劉　明，張毓琳（.華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州30030；.湖北華電襄陽發(fā)電有限公司，湖北襄陽44000）

?

某300MW機組高壓給水管道熱位移異常原因分析及處理

劉明1，張毓琳2
（1.華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030；2.湖北華電襄陽發(fā)電有限公司，湖北襄陽441000）

摘要：對某300MW機組高壓給水管道支吊架的冷、熱態(tài)檢查發(fā)現(xiàn)其部分管段豎直向熱膨脹位移為零，經(jīng)過管道應(yīng)力計算確定了管道熱膨脹受阻對管系安全的巨大危害，通過設(shè)計資料查詢核對及吊架選型計算，確定了位移異常的原因為兩組恒力吊架選型過大，最終通過更換合適的恒力吊架，使得管道熱膨脹位移正常，有效的保證了機組的安全運行。

關(guān)鍵詞：高壓給水管道；支吊架；選型；熱位移

0　引言

由于金屬材料的固有熱脹冷縮特性，火電廠高溫管道在運行狀態(tài)下不可避免的會產(chǎn)生熱膨脹位移，人為的控制固定管道的熱膨脹只會增加或轉(zhuǎn)移管道熱脹應(yīng)力、提高連接端口的推力/推力矩，不利于管道的安全運行。

管道支吊架是管道的承載部件，起著承擔(dān)管道及其介質(zhì)重量、承受管道排汽反力、約束和限制管道不合理位移以及控制管道振動等功能，同時通過支吊架的位移指示還能夠準(zhǔn)確直觀的獲知管道的位移變化情況，對于監(jiān)控管道的正常運行有著重要的作用。

1　位移異常管道介紹

高壓給水管道作為火電廠“四大管道”之一，承擔(dān)著向鍋爐供水的重要任務(wù)，是電廠汽水系統(tǒng)循環(huán)連通的重要組成，某電廠300MW亞臨界機組高壓給水管道主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1　高壓給水管道設(shè)計參數(shù)

該高壓給水管道（鍋爐側(cè)）立體布置示意圖如圖1所示，通過對管道的支吊架檢查發(fā)現(xiàn)，#2、#3恒力吊架冷、熱態(tài)指示均向上卡死，顯示出對應(yīng)吊點的熱位移為零，與設(shè)計值嚴(yán)重不符。

2　管道應(yīng)力計算

由#2、#3恒力吊架冷、熱態(tài)指示均向上卡死基本可以判斷管道在這兩處的豎直向熱膨脹被完全限制，#2、#3恒力吊架已完全喪失了恒力吊架的功能[1]，退化為剛性吊架。依據(jù)管道布置圖紙，采用專業(yè)管道應(yīng)力計算軟件CAESAR II建立該高壓給水管道的應(yīng)力計算模型，以理論設(shè)計狀態(tài)為工況一，將#2、#3吊架給定為剛性吊架為工況二，對比兩種工況在設(shè)計運行狀態(tài)下的一、二次應(yīng)力以及管道與省煤器連接端口的推力/推力矩[2]，計算對比情況見表2。

計算結(jié)果顯示工況二較工況一的一次應(yīng)力有所提高、二次應(yīng)力顯著提高，這主要是由于二次應(yīng)力是為滿足位移約束條件或管道自身變形的連續(xù)要求所產(chǎn)生的應(yīng)力，管道局部豎直向熱膨脹被完全限制后必然導(dǎo)致二次應(yīng)力增大。同時由于#2、#3吊架位置距省煤器連接端口較近，該管段固定卡死后，運行狀態(tài)下管道不能隨著鍋爐本體自由向下膨脹，導(dǎo)致端口推力/推力矩顯著增加。

由上述計算分析結(jié)果可知#2、#3恒力吊架處管道豎直向熱膨脹被完全限制后，管系應(yīng)力及端口推力/推力矩均明顯增大，雖然管系應(yīng)力最大值仍在材料許用應(yīng)力范圍內(nèi)，但極大的降低了管道的安全余量，不利于機組的長久安全穩(wěn)定運行。

3　原因分析及處理

查閱相關(guān)設(shè)計圖紙得到#2、#3恒力吊架的具體資料見表3，現(xiàn)場檢查顯示吊架安裝規(guī)格型號與設(shè)計資料一致。

管道應(yīng)力校核計算顯示#2、#3吊架對應(yīng)吊點的設(shè)計載荷、位移正確，但#2、#3吊架均為雙拉桿恒力吊架，吊點載荷應(yīng)平分到兩個吊架上，對比吊架選型中的載荷數(shù)據(jù)可知選型規(guī)格中的載荷標(biāo)注錯誤，按此數(shù)據(jù)制造出來的吊架實際載荷遠大于吊點載荷，從而造成管道無法拉動吊架，阻礙了管道的正常熱膨脹。

