1000MW超超临界机组支吊架问题分析及处理措施 - 图文

1000MW机组支吊架问题分析及处理措施

尹宝聚，李志鹏，王 平

（国华神华绥中发电有限公司 葫芦岛市 125222）

Problem Analysis and Treatment on Support and Hanger of

Domestic 1000MW Ultra-supercritical Unit

Yin Baoju，Li Zhipeng，Wang Ping

(Guohua Shenhua Suizhong Power Generation Co. Ltd. 125222)

Abstract: Adjustments Shenhua Guohua Power Company Limited B Suizhong two Guochan the East 1000MW ultra supercritical unit in the debug and production Chu Qizhi hanger Yudaowenti Jinxing Category description, combined with support and hanger adjustment Yuanlizhendui different issues of the targeted of adjustment programs, implementation of the support hanger to maintain in the normal state, reached after the rectification of the expected pre-production purposes. Keywords: Domestic；1000MW unit；Support and Hanger；Stress Analysis；Regulation

摘要：对国华神华绥中发电有限公司B厂两台国产东方1000MW超超临界机组在调试和投产初期支吊架遇到问题进行分类叙述，结合支吊架调整原理针对不同问题提出了有针对性的调整方案，实施后支吊架保持在正常状态，达到了前期投产后整改的预期目的。

关键词：国产；1000MW机组 ； 支吊架； 应力；调整

0 引言

近年来汽水管道爆破呈频繁发生态势，给电厂安全生产带来重大损失，锅炉本体及四大管道等高温高压管道，其性能状况直接影响到机组的安全运行，应当予以充分重视。通过对支吊架出现问题的合理分析和及时调整，消除存在的缺陷和安全隐患，使锅炉及管道受力均衡、膨胀自如，从而有效延长管道的使用寿命。

1 概述

国华神华绥中发电责任有限公司3、4号机由东方汽轮机厂与日本日立公司联合生产厂生产的1000MW超超临界燃煤发电机组。锅炉为超超临界参数、变压直流炉、、单炉膛、一次再热、、露天布置、全钢构架、全悬吊п型结构。在充分认识管道自由膨胀重要性下，机组在基建期间即对支吊架的安装加强检查和监督工作。

3、4号在调试和试运期间发现支吊架存在一些的问题。因受实际条件限制，调试和试运期间，以管道运行中能自由膨胀不受阻为现场实际操作原则。在此基本要求指导下，对问题比较突出区域的部分吊架进行初步调整尝试，并对检查中发现的问题做详细记录，待以后停机检修期间对支吊架做系统诊断及全面调整。

2 存在的主要问题

机组只吊架在未启动前冷态验收、调试、试运及投入运行后都发现一些问题，就这些问题，根据出现的时期和原因不同进行分类描述

2.1冷态状态下锅炉及四大管道支吊架等存在的一些问题

表1 3、4号机组冷态状态下存在问题

序号 1 2 3

位置 大风箱上部 主蒸汽管道 再热器热段

出现问题

大部分恒力吊架（前后墙各11组、22个吊架）冷态载荷不足。（如图 1）

炉侧竖直主蒸汽管道与斜拉刚梁距离过近，钢梁将阻碍管道膨胀(如图2)。

左侧再热器热段管道在汽机厂房内竖直管道上侧第一个弯头处（汽机厂房内26米平台处）管道膨胀严重受阻（其中13号阻尼器行程不足，10、11、12、号恒力吊架冷态时弹簧位移过大，热段疏水管道下侧墙体影响疏水管道热态位移）。

四大管道炉侧至机侧穿墙管道移动空间预留不足。（图 3） 现场支吊架预留偏角错误

现场恒力吊架冷态状态下载荷不足，（恒力吊架未拉开）。如螺旋水冷壁至竖直水冷壁件联络管吊架部分欠载、汽水分离器至储水罐间管段吊架全部欠载。（冷态时未拉开）。（见图4）

