浅谈火力发电厂管道支吊架的检查与调整措施

浅谈火力发电厂管道支吊架的检查与调整措施

谭琦

大唐国际发电股份有限公司陡河热电分公司

摘要：机、炉外管爆破危害性极大，其后果难以预料和控制，对现场工作人员的安全构成极大威胁。各个发电企业越来越重视机、炉外管的安全，管道支吊架维修调整规范化、系统化，能使管道寿命管理从局部微观性能研究扩展到宏观结构应力分析与微观研究相结合。通过科研与工程实际相结合，将提高管道支吊架安全运行水平，延长管道使用寿命。支吊架调整对电厂而言具有良好的经济效益。

关键词：管道；支吊架；应力

0引言

机炉外管道安全是火力发电厂安全运行的重要保障，特别是四大管道的安全事关重大，如果发生事故其后果难以预料和控制，会对现场工作人员的安全构成极大威胁。

火力发电厂对管道安全与寿命的研究主要包括：管道表面宏观检验及无损探伤发现的缺陷，通过金相组织分析了解材质变化规律，材料短时力学性能试验及长周期蠕变持久试验评估其剩余寿命。这些方法其实并不全面，导致管道材质损伤和破坏的根本原因是高应力与材料缺陷，只有首先从宏观上控制和降低系统应力才能真正减缓材料的损伤速度，延长管道寿命。这就需要做到通过计算制定最佳的管道支吊架配置，降低管道应力；通过定期支吊架维护与调整消除安全隐患。

管道应力的影响因素有管道及保温自重、支吊架配置、管道的空间布置与管道运行温度，其中管道及保温自重、管道的空间布置已经确定，运行温度通常按设计要求变化很小，所以支吊架性质将决定系统的应力水平与安全性，从宏观角度分析，支吊架(位置、类型与状态)决定管道系统的应力水平与安全性（同时要做好管道焊逢弯管检验，保证焊缝弯管合格）。

1 支吊架简介

根据设计要求及管道布置，电厂汽水管道支吊架可分为以下几类：变力弹簧支吊架、恒力弹簧支吊架、固定支架、滑动支架、导向或限位支架、刚性吊架、减振或阻尼支吊架、防冲击刚性支吊架等。可以看出，支吊架的主要作用有承担管道等的重量，对管道的某一方向进行限制等。

管道支吊架状态的正常与否，将直接影响管系应力水平的高低，影响管系的长期、安全、经济运行。所以，为了满足管系安全生产的需要，需要对状态异常的支吊架进行调整，使其达到或接近设计状态，而在对支吊架状态进行调整之前，应对管系的每一只支吊架的冷热态状况进行详细的检验与记录，对重大缺陷拍照记录，得到一套完整的管道及支吊架运行状态报告。根据检验的结果并结合应力校核计算的结果，对管道及支吊架的状态进行综合分析与评估，制定合理可行的调整方案。

支吊架本身分为分管部、连接件（包括弹簧组件、附件）及根部三部分。

管部：

第四单元

                                第三单元

                                第二单元

第一单元

第一单元，为管部的分类，用一个汉语拼音字母表示。D 为吊架；Z 为支架。

第二单元，为管部的结构型式，用一位或二位数字表示，在数字后如带有A

字为重载型，带有B 字为持重载型。

第三单元，为管外径（取整数）

第四单元，为该型式主要部件的材料

连接件 ：

第三单元

第二单元

第一单元

第一单元，为连接件的分类，用一个汉语拼音字母表示，L 为连接件；T 为弹簧组件；F 为附件。

第二单元，为型式，用一位或二位数字表示。

第三单元,为该型的序号或吊杆直径、弹簧号。

根部：

                                      第四单元

第三单元

第二单元

第一单元

第一单元，为根部分类，用汉语字母G 和一位数表示。

第二单元，为根部的结构型式，用一位数字表示。

第三单元，为序号或吊杆直径。

第四单元，为技术数据，分子表示荷载点的距离，分母表示主要型钢的实际下料长度。

2 支吊架调整前检查

2.1资料审查

原施工图复核；对支吊架各个参数与设计计算书进行仔细核对；支吊架订货、到货、安装情况核对；管道的实际运行参数及支吊架的历次检验、更改记录。

2.2现场检查

对管道及支吊架进行冷/热态现场检验，记录各个支吊架存在的问题，对重大缺陷拍照记录，得到一套完整的管道及支吊架运行状态报告。主要检验内容有记录损伤或劣化的证据，例如构件外表面的变形和腐蚀等。记录大幅度的冲击荷载或剧烈振动的证据，具体表现为变了形的元件，开裂的焊接接头，松弛的固定螺栓或碎裂的水泥等。

