火电厂蒸汽管道支吊架的检查与调整

摘 要：介绍了火电厂蒸汽管道支吊架检查与调整的主要方法，提出了管道支吊架存在的主要失效形式及其调整措施，阐述了支吊架的调整对管道运行安全性的影响。结合管系应力计算可以优化调整方案，为支吊架的调整提供了理论依据。通过热态的复查来检验支吊架调整后是否达到整改的预期目的。

关键词：蒸汽管道；支吊架；检查；调整

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.164

1 前言

火力发电厂蒸汽管道多数处于高温和高压状态下运行，例如火电厂四大管道：主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道、低温再热蒸汽管道和主给水管道。管道经长期运行后，其材质和性能状况会发生改变，这直接影响到电厂的安全运行。而通过对支吊架状态的检查与合理的调整，可以消除支吊架存在的直接或间接隐患，改善管道的一次应力与二次应力水平，使管道膨胀自如，从而保障整个电厂的安全可靠运行。

2 支吊架类型与检查步骤

2.1 支吊架类型

支吊架按照在管道系统中的主要功能和具体体现，可将其分为表1中几大类。

2.2 支吊架检查步骤

（1）查阅资料。查阅电厂设计单位所提供的管道安装图与其对应管道支吊架设计资料，认真做好记录。

如该管道有过检查调整记录，可以查阅支吊架历次检验报告。针对后续的软件应力校核计算，还需要如下基本资料：①管道材质的许用应力、线膨胀系数和弹性模量等；②管道设计运行压力、温度以及其几何尺寸、弯管形状及尺寸、三通类型及尺寸等；③保温材料材质、规格和性能等。

（2）现场进行热态和冷態检查。①根据设计资料，逐一对每个支吊架进行复核，检验其安装位置，安装数量、支吊架型号、管部与根部结构、偏装情况等是否与原设计相符合；②检查支吊架是否有变形、弯曲和锈蚀等现象；③检查管道热膨胀和支吊架热位移是否有建筑物或其他物件的阻碍等；④检查支吊架的功能件、连接件、根部和管部等各大部位是否有异常，也需检查支吊架是否被保温包裹。

不同类型的支吊架有不同的失效形式，表2为各类型支吊架的常见失效形式。

（3）管系应力计算。管道静力计算的任务是确定在外载荷（温度、自重等）作用下，管道的变形、应力分布以及支撑结构的约束反力等，用以求解管道的应力分布，并以此为基础确定管系的薄弱环节或关键部位，计算评估管系的使用安全性。通过有限元软件对管系进行应力计算，复核支吊架配置对管系应力的影响，为支吊架的调整提供有力的理论支持。

管道应力计算，主要是计算管道在内压、自重和其它外载荷作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力。以判断是否满足管道本身和其连接的设备安全运行要求。

管道在工作状态下，由内压产生的折算应力不得大于钢材在设计温度下的许用应力，即：

式中：

—内压折算应力，；

—设计压力，；

—管子外径，；

—管子实测最小壁厚，；

—温度对计算管子壁厚公式的修正系数；

—许用应力的修正系数；

—考虑腐蚀、磨损和机械强度的附加厚度，；

—钢材在设计温度下的许用应力，。

管道在工作状态下，有内压、自重和其他持续外载荷产生的轴向应力之和（一次应力），必须满足下式的要求：

式中：

—内压、自重和其他持续外载荷所产生的轴向应力之和，；

—设计压力，；

—应力增强系数；

—管子截面抗弯矩，；

—钢材在设计温度下的许用应力，；

—管子外径，；

—管子内径，；

—自重和其他持续外载作用在管子横截面上的合成力矩，。

管系热胀应力（二次应力）必须满足下式的要求：

式中：

—热胀应力，；

—钢材在20℃时的许用应力，；

—按全补偿值和钢材在20℃时的弹性模量计算的，热胀引起的合力矩，；

—应力范围减小系数。

（4）调整方案制定。支吊架调整方法有以下两种：

①管系应力分布不变的调整方法，即各点所承受的设计载荷不变，来对支吊架进行调整。将各吊点的实际承受载荷与设计载荷相比较，调整不符合设计要求的吊点，使其符合设计值。由于管系各吊点之间的关联性，调整一个吊点的载荷必然导致邻近吊点的载荷变化。对此，需要反复调整，才能使每个吊点承受的载荷与设计值相近。这种方法适用于无明显下沉、支吊架失效程度低的管系。

