燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組連通管道膨脹異常分析與治理

摘要：針對某9F級燃?xì)廨啓C(jī)多軸聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組再熱器2到再熱器1連通管長期膨脹異常問題，從力學(xué)角度進(jìn)行了分析，現(xiàn)場測量了實(shí)需載荷，依據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了管道受力優(yōu)化，恒力吊架載荷優(yōu)化配置后管道應(yīng)力計算校核合格，機(jī)組重新啟動后再熱器2到再熱器1連通管膨脹正常。該研究可為同類型機(jī)組的相關(guān)管道膨脹異常問題治理提供有益的思路。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；再熱器連通管；膨脹異常；受力優(yōu)化；恒力吊架

中圖分類號：TK478" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）21-0066-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.21.016

0" " 引言

支吊裝置是管道系統(tǒng)的重要組成部分，起著承受管道重量、限制管道位移和控制管道振動的重要作用，相關(guān)學(xué)者對其理論及工程應(yīng)用做了大量有益的工作[1-5]。根據(jù)DL/T 616—2006《火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調(diào)整導(dǎo)則》及DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》的規(guī)定，應(yīng)對運(yùn)行達(dá)到一定時間或存在問題的管道支吊架進(jìn)行檢驗(yàn)、計算、調(diào)整或更換，以改善支吊架的工作狀況，使其達(dá)到或接近設(shè)計要求，給管道及機(jī)組的安全運(yùn)行創(chuàng)造必要的條件。

本文以某9F級燃?xì)廨啓C(jī)多軸聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組再熱器2到再熱器1連通管長期膨脹異常問題為例，介紹相關(guān)管道膨脹異常問題的解決思路。

1" " 背景介紹

某公司聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組余熱鍋爐是由DELTAK公司生產(chǎn)的DINO-6196型臥式三壓再熱自然循環(huán)鍋爐，每臺余熱鍋爐通過GE9F燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的高溫排氣加熱爐內(nèi)循環(huán)工質(zhì)，余熱鍋爐型式為臥式、三壓、再熱、自然循環(huán)的無補(bǔ)燃鍋爐，鍋爐露天布置，機(jī)組主設(shè)備為美國GE公司生產(chǎn)的78萬kW“二拖一”多軸聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。該公司1、2號余熱鍋爐的再熱器2到再熱器1連通管，長期存在恒力吊架冷態(tài)處于上極限位置、熱態(tài)管道膨脹向下不足的問題，管道長期膨脹異常，變形明顯。1、2號機(jī)組余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管主要設(shè)計參數(shù)如表1所示。

單臺機(jī)組再熱2至再熱1連通管配置有導(dǎo)向支架4處、限位支架2處、恒力吊架4處，其分布位置如圖1所示。

對上述支吊架的檢驗(yàn)結(jié)果表明：冷態(tài)時，1、2號機(jī)組余熱鍋爐再熱2到再熱1連通管共計8處恒力吊架均未承載；熱態(tài)時，1、2號機(jī)組余熱鍋爐再熱2到再熱1連通管共計8處恒力吊架均存在下位移不足的問題。具體檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

2" " 實(shí)需載荷測試及分析

利用HBM數(shù)據(jù)采集儀、稱重傳感器、采集軟件在現(xiàn)場搭設(shè)了余熱鍋爐再熱2到再熱1連通管吊點(diǎn)實(shí)需載荷測試平臺。在原恒力吊架完全卸載條件下，現(xiàn)場利用手拉葫蘆、鋼絲繩、稱重傳感器組成串聯(lián)系統(tǒng)，在恒力吊架吊點(diǎn)處替代恒力吊架進(jìn)行承載，稱重傳感器通過信號線纜將載荷鏈路上的載荷信息實(shí)時傳遞至HBM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過分次收緊手拉葫蘆的方式進(jìn)行加載，直至找出各吊點(diǎn)處管道產(chǎn)生提升位移的臨界載荷。以#30恒力吊架為例，測點(diǎn)的臨界載荷測量結(jié)果如圖2所示。

圖2所示現(xiàn)場載荷測試的載荷—時間曲線中，3個波峰依次代表收緊手拉葫蘆時的載荷、第一次提升管道載荷（此時手拉葫蘆受力，但管道暫未產(chǎn)生提升位移）、管道剛發(fā)生提升位移時的載荷，選取第三個波峰，即管道剛發(fā)生提升位移時對應(yīng)的傳感器載荷作為此吊點(diǎn)處管道實(shí)需載荷。

為排除載荷轉(zhuǎn)移因素的影響，需對單臺機(jī)組4組恒力吊架吊點(diǎn)處實(shí)需載荷進(jìn)行同時測量，測量結(jié)果如表3所示。

余熱鍋爐再熱2到再熱1連通管總長54.892 m，集箱下方X方向管段重量由支管傳遞至爐內(nèi)集箱，由恒力吊架承擔(dān)重力載荷的集箱外側(cè)管段長度小于34.199 m，管道單位長度自重為440 kg/m，則4組恒力吊架總載荷應(yīng)不超過150.47 kN，介于原設(shè)計恒力吊架總載荷與現(xiàn)場測試管道的實(shí)需總載荷之間，現(xiàn)場測試管道的實(shí)需載荷合理。

