國(guó)能孟津熱電有限公司 張濤濤

高壓蒸汽管道是火電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一，管道支吊架狀態(tài)異常會(huì)使支吊架承載分配及管系受力發(fā)生變化，造成管系的應(yīng)力分布不均，特別是焊口、三通、彎頭等部位應(yīng)力大幅增加；縮短管道和設(shè)備的使用壽命。管道支吊架工作狀態(tài)異常不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以調(diào)整，將嚴(yán)重影響電廠的安全運(yùn)行。

1 支吊架常見(jiàn)問(wèn)題及其原因分析

1.1 支吊架功能受限

支吊架功能受限對(duì)管道受力、位移產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響管道的使用壽命及其運(yùn)行安全可靠性。

管道及支吊架位移受阻。表現(xiàn)為管道、支吊架與附近管道或設(shè)備卡、碰嚴(yán)重，通常為設(shè)計(jì)時(shí)的支吊架配置不合理或安裝預(yù)留間距不足所致，影響管道的正常熱膨脹和管道應(yīng)力分布狀況；支吊架承載異常。表現(xiàn)為吊架彈簧壓縮不足，吊架欠載、甚至脫載，吊架彈簧壓縮過(guò)量甚至被完全壓死，吊架拉桿偏斜彎曲，橫擔(dān)彈簧吊架的橫擔(dān)梁偏心傾斜。此類缺陷大多為安裝質(zhì)量不良、標(biāo)定錯(cuò)誤、彈簧支吊架本身質(zhì)量較差或支吊架功能劣化失效等所致。

恒力支吊架狀態(tài)異常。主要表現(xiàn)為位移指針指示刻度不正確，指針完全頂在上極限、吊架脫載或指針完全卡在下極限等，造成管道熱膨脹受阻，管道局部應(yīng)力升高，影響到鄰近其它支吊架的受力狀態(tài)；限位裝置、滑動(dòng)支架、導(dǎo)向支架、剛性支撐狀態(tài)異常。表現(xiàn)為限位裝置、剛性支撐支點(diǎn)脫離，導(dǎo)向支架導(dǎo)向錯(cuò)誤，滑動(dòng)支架滑動(dòng)受阻等。此類缺陷大多為安裝質(zhì)量不良，部分是由于支架根部結(jié)構(gòu)配置不合理，在管道發(fā)生熱位移時(shí)出現(xiàn)支架管滑脫根部限位和支撐結(jié)構(gòu)失效；阻尼器的油系統(tǒng)與行程異常。表現(xiàn)為漏油、冷熱態(tài)行程分配不合理，使阻尼器在冷態(tài)或熱態(tài)時(shí)處于極限位置而限制管道熱膨脹。

1.2 支吊架結(jié)構(gòu)損壞

支吊架管部損壞。表現(xiàn)為管部部件存在裂紋或斷裂、支架管部管夾松動(dòng)等。通常是由過(guò)載、材料自身缺陷或安裝質(zhì)量等原因所致；支吊架根部損壞。一般是由于支吊架生根部位的強(qiáng)度不足、生根結(jié)構(gòu)不合理等所致。生根結(jié)構(gòu)不合理常見(jiàn)于生根梁的采用式及根部連接件穿孔部位的開(kāi)孔大小不當(dāng)；支吊架連接件損壞。通常是由支吊架承載異常，管道沖擊、振動(dòng)、嚴(yán)重銹蝕等原因所致。連接件的材質(zhì)質(zhì)量差或安裝錯(cuò)誤也是原因之一。

1.3 支吊架功能失效

由于支吊架安裝問(wèn)題導(dǎo)致支吊架功能失效，從而影響了管系的峰值應(yīng)力大小及分布，造成管系局部應(yīng)力增加且影響鄰近支吊架的載荷分布；支吊架偏裝不正確會(huì)導(dǎo)致冷熱態(tài)承載不合理；支吊架嚴(yán)重偏斜會(huì)導(dǎo)致吊架在垂直方向上承載不足、而在水平方向產(chǎn)生過(guò)大的附加力，對(duì)端點(diǎn)設(shè)備推力增大，不利于管道安全運(yùn)行。