变力弹簧支吊架是否过度压缩、偏斜或失载，弹簧是否断裂；恒力弹簧吊架转体指示是否越限；弹性支吊架总成是否异常；刚性支吊架状态是否异常；限位装置状态是否异常；减振器及阻尼器位移是否异常。确定卡箍或鞍座是否与管道正确连接。检查承载螺栓是否是双头螺栓或防松螺栓。检查承载螺栓、卡箍、螺帽是否松动。

校验吊点偏装与原设计是否一致。记录运行条件下妨碍管道及支吊架位移的任何障碍。校验支吊架冷态/热态位置和标牌位置。记录冷、热态条件下的位移指针位置。校验制造厂的型号。记录冷、热态条件下变力弹簧的载荷。对于刚性支吊架，需校验支吊架各部分与原设计是否一致。

3 管道应力计算

管道静力计算的任务是确定在外载（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。

管道应力包括管道内压应力和持续外载引起的应力以及管道由于热胀冷缩和其它位移受约束而产生的应力。管道在工作状态下，由内压、自重和其他持续外载产生的轴向应力之和应小于钢材在设计温度下的许用应力，其两者之差应大于管道由于热胀冷缩和其它位移受约束而产生的应力。

为了能较清晰、简便地对管道进行应力分析，我们可以根据管道的布置和受力状态，将其简化为图1所示的力学模型，即两端固定和由许多支吊架悬挂支撑的系统。

从这一力学分析可以看出，决定该系统应力的主要因素有：

① 管道(包括管道、管件、阀门等)及保温层自重；

② 支吊架配置与荷重；

③ 管道的空间布置；

④ 管道的冷、热态温度。

图1  管道立体布置示意图

4 支吊架调整

变力弹簧支吊架，厂家必须提供弹簧实测刚度及合格证，生产厂必须逐台按设计的安装荷载标定安装刻度。现场调整时，根据弹簧的高度值，放松或收紧吊架的松紧螺丝，调节吊架的弹簧高度至计算值（刻度值）即可。恒力弹簧支吊架的调整，可通过旋转载荷螺栓与吊杆螺栓之间的松紧螺母进行。当固定销轴在固定框架孔中偏向载荷一侧时，说明载荷力矩偏大，应放松松紧螺母；当固定销轴在固定框架孔中偏向弹簧罩筒一侧时，说明载荷力矩偏小，应旋紧松紧螺母。在运行中，应经常观察支吊架的位移量，检查支吊架是否妨碍管道或设备的自由位移。位移指示器应在0~10刻度范围内移动，不应碰到位移限制槽。否则，应按上述方法再次调整。注意，调整范围一般小于标准载荷的±10%，最大不超过±15%。

弹簧支吊架弹簧安装高度按下式计算：

                       Haz=Ho–Paz∕P¹

Haz——安装高度，mm;

Ho——自由高度,  mm;

Paz——安装荷载，N；

P¹——实测刚度，N∕mm。

变力弹簧吊架安装载荷的调整按下式计算：

               ±ΔP=±ΔH×P¹

式中：ΔP——安装荷载的增减值，N；

ΔH——标牌刻度尺读数的增减值（弹簧高度的增减值），mm；

P¹——该支吊架弹簧刚度，N∕mm。

现场可以使用应力应变测量装置对管道的弹簧吊架、恒力弹簧吊架及滑动支架进行现场测量支吊架载荷/位移，检测支吊架性能是否正常及其偏差量，作为支吊架调整或更换的依据。

5支吊架日常使用中的维护

四大管道支吊架，每年应在热态时逐个目视观察一次，并记入档案，观察内容包括：

变力弹簧支吊架是否过度压缩、偏斜或失载；恒力弹簧支吊架转体位移指示是否约限；弹簧支吊架总成是否异常；限位装置状态是否异常；减振器及阻尼器位移是否异常；每次大修要对50%的液压或机械阻尼器进行维护，维护内容按生产厂规定要求进行。管部零件是否有明显变形，主要受力焊缝是否有宏观裂纹；承载结构与根部辅助纲结构是否有明显变形，主要受力焊缝是否有宏观裂纹；严禁管道任何部位因保温脱落而裸露运行。大范围更换容重相差较大的保温材料时，应请专业技术单位重新进行支吊点荷重分配、热位移、管系应力及推力计算，并对支吊架逐个进行调整。

6总结

随着机组参数的提高，机炉外管的安全越来越重要，一旦发生机炉外管泄漏事件会严重威胁人员及设备的安全，支吊架调整与日常维护是保障机炉外管安全的一道重要防线，了解掌握支吊架调整和日常维护的要点并运用到日常工作中，对机组安全稳定运行有着极大的帮助。

参考文献

DL/T616-2006《火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则》

DL/T5366-2014《发电厂汽水管道应力计算技术规则》