基于再熱蒸汽熱段管道支吊架檢測調整應用研究

王旭東 呂開偉 邵尉濤

（國能浙江舟山發(fā)電有限責任公司，浙江 舟山 316012）

0 前言

就機組運行而言，無論是超期運行蒸汽管道，還是新裝機組蒸汽管道，即使運行初期處于正常狀態(tài)，運行中也會發(fā)生支吊架損壞和管道位置變化等問題。所有這些問題將造成管道受力不合理，導致管道一、二次應力升高，使管道運行達不到原設計要求。失效的支吊架還會導致管道載荷重新分布，部分管段危險性增大，嚴重時會影響鄰近支吊架的正常工作狀態(tài)，引起連鎖反應。如不及時處理，隨著時間的推移，管道高應力蠕變損傷加快，將必然縮短其應有壽命，并嚴重影響機組的安全運行。因此，定期對管道支吊架進行全面檢測調整，及時消除隱患，對電廠的安全運行至關重要[1]。

1 存在問題以及解決方案

1.1 設備概況

在整個再熱蒸汽熱段管道支吊系統中，1#側和2#側母管共布置2×13 個支吊點，二級旁路布置6 個支吊點。該吊系統涉及的功能支吊架類型共有4 種，即恒力彈簧吊架11組、變力彈簧支吊架17 組、剛性吊架2 組以及水平導向支架2 組。每種類型的支吊架在管系中具有不同的功能，因此對其工作狀態(tài)的要求也有較大差異。

1.2 存在問題

1.2.1 管道支吊架熱態(tài)檢測

對支吊架的熱態(tài)（運行狀態(tài)）工況進行了檢測，并做記錄。除14#支吊點的雙彈簧支架因包在保溫層內未進行檢測外，其余支吊架均進行了檢測。

檢測結果表明，支吊架在熱態(tài)工況下出現的異常狀況主要包括1）變力彈簧支吊架彈簧壓并。112#吊點的上吊架和142#吊點的右吊架屬于此類問題。2）恒力吊架回轉框架受到卡阻。31#吊點的左吊架和右吊架屬于此類問題。3）恒力吊架回轉框架向下卡死。82#吊點的吊架屬于此類問題。4）恒力吊架回轉框架位置向下轉動過度，易造成冷態(tài)卡死。61#、62#、71#、72#、81#吊點的吊架屬于此類問題[2]。

1.2.2 管道支吊架冷態(tài)檢測

對支吊架的冷態(tài)（停機檢修狀態(tài)）工況進行了檢測，檢測范圍包括各功能支吊架狀態(tài)、吊桿直徑、管部到根部的垂直連接尺寸等。

檢測結果表明，支吊架在冷態(tài)工況下出現的異常狀況主要包括1）恒力吊架回轉框架向下卡死。61#、62#、71#、72#和82#吊點的吊架屬于此類問題。2）剛性吊架失載。101#、102#吊架屬于此類問題。

在冷態(tài)工況下，除檢測支吊架狀態(tài)外，還對吊桿直徑、支吊架根部及部分連接尺寸進行了檢查和測量，發(fā)現的主要問題包括1）支吊架管部到根部的垂直連接尺寸與原設計誤差較大。11#、12#、22#、41#、42#、51#、62#、81#、91#、122#吊點屬于此類問題。2）根部承載焊縫虛焊。12#吊點屬于此類問題。3）支吊架包在保溫層內。14#吊點屬于此類問題。4）變力彈簧支吊架的指示牌冷熱態(tài)標記反向或被油漆覆蓋。32#吊點、92#吊點屬于此類問題。5）恒力吊架無指示銷。52#吊點的右吊架屬于此類問題。6）吊架或吊桿無鎖緊螺母或鎖緊螺母松弛。32#吊點右吊架吊桿、71#吊點吊桿、111#吊點下吊架、112#吊點下吊架等屬于此類問題[3]。

1.3 提出方案

為了解決以上問題，再熱蒸汽熱段管道支吊架進行全面檢測，根據設計運行資料進行了復核計算，并對關鍵支吊點進行了載荷測量，在此基礎上確定需調整的支吊架，提出具體調整方案并加以實施，使調整后的各支吊架的工作狀態(tài)在冷熱態(tài)狀況下均處于正常狀態(tài)[3]。

1.3.1 管道支吊點載荷測量

鑒于61#、62#、71#、72#、81#和82#吊點的恒力吊架在冷熱態(tài)情況下均出現回轉框架向下轉動過度或卡死的情況，難以確定能否通過支吊架調整使其恢復到正?；蚧菊顟B(tài)。此時有選擇地進行吊點載荷測量十分必要。雖然對吊點進行載荷測量時會發(fā)生載荷轉移和再分配且與吊點產生的位移關系很大，會造成該吊點的實際載荷與理論計算載荷相差十分懸殊的假象，但對支吊架的調整具有重要的指導意義。經分析，該文選擇對61#和62#吊點的載荷進行測量，同時對該吊點的垂直位移實施全過程監(jiān)測，對相鄰支吊架的狀態(tài)變化進行觀察記錄，并對部分數據重復測量2 次，測量結果見表1。