3" " 管道應(yīng)力計算

余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管管道支吊架計算編號與設(shè)計圖支吊架編號一致，恒力吊架工作載荷按照原設(shè)計載荷進(jìn)行賦值計算，管道應(yīng)力計算模型如圖3所示，管道計算材質(zhì)及工況參數(shù)如表4所示。

由計算結(jié)果可知：余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管管道最大一次應(yīng)力、最大二次應(yīng)力均在允許范圍之內(nèi)，管道應(yīng)力合格。余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管一次應(yīng)力最高為允許值的51%（最大應(yīng)力如圖4所示），最大二次應(yīng)力為允許值的6%（最大應(yīng)力位置如圖5所示）。

以第2章節(jié)所得現(xiàn)場測試管道實(shí)需載荷結(jié)果作為恒力吊架工作載荷賦值于管道應(yīng)力計算模型，以分析其受力狀態(tài)與應(yīng)力分布情況。由計算結(jié)果可知：在實(shí)測管道受力條件下，余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管管道最大一次應(yīng)力、最大二次應(yīng)力均未超標(biāo)，管道應(yīng)力合格。余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管一次應(yīng)力最高為允許值的45%（最大應(yīng)力如圖6所示），最大二次應(yīng)力為允許值的6%（最大應(yīng)力位置如圖7所示）。

4" " 機(jī)組重啟后復(fù)查結(jié)果

按照現(xiàn)場所測的管道吊點(diǎn)實(shí)需載荷重新配置恒力吊架并于檢修期進(jìn)行更換處理，1、2號機(jī)組重新啟動正常運(yùn)行后對1、2號機(jī)組余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管支吊架進(jìn)行了全面熱態(tài)復(fù)查。復(fù)查結(jié)果表明：經(jīng)調(diào)整后管道支吊架承載及熱膨脹均恢復(fù)正常，運(yùn)行狀態(tài)得到了明顯改善，復(fù)查結(jié)果如表5所示。

5" " 結(jié)論

本文所介紹的某電廠1、2號機(jī)組余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管支吊架整改前，8組恒力吊架（單臺機(jī)組4組恒力吊架）狀態(tài)均異常，熱態(tài)時管道向下熱位移嚴(yán)重不足，管道坡度明顯異常，嚴(yán)重影響設(shè)備的長期安全運(yùn)行。經(jīng)管道實(shí)需載荷測量、力學(xué)分析、管道應(yīng)力校核計算、現(xiàn)場實(shí)施幾個環(huán)節(jié)工作的實(shí)施，管道支吊架承載及熱膨脹均趨于正常，運(yùn)行狀態(tài)得到了明顯改善，達(dá)到了預(yù)期的整改目的，能夠滿足機(jī)組及管道安全運(yùn)行需要。

本文所介紹的管道異常膨脹問題處理方案可為在建和運(yùn)行電廠的管道異常膨脹及受力惡化問題提供有效的參考借鑒，對保證機(jī)組的正常運(yùn)行具有重大意義。

6" " 建議

火力發(fā)電廠汽水管道及其支吊架在工作過程中，其狀態(tài)是會逐漸發(fā)生變化的，各發(fā)電廠須按照DL/T 616—2006《火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調(diào)整導(dǎo)則》的要求進(jìn)行監(jiān)察與維護(hù)，并建立相應(yīng)的管理制度，避免因受力問題造成管道嚴(yán)重下沉等事件。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 程勇明，趙博，鄧玲惠.供熱管道焊縫開裂力學(xué)分析及治理研究[C]//2020年中國電機(jī)工程學(xué)會年會能源電力轉(zhuǎn)型與數(shù)字化論文集，2020：11.

[2] 王軍民，鄧玲惠，吳曉俊，等.低溫再熱器入口管道線狀偏離機(jī)理分析[J].熱力發(fā)電，2019，48（10）：105-110.

[3] 鄧玲惠，王軍民，陳盛廣，等.布置型式對動力管道異常大位移影響計算[J].熱力發(fā)電，2021，50（4）：120-125.

[4] 王軍民，陳盛廣，衛(wèi)大為，等.凝結(jié)水入口管道補(bǔ)償器頻繁撕裂原因分析及消除對策[J].熱力發(fā)電，2012，41（7）：112-115.

[5] 吳曉俊，鄧玲惠，衛(wèi)大為，等.某電廠600 MW超臨界機(jī)組集中下水管支吊架調(diào)整與分析[C]//第九屆電站金屬材料學(xué)術(shù)年會論文集（第二卷），2011：295-298.

收稿日期：2024-06-20

作者簡介：袁海波（1968—），男，浙江舟山人，工程師，研究方向：火力發(fā)電廠管理。

通信作者：唐勇（1966—），男，江蘇鹽城人，高級工程師，研究方向：熱能動力工程。