陳 銳，解 鑫

(華電電力科學(xué)研究院有限公司，杭州 310030)

0 引 言

管道支吊架是管道的承載部件，主要起承擔(dān)管道及其介質(zhì)重力、限制管道不合理位移、承受偶然工況下管道排汽反力以及控制管道振動等作用，對發(fā)電機組安全運行具有重要的意義[1]。對于高溫高壓管道而言，在管道材料、焊口、施工質(zhì)量均已確定的情況下，管系支吊架的工作狀態(tài)直接影響管系的安全運行。管系支吊架狀態(tài)異常時，會引起管道載荷的重新分配，大量支吊架狀態(tài)異常時，甚至?xí)鸸芟狄淮螒?yīng)力、二次應(yīng)力超標(biāo)，縮短管系壽命，影響機組安全運行。

上海某電廠9F級燃氣機組于2015年8月投產(chǎn)，自投運來主蒸汽管道支吊架未進行系統(tǒng)檢驗及調(diào)整，管系支吊架存在大量故障。文章總結(jié)了燃氣機組管系支吊架存在的普遍問題，并給出具體處理方案，對燃氣機組管系支吊架檢驗調(diào)整具有參考意義。

1 主蒸汽管道支吊架主要失效形式

1.1 彈簧支吊架荷載異常

彈簧支吊架是一種比較常見的管道支吊架，通過彈簧壓縮量的變化，為管道提供可變荷載。彈簧吊架荷載量在支吊架設(shè)計時已確定，設(shè)計的彈簧荷載能為管道提供最佳應(yīng)力水平和最優(yōu)的荷載分布[2]?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)主蒸汽管道有部分彈簧吊架實際工作載荷偏離了設(shè)計載荷，如圖1所示。因此，需要調(diào)整彈簧壓縮量，恢復(fù)管道載荷分配并將應(yīng)力狀態(tài)調(diào)至最佳狀態(tài)。

圖1 彈簧支吊架狀態(tài)

1.2 恒力吊架位移指示卡死或處于極限位置

恒力吊架指示在其行程范圍內(nèi)時，其荷載恒定不變。當(dāng)恒力吊架回轉(zhuǎn)至下位移拉死狀態(tài)時，恒力吊架將變成剛性吊架，該點的荷載將大于吊架設(shè)計載荷，具體大小不可控，直接威脅到管道和吊架的安全。當(dāng)恒力吊架回轉(zhuǎn)至上位移卡死狀態(tài)時，恒力吊架將失載，該點的荷載將小于吊架設(shè)計載荷，具體大小也不可控(可能會完全失載)，直接威脅到管道和吊架的安全[3]。當(dāng)恒力吊架回轉(zhuǎn)至極限位置時，存在隱患。如圖2 所示，主蒸汽管道有5組恒力吊架(具體見處理方案)位移指示卡死，對管系載荷分配影響大，須冷態(tài)調(diào)整吊架指示至正常工作位置。

圖2 恒力吊架位移指示卡死狀態(tài)

1.3 支吊架偏斜角度超標(biāo)

按照DL/T616—2006《火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調(diào)整導(dǎo)則》規(guī)定[4]，吊架拉桿在各種工況下，剛性吊架擺角不得超過3°，彈性吊架擺角不得超過4°[1]。當(dāng)支吊架根部未按設(shè)計圖紙偏裝，吊桿偏斜超過導(dǎo)則規(guī)定的角度時，會對管道產(chǎn)生附加載荷，也會對設(shè)備接口及管道端點產(chǎn)生附加力和力矩[5]，嚴重影響設(shè)備安全運行。而且，吊桿偏斜角度超標(biāo)還有可能導(dǎo)致支吊架功能件異常，起不到應(yīng)有的作用[6]。如圖3所示，主蒸汽管道10號Z向限位偏斜超標(biāo)，須按照設(shè)計位移進行偏裝，消除隱患。

圖3 10號Z向限位吊桿偏斜超標(biāo)狀態(tài)

1.4 阻尼器滲油

阻尼器主要靠油路的阻塞或開通起到控制管道快速振動的目的，當(dāng)阻尼器油缸漏油至一定程度時，管道受到偶然沖擊時，阻尼器無法有效保護管道，也容易引起管道振動。當(dāng)阻尼器拉升或壓縮至極限位置時，會變成剛性吊架，阻礙管道正常膨脹。如圖4 所示，主蒸汽管道7號阻尼器漏油，須更換阻尼器。