2 支吊架異常處理重要性及介紹一種在線處理工法

針對(duì)不同的支吊架問(wèn)題采取相應(yīng)的維護(hù)調(diào)整措施，使其處于有效的功能狀態(tài)。如對(duì)熱位移受阻的支吊架進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和安裝；對(duì)承載異常的彈簧支吊架進(jìn)行調(diào)整；對(duì)冷態(tài)或熱態(tài)位移指示異常的恒力支吊架進(jìn)行位移指示調(diào)整；對(duì)脫空、失效的限位裝置及滑動(dòng)、導(dǎo)向、剛性支架進(jìn)行整改；對(duì)拉伸或壓縮至極限位置的阻尼器進(jìn)行調(diào)整；對(duì)油系統(tǒng)故障進(jìn)行維修；對(duì)偏裝錯(cuò)誤和安裝錯(cuò)誤的支吊架進(jìn)行重新偏裝和安裝；對(duì)損壞的支吊架及其結(jié)構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)或予以更換。

支吊架型號(hào)、性能與管道的膨脹程度不匹配時(shí)將導(dǎo)致管道膨脹受阻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及管道的安全運(yùn)行。例1：某電廠1、2號(hào)亞臨界600M W 機(jī)組吹管后，發(fā)現(xiàn)低溫再熱蒸汽入口管道傾斜變形，部分支吊架松弛、失載，最大變形處管道抬升約80mm。對(duì)管道及支吊架等進(jìn)行了實(shí)際勘察并對(duì)恒力吊架的性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)合校核計(jì)算結(jié)果認(rèn)為，部分支吊架的設(shè)計(jì)選型載荷偏大、恒力吊架的性能較差使管道向下膨脹時(shí)的阻力增大，影響其正常的熱膨脹導(dǎo)致管道變形；例2：某電廠1號(hào)超臨界600MW 機(jī)組對(duì)外供汽改造后，吹管后進(jìn)入試運(yùn)行階段，發(fā)現(xiàn)主蒸汽管道恒力吊架存在超載情況，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)安裝吊架載荷偏小，未能達(dá)到設(shè)計(jì)的載荷要求，管道整體存在下移量偏大情況。

以上情況均需進(jìn)行進(jìn)行支吊架更換，消除管道存在的支吊架嚴(yán)重隱患，為減少機(jī)組停運(yùn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，介紹一種在線更換管道支吊架的實(shí)踐方法。

2.1 作業(yè)條件

施工機(jī)具準(zhǔn)備、測(cè)量工器具準(zhǔn)備、新支吊架到貨并驗(yàn)收合格；作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及防范措施執(zhí)行，務(wù)必保證施工區(qū)域的安全性，將可能出現(xiàn)泄漏位置進(jìn)行硬質(zhì)鐵板隔離；制作應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)對(duì)突發(fā)情況；保持機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)定，盡量保持在較低負(fù)荷，減少鍋爐側(cè)系統(tǒng)切換操作，作業(yè)過(guò)程中禁止鍋爐吹灰操作，保持主汽溫度穩(wěn)定；臨時(shí)設(shè)施、作業(yè)場(chǎng)地、工具布置、安全、消防設(shè)施等條件已具備。

電源箱、電焊機(jī)、氧氣、乙炔等應(yīng)布置合理；人員資質(zhì)和數(shù)量滿足作業(yè)要求；施工前，對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底及安全文明施工交底，使施工人員熟悉作業(yè)指導(dǎo)書及特殊工藝要求，明確設(shè)計(jì)意圖、切實(shí)掌握高壓管道施工的技術(shù)要求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及安裝工藝；選用的機(jī)械設(shè)備和工器具的狀態(tài)正常；計(jì)量器具的規(guī)格、量程、精度滿足要求，且在檢定有效期內(nèi)。

2.2 作業(yè)方法

2.2.1 準(zhǔn)備工作

恒力彈簧支吊架原拉桿垂直方位臨近拉桿位置，制作臨時(shí)龍門架及吊點(diǎn)，龍門架采用#14槽鋼拼接、滿焊，并于兩側(cè)焊接加固支撐，用于安裝新恒力彈簧吊架的拉桿拉伸，作為手拉葫蘆的受力點(diǎn)，用作支吊架力量轉(zhuǎn)移用；在臨時(shí)龍門架吊點(diǎn)與新的恒力彈簧支吊之間固定1個(gè)3t 拉鏈葫蘆（1號(hào)）；新恒力彈簧吊架在原設(shè)計(jì)吊架生根位置焊接固定，按圖施工并要求新彈簧吊架現(xiàn)場(chǎng)提前進(jìn)行拉力承載負(fù)荷的試驗(yàn)。

