摘要：針對(duì)某9F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)多軸聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組再熱器2到再熱器1連通管長(zhǎng)期膨脹異常問(wèn)題，從力學(xué)角度進(jìn)行了分析，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量了實(shí)需載荷，依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了管道受力優(yōu)化，恒力吊架載荷優(yōu)化配置后管道應(yīng)力計(jì)算校核合格，機(jī)組重新啟動(dòng)后再熱器2到再熱器1連通管膨脹正常。該研究可為同類(lèi)型機(jī)組的相關(guān)管道膨脹異常問(wèn)題治理提供有益的思路。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；再熱器連通管；膨脹異常；受力優(yōu)化；恒力吊架

中圖分類(lèi)號(hào)：TK478" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2024）21-0066-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.21.016

0" " 引言

支吊裝置是管道系統(tǒng)的重要組成部分，起著承受管道重量、限制管道位移和控制管道振動(dòng)的重要作用，相關(guān)學(xué)者對(duì)其理論及工程應(yīng)用做了大量有益的工作[1-5]。根據(jù)DL/T 616—2006《火力發(fā)電廠(chǎng)汽水管道與支吊架維修調(diào)整導(dǎo)則》及DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠(chǎng)金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》的規(guī)定，應(yīng)對(duì)運(yùn)行達(dá)到一定時(shí)間或存在問(wèn)題的管道支吊架進(jìn)行檢驗(yàn)、計(jì)算、調(diào)整或更換，以改善支吊架的工作狀況，使其達(dá)到或接近設(shè)計(jì)要求，給管道及機(jī)組的安全運(yùn)行創(chuàng)造必要的條件。

本文以某9F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)多軸聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組再熱器2到再熱器1連通管長(zhǎng)期膨脹異常問(wèn)題為例，介紹相關(guān)管道膨脹異常問(wèn)題的解決思路。

1" " 背景介紹

某公司聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組余熱鍋爐是由DELTAK公司生產(chǎn)的DINO-6196型臥式三壓再熱自然循環(huán)鍋爐，每臺(tái)余熱鍋爐通過(guò)GE9F燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的高溫排氣加熱爐內(nèi)循環(huán)工質(zhì)，余熱鍋爐型式為臥式、三壓、再熱、自然循環(huán)的無(wú)補(bǔ)燃鍋爐，鍋爐露天布置，機(jī)組主設(shè)備為美國(guó)GE公司生產(chǎn)的78萬(wàn)kW“二拖一”多軸聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。該公司1、2號(hào)余熱鍋爐的再熱器2到再熱器1連通管，長(zhǎng)期存在恒力吊架冷態(tài)處于上極限位置、熱態(tài)管道膨脹向下不足的問(wèn)題，管道長(zhǎng)期膨脹異常，變形明顯。1、2號(hào)機(jī)組余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

單臺(tái)機(jī)組再熱2至再熱1連通管配置有導(dǎo)向支架4處、限位支架2處、恒力吊架4處，其分布位置如圖1所示。

對(duì)上述支吊架的檢驗(yàn)結(jié)果表明：冷態(tài)時(shí)，1、2號(hào)機(jī)組余熱鍋爐再熱2到再熱1連通管共計(jì)8處恒力吊架均未承載；熱態(tài)時(shí)，1、2號(hào)機(jī)組余熱鍋爐再熱2到再熱1連通管共計(jì)8處恒力吊架均存在下位移不足的問(wèn)題。具體檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

2" " 實(shí)需載荷測(cè)試及分析

利用HBM數(shù)據(jù)采集儀、稱(chēng)重傳感器、采集軟件在現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)了余熱鍋爐再熱2到再熱1連通管吊點(diǎn)實(shí)需載荷測(cè)試平臺(tái)。在原恒力吊架完全卸載條件下，現(xiàn)場(chǎng)利用手拉葫蘆、鋼絲繩、稱(chēng)重傳感器組成串聯(lián)系統(tǒng)，在恒力吊架吊點(diǎn)處替代恒力吊架進(jìn)行承載，稱(chēng)重傳感器通過(guò)信號(hào)線(xiàn)纜將載荷鏈路上的載荷信息實(shí)時(shí)傳遞至HBM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過(guò)分次收緊手拉葫蘆的方式進(jìn)行加載，直至找出各吊點(diǎn)處管道產(chǎn)生提升位移的臨界載荷。以#30恒力吊架為例，測(cè)點(diǎn)的臨界載荷測(cè)量結(jié)果如圖2所示。