表1 載荷測量數據表（61#和62#吊點的載荷測量）

1.3.2 管道支吊架工作狀態(tài)分析

根據支吊架冷熱態(tài)檢測結果不難發(fā)現，在整個再熱蒸汽熱段管道系統中，2 組水平導向支架在冷熱工況下的狀態(tài)均正常，能夠按照預定的水平X軸脹縮，實測熱位移值與理論計算值基本一致。2 組剛性吊架熱態(tài)正常，但冷態(tài)均出現失載現象，這與剛吊設計布置位置及整個支吊系統的安裝有密切關系。為確保支吊架在運行狀態(tài)下的工作正常，同時不增加管道的附加應力，對剛性吊架在冷態(tài)條件下出現的失載間隙予以保留，并密切關注失載間隙的變化情況。在16 組已檢測的變力彈簧支吊架中，該文發(fā)現112#吊點的上吊架和142#吊點的右吊架彈簧壓并，其他彈簧支吊架工作狀態(tài)正常。112#吊點為上、下串聯彈簧吊架，理論上要求上、下吊架采用相同載荷范圍的彈簧，設計也按此原則選擇彈簧。但實際上2 個彈簧的高度不同，加上彈簧的剛度誤差，很容易造成上、下彈簧所能承受的最大載荷不同。當上吊架承受的最大載荷小于下吊架時，就會出現上吊架彈簧壓并現象，造成上吊架彈簧失效[4]。142#吊點采用左、右并聯彈簧吊架，2 個吊架應采用規(guī)格號相同、實際剛度相同的彈簧。但實際上彈簧剛度存在誤差，加上安裝誤差產生的載荷分配不均，導致左、右吊架的承載能力及實際承受的載荷不同。當左、右吊架無法合理匹配時，就會出現單邊吊架彈簧壓并現象。在11 組恒力吊架中，31#、41#、42#、51#、52#吊點均采用并聯吊架，除31#吊點外，其余4 個吊點的左、右吊架冷熱態(tài)均正常。31#吊點因安裝吊架時生根螺栓過長導致回轉框架轉動受阻，上位移（+Y方向）受到限制。該吊架是由偶然因素引起的非系統性問題，可通過局部處理使其狀態(tài)恢復正常。61#、62#、71#、72#和82#吊點的吊架冷熱態(tài)條件下工作狀態(tài)均不正常。熱態(tài)時位移指示銷靠近下限位置，冷態(tài)時處于卡死狀態(tài)。81#吊點的吊架冷熱態(tài)位移指示雖然看似“正?！保錈嵛灰茙缀鯚o變化，與該吊點的實際存在的熱位移狀況不符，因此也處于關聯不正常狀態(tài)。在總計11 組恒力吊架中，6 組吊架（占54%）出現狀態(tài)不正常現象，對管道的安全運行構成了較大威脅。對比該6 組吊架的原設計及復核計算數據可以確認，吊點的工作載荷和熱位移均在所選吊架的載荷和位移范圍之內，因此吊架的調整應從整個支吊系統的角度進行系統性考慮，實際載荷測量結果也進一步證明了這一點。

2 支吊架調整方案

支吊架調整與處理方案見表2 和表3。支吊架調整后，在冷熱態(tài)條件下再次對整個管系的支吊架進行檢測，檢測主要針對各功能支吊架調整后的實際狀態(tài)。調整前處于向下卡死狀態(tài)的恒力吊架在調整后恢復到正常狀態(tài)，同時，為降低支吊架及管系調整幅度，對個別吊點（如61#和62#吊點）的吊架進行適度調整，即沒有必要將其調整到理想狀態(tài)。調整前142#吊點的右吊架彈簧熱態(tài)壓并（彈簧高度為88mm），調整后狀態(tài)有所改善，熱態(tài)時彈簧不再處于壓并狀態(tài)（彈簧高度為101mm）。但由于之前的長期壓并，彈簧性能已受到很大損傷，建議在機組運行的日常監(jiān)督中加以注意，并在機組檢修時予以更換。112#吊點的上吊架調整前彈簧壓并，調整后彈簧依然處于壓并狀態(tài)，彈簧已失效，因此應密切關注，并在機組檢修時予以更換。

表2 支吊架調整與處理方案

表3 支吊架調整與處理方案

3 結論

再熱蒸汽熱段管道支吊架的熱位移與載荷大都在設計范圍內，恒力吊架存在的指示銷卡死或回轉框架受阻等工作狀態(tài)不正常的情況，已通過支吊架調整或處理得到解決。變力彈簧支吊架存在2 個吊架彈簧壓并的現象，調整后雖有所改善，但仍然建議在機組再次檢修時予以更換。對112#吊點，只需要更換上吊架。對142#吊點，建議左、右吊架同時更換。更換吊架的型號、規(guī)格與原設計相同。剛性吊架在整個管系中的作用非常重要，鑒于其在冷態(tài)出現的失載現象，在日常監(jiān)督中應密切關注。

支吊架調整后的冷熱態(tài)檢查結果顯示，除112#吊點上吊架和142#吊點右吊架外，其余各支吊架工作狀態(tài)基本正常，管道原有的振動得以基本消除，表明管道支吊架調整方案是科學合理、切實可行的，達到了支吊架調整的預期目的。

旁路上14#支吊點布置的雙彈簧支架整體包在保溫層內，既不利于日常監(jiān)督檢查和維護，也不符合《火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調整導則》的要求，建議再次檢修時拆除該支吊架上的保溫層。另外，在對支吊架進行日常維護和涂漆防護時，應注意保護支吊架上的冷熱態(tài)標志牌和指示銷。