在需更換的恒力彈簧支吊架內(nèi)部焊接限位，確保恒力彈簧支吊架處于一種剛性吊架狀態(tài)，不能收縮或伸長(zhǎng)；在主汽電動(dòng)閥門上固定1個(gè)3t 拉鏈葫蘆（2號(hào)），中間連接指針拉力計(jì)，緩慢拉升，手拉葫蘆剛剛帶勁即可，用作管道保護(hù)，同時(shí)觀察c 管道位移指示；在反方向垂直向下固定1個(gè)3t 拉鏈葫蘆（3號(hào)），保護(hù)管道不會(huì)突然大幅度上移，鏈條拉緊即可；全部管道的位移指示進(jìn)行記錄及標(biāo)記，并保持低負(fù)荷負(fù)荷穩(wěn)定，不進(jìn)行機(jī)組爐側(cè)操作。

圖1 支吊架更換進(jìn)行固定卡塊

圖2 支吊架更換載荷監(jiān)視點(diǎn)

2.2.2 開(kāi)始進(jìn)行更換操作

拉動(dòng)2號(hào)手拉葫蘆，使恒力彈簧支吊架吊桿處于松動(dòng)狀態(tài)，且指針拉力計(jì)讀數(shù)接近19000N，同時(shí)緩慢配合松3號(hào)手拉葫蘆；拆除恒力彈簧支吊架及所屬吊桿，安裝新的恒力彈簧支吊架，拉動(dòng)1號(hào)手拉葫蘆，新的恒力彈簧支吊架指針處于三分之一讀數(shù)處時(shí)停止，開(kāi)始安裝新支吊架吊桿。注意手拉葫蘆位置不能影響吊桿的安裝；新支吊架吊桿安裝后，旋轉(zhuǎn)緊固吊桿上的花籃螺母，使吊桿處于緊固狀態(tài)。

緩慢松動(dòng)1號(hào)手拉葫蘆，待指針拉力計(jì)讀數(shù)開(kāi)始減小停止。開(kāi)始緩慢松2號(hào)手拉葫蘆，待指針拉力計(jì)讀數(shù)開(kāi)始減小停止。再緩慢松動(dòng)1號(hào)手拉葫蘆，待指針拉力計(jì)讀數(shù)開(kāi)始減小停止，由此1、2號(hào)手拉葫蘆配合分3～4次使手拉葫蘆全部松開(kāi)，力量轉(zhuǎn)移至新的恒力彈簧支吊架；配置拉力計(jì)葫蘆松動(dòng)之拉力計(jì)指針讀數(shù)為零時(shí)，觀察新的101恒力彈簧吊架工作狀態(tài)，若狀態(tài)正常拆除鏈條葫蘆，若狀態(tài)異常通過(guò)花籃螺栓進(jìn)行微調(diào)，使之處于正常位移狀態(tài)，然后拆除鏈條葫蘆；全過(guò)程對(duì)支吊架的位移進(jìn)行記錄，且對(duì)比開(kāi)始和最終的位移拆別進(jìn)行分析。當(dāng)位移出現(xiàn)大幅度變化時(shí)應(yīng)立即停止進(jìn)行分析后，才可再進(jìn)行。拆除臨時(shí)措施，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前機(jī)組存在大量的改造工作，設(shè)計(jì)支吊架問(wèn)題較多，主要為支吊架設(shè)計(jì)、安裝問(wèn)題和缺陷。改造投運(yùn)前，應(yīng)對(duì)管道支吊架狀態(tài)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的檢驗(yàn)與調(diào)整，使各彈簧、恒力支吊架的指針處于冷態(tài)標(biāo)示點(diǎn)上，固定支架和各種限位裝置穩(wěn)定牢固，減振器和阻尼器處于冷態(tài)安裝起始點(diǎn)；改造或檢修中進(jìn)行局部變更時(shí)應(yīng)對(duì)管系應(yīng)力重新進(jìn)行計(jì)算，對(duì)受影響的支吊架進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整以防破壞管系的載荷平衡，影響管系的安全運(yùn)行；管道支吊架在運(yùn)行過(guò)程中狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)按照火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架檢修導(dǎo)則的要求，對(duì)支吊架進(jìn)行日常監(jiān)督與維護(hù)。