圖4 阻尼器漏油

2 管系應(yīng)力分析

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)主蒸汽管道連續(xù)4組(見圖5)恒力吊架載荷異常，采用MP10-A型載荷/撓度測量儀對4組吊架載荷進行測量。

圖5 主蒸汽管道應(yīng)力計算模型

CAESARⅡ軟件是一款對管道進行應(yīng)力分析的專業(yè)軟件，應(yīng)用CAESARⅡ軟件可以對管系應(yīng)力進行分析。在設(shè)計狀態(tài)下，對支吊架三向熱位移、其與設(shè)備連接端點處的推力和管系最大應(yīng)力值進行復(fù)核計算，校驗支吊架配置、承載及熱位移的正確性[7-8]。將4組吊架載荷值給定至軟件中，對管系進行應(yīng)力復(fù)核。

現(xiàn)場也對管系一次應(yīng)力、二次應(yīng)力最大點處進行了應(yīng)力測量(見圖6)，將管系應(yīng)力測量值與軟件計算值進行對比，驗證管系應(yīng)力狀態(tài)。表1為管系最大應(yīng)力計算結(jié)果，由表1可知，一次應(yīng)力、二次應(yīng)力最大點處實際計算值與現(xiàn)場測量值均未超過設(shè)計允許值，現(xiàn)場應(yīng)力測量值與軟件計算值基本吻合(見圖7、圖8)，但實際計算值和現(xiàn)場測量值均大于理論計算值?，F(xiàn)場大量吊架狀態(tài)異常，增大了管系的一次應(yīng)力、二次應(yīng)力，增加了管道運行風(fēng)險[9]。因此，需要調(diào)整管系支吊架狀態(tài)，降低管系應(yīng)力。

圖6 現(xiàn)場應(yīng)力測試

表1 管系最大應(yīng)力計算結(jié)果

圖7 一次應(yīng)力實際計算值與現(xiàn)場測量值對比

圖8 二次應(yīng)力實際計算值與現(xiàn)場測量值對比

3 故障處理措施

在停爐前后，按設(shè)計值對管系支吊架進行熱態(tài)、冷態(tài)檢查，對照管系布置圖(見圖9)，對檢查發(fā)現(xiàn)的故障進行記錄。

圖9 主蒸汽管系布置圖

在認真分析管系支吊架故障與缺陷產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，制定切實可行的調(diào)整處理方案及解決措施。對故障缺陷支吊架功能件及連接件進行調(diào)整處理，以消除存在的隱患，確保管道安全運行，具體處理方案見表2。

按照處理方案對管系支吊架進行調(diào)整處理，調(diào)整后對主蒸汽管道支吊架狀態(tài)進行復(fù)查，調(diào)整后管系所有支吊架狀態(tài)已恢復(fù)正常。重新對管系應(yīng)力進行復(fù)測，復(fù)測后的管系一次應(yīng)力、二次應(yīng)力最大值如圖10和圖11所示。管系應(yīng)力顯著降低，表明調(diào)整方案科學(xué)、有效、切實可行。

圖10 主汽管道最大一次應(yīng)力調(diào)整前后應(yīng)力曲線對比

圖11 主汽管道最大二次應(yīng)力調(diào)整前后應(yīng)力曲線對比

4 結(jié) 語

1)對現(xiàn)場吊架的載荷測量及管系應(yīng)力的重新計算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)管系吊架大量存在異常時，管系的一次應(yīng)力、二次應(yīng)力會增大，管系安全風(fēng)險增加。

2)對吊架進行狀態(tài)檢查，制定科學(xué)合理的調(diào)整方案。調(diào)整處理后，所有支吊架狀態(tài)恢復(fù)正常，管系的載荷分配更加合理，消除了支吊架存在的重大隱患，有效降低了管系應(yīng)力。

3)對于高溫高壓管道，應(yīng)定期對管系支吊架進行檢查，并記錄好支吊架的工作狀態(tài)。并應(yīng)按相應(yīng)規(guī)程的規(guī)定，定期對高溫高壓管道支吊架進行全面檢驗調(diào)整。