#3雙拉桿吊架為立式橫擔(dān)型吊架，吊架位于管道下方與管夾橫擔(dān)焊接在一起，所以確定單個吊架載荷時在二分之一吊點載荷的基礎(chǔ)上應(yīng)加上管夾、吊架自身以及連接吊桿等附件重量的一半。#2雙拉桿吊架為臥式吊架，吊架銷接在根部鋼梁上，通過吊桿與管夾橫擔(dān)連接，在確定單個吊架載荷時只需要在二分之一吊點載荷的基礎(chǔ)上另加上橫擔(dān)管夾以及連接吊桿等附件重量的一半。依據(jù)上述原則計算#2、#3恒力吊架載荷以及吊架選型見表4。

依照上表選型方案將原有選型過大的吊架進行了更換，在機組重啟穩(wěn)定后，對管道的熱位移情況進行了持續(xù)檢查記錄，#2、#3吊架的位移指示情況見表5。

表2　計算結(jié)果對比

表3　高壓給水管道#2、#3恒力吊架設(shè)計資料

表5　更換后吊架的位移指示

檢查結(jié)果顯示更換吊架后的高壓給水管道恢復(fù)了自由膨脹狀態(tài)，#2、#3吊架所對應(yīng)吊點的熱膨脹位移正常，管道熱膨脹受阻問題得到解決。

4　結(jié)語

本文通過支吊架現(xiàn)場檢查以及管道應(yīng)力計算分析確定了某300MW機組高壓給水管道熱位移異常的原因，并通過更換吊架有效解決了管道熱膨脹受阻問題，消除了機組安全運行的重大隱患，同時也獲得了以下經(jīng)驗教訓(xùn)。

（1）管道位移異常將嚴(yán)重危及相關(guān)管系的安全穩(wěn)定運行[4]，支吊架的位移指示能夠準(zhǔn)確直觀的獲知管道的熱位移變化情況，因而在機組日常運行中應(yīng)加強對管道支吊架的日常檢查監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時進行調(diào)整處理，尤其是對“四大管道”等熱位移比較大的管道而言。

（2）在進行吊架選型時，應(yīng)針對不同形式的吊架結(jié)構(gòu)合理考慮吊點載荷、吊架自重以及管夾等其他附屬結(jié)構(gòu)重量。

參考文獻：

[1]林其略，周美芳.管道支吊技術(shù)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社.1994.

[2] DL/T 5366-2014，火力發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計算技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2014.

[3]水利電力部西北電力設(shè)計院.火力發(fā)電廠汽水管道支吊架手冊[M].西安，1983.

[4]衛(wèi)大為，安付立，康豫軍.某火電廠1000MW機組高溫再熱蒸汽管道熱位移異常原因分析[C].成都：第九屆電站金屬材料學(xué)術(shù)年會.2011：548～552.

修回日期：2016-02-16

廣告索引

封面：樂金空調(diào)（山東）有限公司

封二：堃霖冷凍機械（上海）有限公司

前插一：堃霖冷凍機械（上海）有限公司

前插二：河南駿化發(fā)展股份有限公司

前插三：東芝開利空調(diào)銷售（上海）有限公司

前插四：上海華電源信息技術(shù)有限公司

后插一：中國制冷展

封底：深圳麥克維爾空調(diào)有限公司

Analysis and Treatment about Thermal Displacement Anomaly of High Pressure Water Supply Pipeline for a 300MW Unit

LIU Ming1，ZHANG Yu-lin2
（1. Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China；2. Hubei Huadian Xiangyang Power Generation Co.，Ltd，Xiangyang 441000，China）

Abstract：For 300 MW unit high pressure feed water pipe support and hanger cold and hot state examination revealed some of its tube vertical section to thermal expansion displacement is zero，through a pipeline stress calculation to determine the pipeline thermal expansion blocked the huge harm on the tube，through the design of data query check and a hanger type selection calculation to determine the abnormal displacement due to two groups of constant force hanger selection is too large，ultimately through constant force hanger for a suitable replacement，the pipeline thermal expansion displacement of normal，effectively guarantee the safe operation of the unit.

Key words：High pressure water supply pipeline；Supports；Lectotype；Thermal displacement

收稿日期：2015-12-23

作者簡介：劉明（1985-），男，安徽宣城人，工學(xué)碩士，工程師，主要從事管道應(yīng)力計算分析、管道振動分析與治理及支吊架優(yōu)化調(diào)整工作。

中圖分類號：TM621.4

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：2095-3429（2016）01-0055-03

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.01.013