4 5

6

四大管道穿墙 主蒸汽管道 本体吊架

7 8

再热器冷段 再热疏水

冷段入口（两侧）4组弹簧吊架冷态状态下弹簧吊架预留膨胀行程不足，热态后弹簧吊架有过载风险。

9、机侧17.4米处再热热段疏水管吊杆包在保温内。

图1 大风箱支吊架 图2 锅炉侧竖直下降主蒸汽管道39.1米处

图3 再热冷段穿墙 图4螺旋水冷壁联络管吊架欠载

2.2启动及热态运行过程出现的问题 2.2.1、 固定端侧再热器热段管段在上数第二个支吊架处（49米前墙处）向固定端偏斜较大。

2.2.2、 固定端侧主蒸汽管道上数第一个支吊架处（49米前墙处）向固定端偏斜较大。 2.2.3、 扩建端侧主蒸汽管段上数第二个

序号

位置

支吊架处（49米前墙）向汽机方向偏斜较大

2.2.4、 固定端侧再热器热段管段在穿墙处及汽机侧向扩建端偏斜严重。

2.2.5、 螺旋水冷壁至竖直水冷壁连接管吊架受力不均，固定端角部两个吊架未受力。(见表2)

表2 螺旋水冷壁连接管支吊架数值。

1 2 3 4

右侧墙 0.3 左侧墙 1

2.2.6、热段管道保温与斜拉钢梁相碰，保

5 3 0.2 5 4.8 3 温变、破损(见图5.6)。

图5、6 3号炉再热热段管道与斜拉钢梁相碰

2.2.7、炉侧69.7米（固定端）处热段吊架在热态时卡死

2.2.8、管道穿墙处与墙体接触，墙体化妆板破坏严重。

2.2.9、墙体阻碍热段疏水管段膨胀。

2.2.10、炉侧69.7米处炉周围电缆槽架距

离锅炉墙保温化妆板过近。

2.2.11、汽水分离器至蓄水罐间管道与钢梁相碰

2.2.12、3号炉主蒸汽管路部分支吊架偏角大于标准。（如图9、10、11）

图7 炉侧69.7米处热段吊架在热态时卡死 图8 汽水分离器至蓄水罐间管道与钢梁相碰

图9 主蒸汽1号吊架（偏角4.3°） 图10主蒸汽80号吊架（ 偏角4.16°） 图11主蒸汽68号（偏角4.6°）

2.3存在的问题主要分类为：

2.3.1、 管道膨胀受到墙体、钢梁、附近管

道等的阻碍，影响其按设计要求膨胀。

2.3.2、 支吊架安装不正确，偏装量、偏装方向、膨胀预留等安装有误，造成支吊架在冷态位移不正确。

2.3.3、 弹簧吊架出现过载、欠载使支吊架

部分或全部失效，影响支吊架所在

系统的受力均匀分布。

2.3.4、 支吊架的冷热态位置不准确。 2.3.5、 支吊架出现连接花栏卡死、吊杆断

裂。

以上问题使管道运行达不到设计要求，引起吊架受力不合理，管道运行应力升高。失效的支吊架还会导致管道冷、热态承载的重新分布，部分管段局部变形，缩短其使用寿命，严重时会损坏邻近的正常支吊架的工作状态，引起连锁失效反应，严重影响机组的安全运行。

平的关键因素是管道运行压力、运行温度、管道布置和支吊架状态。运行压力和温度通常按设计要求变化很小，而且在役机组管道布置及特性已定，因此，从宏观角度分析，

支吊架状态(位置、类型与运行状态)决定管道系统的应力水平与安全性。

通过管道应力计算，分析汽水管道在承受内压、自重、支吊架反作用力以及热胀位移受约束的情况下，管道各节点的应力水平，确定管道的最大应力位置和最大应力值，从而采取相应的措施予以解决。 总之，管道支吊架检验与调整，就是为了校验支吊架配置、承载及热位移的正确性，评估支吊架系统的安全运行水平，消除支吊架存在的直接与间接隐患，并且通过支吊架的调整，改善管道的应力水平，延长管道运行寿命，达到确保动力管道安全、经济运行的目的。