②管系应力重新设计的调整方法，即在管系适当位置设置刚性吊点，对管系的应力重新设计，确定管系原吊点位置所承受的载荷和热位移。若支吊架的载荷和热位移不能满足重新设计的数据，应重新选型并更换。若能满足重新设计的数据，对其进行调整，使其满足设计要求。这种方法适用于有明显下沉、支吊架失效程度高的管系。

对所有支吊架的记录数据进行统计分析，计算热位移。若各个支吊架的实际位移值与设计值基本符合，可以断定管道运行正常。若相差较多，则需进行冷态调整。结合应力校核计算结果，经综合分析后制定支吊架调整方案。

3 支吊架的调整

依据所定的调整方案，组织施工人员进行现场调整。主要采取以下调整措施：①位移指示不合理的支吊架，通过调整松紧螺母来进行调整。必要时也可用吊杆最上方和横担下方的螺纹来做辅助调整；②吊杆倾斜严重，可通过改变生根点和管夹。偏装值为水平冷、热位移之和的1/2。管道支吊架技术规范中规定[1]：刚性吊架吊杆与垂线之间夹角不超过3°，弹簧吊架吊杆与垂线之间夹角不超过4°。③对于需要修复或更换的支吊架机构，需严格执行《电力建设施工技术规范 第五部分：管道及系统》DL 5190.5-2012的相应规定。④横担倾斜严重时，调整其两边下方的吊杆螺纹来保持平衡。⑤漏油的阻尼器需进行注油，并采取有效保护措施。必要时返厂检修，无法修复的重新订货更换。⑥支吊架被保温包裹，应将保温拆除。一方面便于检查，另一方面防止支吊架超温，部件损坏。⑦对于定位销未拔和残留物滞留，需要将其清除干净，保证支吊架正常热位移。

4 热态复查及微调整

支吊架经冷态调整后，机组运行稳定后，应密切注意各支吊架的运行状况，检查各支吊架是否在正常的工作范围内，并测量各支吊点的热位移。检查支吊架是否有卡涩、失载、过载等现象。对检验和测量结果进行分析后，确定是否需要对支吊架进行热态微调。如果发现异常情况应及时与运行调度人员联系，以便采取措施进行处理。一般情况下，热态情况下不对支吊架进行大的调整。若有问题，在不影响安全稳定运行的前提下，可利用小修或待机时间进行处理。

5 结束语

通过对火电厂蒸汽管道支吊架的检查与调整，可确保蒸汽管道、设备及电厂的安全运行，有效地减少恶性事故的发生。但随着机组的长时间运行，管道支吊架会逐步暴露出新的问题，因此仅仅靠一次检查和调整是不可能消除隐患的，今后还需要从制造、安装和运行等环节采取必要的预防措施来避免支吊架失效现象的发生[2]，同时加强定期检查和记录管道支吊架，以保障机组的安全运行，延长机组的使用寿命。

参考文献：

[1]国家技术监督局. 管道支吊架 第一部分 技术规范 GBT 17116.1-1997[S].北京：标准出版社，1997.

[2]郭延军，陈跃光.支吊架失效与电厂蒸汽管道安全分析[J].电力设备，2007，8（04）：62-64.

作者简介：李丹（1992-），男，安徽肥西人，硕士研究生，助理工程师，主要从事工作：电厂设备结构力学。

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