shí)考慮水平管坡度數(shù)值滿(mǎn)足機(jī)組運(yùn)行期間疏水要求。

（2）舊管道切除前，應(yīng)做好保留的管道端部固定，計(jì)算保留管道的受力情況，若切除管段附屬支吊架較多，必要時(shí)將保留管道管道支吊架鎖死或者增加臨時(shí)支吊架，防止管道位移過(guò)大。

5.支吊架類(lèi)型選擇要得當(dāng)

首先，根據(jù)管道介質(zhì)參數(shù)管道吊架材質(zhì)要選擇準(zhǔn)確，對(duì)于高溫管道的支吊架，材質(zhì)要選擇耐高溫材質(zhì)支吊架，堅(jiān)持“就高不就低”原則，確保機(jī)組運(yùn)行期間，管道支吊架有效發(fā)揮作用。然后，根據(jù)管道走向不同、安裝位置不同、設(shè)備作用等因素綜合考慮，吊架類(lèi)型選擇要得當(dāng)，否則，運(yùn)行后隨時(shí)會(huì)帶來(lái)不安全事件，比如汽輪機(jī)排氣裝置底部彈簧支架，除了承受排氣裝置質(zhì)量外，當(dāng)汽輪機(jī)低壓汽缸和排氣裝置受熱膨脹時(shí)，它能被壓縮以補(bǔ)償其熱膨脹，若凝汽器支撐點(diǎn)沒(méi)有彈簧，而是硬性支撐，排汽缸受熱膨脹時(shí)只能向上移動(dòng)，使低壓缸的中心被破壞，造成汽輪機(jī)徑向間隙變化而產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)超過(guò)最大值，將造成機(jī)組停運(yùn)。因此吊架類(lèi)型選擇正確與否，與后續(xù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行與否密切相關(guān)。

6.結(jié)語(yǔ)

支吊架在發(fā)電廠(chǎng)等企業(yè)中，都是必須的設(shè)備重要附件，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)影響系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，甚至造成人員傷害，形成一系列不良反應(yīng)，帶來(lái)各種損失將不可估量。因此在日常維護(hù)期間，熟練掌握支吊架相關(guān)知識(shí)，認(rèn)真做好支吊架日常檢查維護(hù)保養(yǎng)工作至關(guān)重要。