4 管道应力计算

4.1 应力计算方法

管道在工作状态下承受的应力分为一次应力和二次应力。一次应力是指管道在内压、自重和其它持续外载(包括支吊架反作用力等)作用下所产生的应力；二次应力是指管道在热胀、冷缩或其它位移受约束时产生的应力。

4.1.1 一次应力的计算方法

3 调整原理

对管道支吊架的调整就是采取措施降低管道的应力峰值，降低管道材料的损伤速度，防止一次性破坏事故。可以首先确定管道中的最大应力位置、损伤严重部位及危险部位，以利于对管道的监督。

从力学角度分析，决定管道系统应力水

一次应力是由于外力荷载而使管道产生的正应力和剪应力，其必须满足外部和内部力或力矩的平衡法则。一次应力的特点是没有自限性，始终随着外力荷载的增加而增大，不会随时间的延长而有所降低，当它超过某一限度，将使管道变形直至损坏。因此， 力，kg／cm2；[?]j为钢材在计算温度下的基本许用应力，kg／cm2；?E为热胀当量应力，kg／cm2，取计算管系上危险断面的应力值。 t要严格限制一次应力的数值，使其控制在相应的许用应力范围之内。管道在工作状态下，由内压、自重和持续外载产生的一次应力不得大于钢材在计算温度下的基本许用应力。即： pjs(DW?d)400d??W1??W2?[?]

式中，?W1为持续外载轴向应力,kg／cm2；?W2为持续外载当量应力,kg／cm2

??mMW/WP其中?为持续外载当量力

矩，N·m，WP为管子截面模量，m为应力加强系数；pjs为管道计算压力，Pa；DW为管道外径，mm；d为管道壁厚，mm；[?]为管道钢材在计算温度下的基本许用应力，kg／cm2。

4.1.2二次应力的计算方法

二次应力是由于管道变形受约束而产生的正应力和剪应力，其本身不是直接与外力相平衡的，具有自限性的特点，即当局部屈服或产生小量塑性变形时，就能使工作状态下的热胀应力降下来。二次应力一般不会直接导致破坏，只有当应力在多次重复交变的情况下，才导致管道和附件产生疲劳破坏。因此，对于二次应力的限定，并不是指一个时间的应力水平，而是指交变的应力范围和交变的循环次数。管道由热胀冷缩和其它位移约束而产生的热胀二次应力应满足以下要求：

?20E?1.2([?]?[?]tjj)

式中[?]20j为钢材在2O℃时的基本许用应

??mMW。式中，M 为热胀当量力矩，N·m，

P按全补偿值和钢材2O℃时的弹性模量计算。 4.2计算结果分析

通过对有问题支吊架的校核计算结果

进行分析，绝大部分的支吊架在选型、吊点载荷上满足设计要求。大风箱上部及四大管道的盈利计算结果显示，所有各点的规范都在设计允许的范围应力（一次应力和二次应力）范围内。所以排除现场支吊架出现的问题为设计原因。

5 原因分析

支吊架在调试和试运期间出现偏离设计的实际问题，经初步分析其原因有以下几个方面 ：

5.1本体及管道安装施工完毕后，在支吊架拔销子和解除锁紧块时，未经反复仔细调零(冷态设计位置) 。管道支吊的载荷分配是一个整体，若调整不精细，在支吊架解锁后产生了少量偏移， 且这种偏移会在一定区域内累积，造成部分支吊架原始冷态位置偏离设计位置。

5.2在机组启动调试和试运期间，冷热态交变变化频繁以及设备振动等因素会使管道在安装过程中的拘束应力得到释放，使得管道某些吊点在热态位移后，不再 回复到起始位置。经过反复观察对比，这种偏差较大的可达15%以上。

5.3设计荷载、 位移值与实际的偏差。管道支吊架载荷的设计是依据管道、保温、吊架本身等的重力载荷和工况负荷、 振动等动态变化载荷进行理论计算得出。而支吊点冷热态位移量主要计算依据是管道冷热态温

差下在该点的热膨胀量和管道与设备接 口处的位移量。这些理论计算结果在工程实际中， 由于各种因素也会有一定偏差。 5.4管系部分支吊架卡煞、欠载、过载造成管道局部热位移不畅， 使临近支吊点的位移指示值与设计不符，其数值并未真实反映出该吊点所需的位移量。根据冷热态跟踪对比和对上述因素综合分析，我们认为部分恒力吊架在热态时发生卡涩现象，其主因为恒吊位移起始点偏移，使吊架有救位移工作区域减小，也即恒力吊架能吸收热位移区间与管道吊点实际热位移区间不能同步所致。

6 调整原则及方法

6.1调整原则

由于机组调试和试运期间暂无条件对

锅炉本体及四大管道支吊架作全面、 系统的调整，故仅对问题比较突出区域的部分吊架进行初步调整尝试，其现场实际操作原则以管道运行中能自由膨胀不受阻为基本要求，表现为 ( 1 ) 管道、支吊架在冷热态时水平位移正

常，不与其他构件相碰 ； ( 2 ) 弹簧吊架玲热态不压死、不脱载 ； ( 3 ) 恒吊在冷热态两端位移有余量，不卡煞 。 6.2 调整方法

对支吊架存在问题的原因进行分析判断，针对不同情况的支吊架进行不同的调整方式。

6.2.1对欠载、过载和冷态预留量不足的吊架，我们选择调节吊杆花兰螺栓的松紧来改变位移指示销起始位置，以使吊架位移工作范围能包容管道吊点实际位移区间。

6.2.2调整操作中选用吊点载荷力相适应的链条葫芦平稳地将吊杆上载荷转移过去。在吊杆脱载后，调整吊杆花兰螺栓的同时，调整链条葫芦的拉力 ，使恒吊位移指示销至设计冷态位置该调整操作中应特别注意载荷力的平稳过渡，防止脱载和顿跳。

6.2.3被调整吊杆在花兰螺栓中间必须有足够丝扣伸出余量，否则需更换吊杆。

调整后冷热态比较。

6.2.4拆卸阻碍管道膨胀的斜拉钢梁、拆除

影响管道穿墙处自由膨胀的墙体。

6.2.5对卡涩、脱开的支吊架用外力将其恢复到原位。

7 结语

总体而言，调试和试运期间支吊架的调整工作效果是明显的， 锅炉本体及管道系统热态膨胀和应力状况得到改善 。但因受工期所限未能进行全面、系统的调整。启动后本体及四大管道的管系膨胀顺畅了，无明显的影响机组热膨胀的问题。

管道支吊架的调整是一个关联的系统工程， 调整中须仔细、反复进行。调整过的吊架及其附近的支吊架在机组启动后应跟踪检查并做好记录，每次启停后吊架一般都会有部分偏移，要仔细检查，发现出现影响机组运行的异常支吊架，立即对其进行分析，并对其进行调整。我们将继续加强监督管道的膨胀，并尽快利用停机检修时机，对机组的支吊架体系进行全面的检查和整改。

参 考 文 献： [1] DL／T616一1997．火力发电厂汽水管道支吊架维修调整导则 [S] 北京：中国电力出版社， 1997 ．

[2] 林其略，周美芳．管道支吊技术[M] 上海： 上海科学技术出版社，1 9 9 4

[3] 王致祥，梁志钊，孙国模等 管道应力分析与计算 M：北京：水利电力出版社 1983

[4] 谷敬泽 汽水管道支吊架问题分析及调整措施 河北电力技术 2006 作者简介：

[1] 尹宝聚，男，2007年毕业于长沙理工大学，工学学士，辽宁省葫芦岛市神华国华绥中发电有限责任公司检修中心二期维护部压容班技术员，联系电话：13591985409

[2]李志鹏，男，2007年毕业于长沙理工大学，工学学士，辽宁省葫芦岛市神华国华绥中发电有限责任公司检修中心二期维护部压容班技术员，联系电话：13591985407

[3] 王 平，男，沈阳工程学院，辽宁省葫芦岛市神华国华绥中发电有限责任公司检修中心二期维护部压容班班长，联系电话：13591952997

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库1000MW超超临界机组支吊架问题分析及处理措施 - 图文在线全文阅读。