圖2所示現(xiàn)場(chǎng)載荷測(cè)試的載荷—時(shí)間曲線(xiàn)中，3個(gè)波峰依次代表收緊手拉葫蘆時(shí)的載荷、第一次提升管道載荷（此時(shí)手拉葫蘆受力，但管道暫未產(chǎn)生提升位移）、管道剛發(fā)生提升位移時(shí)的載荷，選取第三個(gè)波峰，即管道剛發(fā)生提升位移時(shí)對(duì)應(yīng)的傳感器載荷作為此吊點(diǎn)處管道實(shí)需載荷。

為排除載荷轉(zhuǎn)移因素的影響，需對(duì)單臺(tái)機(jī)組4組恒力吊架吊點(diǎn)處實(shí)需載荷進(jìn)行同時(shí)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表3所示。

余熱鍋爐再熱2到再熱1連通管總長(zhǎng)54.892 m，集箱下方X方向管段重量由支管傳遞至爐內(nèi)集箱，由恒力吊架承擔(dān)重力載荷的集箱外側(cè)管段長(zhǎng)度小于34.199 m，管道單位長(zhǎng)度自重為440 kg/m，則4組恒力吊架總載荷應(yīng)不超過(guò)150.47 kN，介于原設(shè)計(jì)恒力吊架總載荷與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試管道的實(shí)需總載荷之間，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試管道的實(shí)需載荷合理。

3" " 管道應(yīng)力計(jì)算

余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管管道支吊架計(jì)算編號(hào)與設(shè)計(jì)圖支吊架編號(hào)一致，恒力吊架工作載荷按照原設(shè)計(jì)載荷進(jìn)行賦值計(jì)算，管道應(yīng)力計(jì)算模型如圖3所示，管道計(jì)算材質(zhì)及工況參數(shù)如表4所示。

由計(jì)算結(jié)果可知：余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管管道最大一次應(yīng)力、最大二次應(yīng)力均在允許范圍之內(nèi)，管道應(yīng)力合格。余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管一次應(yīng)力最高為允許值的51%（最大應(yīng)力如圖4所示），最大二次應(yīng)力為允許值的6%（最大應(yīng)力位置如圖5所示）。

以第2章節(jié)所得現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試管道實(shí)需載荷結(jié)果作為恒力吊架工作載荷賦值于管道應(yīng)力計(jì)算模型，以分析其受力狀態(tài)與應(yīng)力分布情況。由計(jì)算結(jié)果可知：在實(shí)測(cè)管道受力條件下，余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管管道最大一次應(yīng)力、最大二次應(yīng)力均未超標(biāo)，管道應(yīng)力合格。余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管一次應(yīng)力最高為允許值的45%（最大應(yīng)力如圖6所示），最大二次應(yīng)力為允許值的6%（最大應(yīng)力位置如圖7所示）。

4" " 機(jī)組重啟后復(fù)查結(jié)果

按照現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)的管道吊點(diǎn)實(shí)需載荷重新配置恒力吊架并于檢修期進(jìn)行更換處理，1、2號(hào)機(jī)組重新啟動(dòng)正常運(yùn)行后對(duì)1、2號(hào)機(jī)組余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管支吊架進(jìn)行了全面熱態(tài)復(fù)查。復(fù)查結(jié)果表明：經(jīng)調(diào)整后管道支吊架承載及熱膨脹均恢復(fù)正常，運(yùn)行狀態(tài)得到了明顯改善，復(fù)查結(jié)果如表5所示。

5" " 結(jié)論

本文所介紹的某電廠(chǎng)1、2號(hào)機(jī)組余熱鍋爐再熱2至再熱1連通管支吊架整改前，8組恒力吊架（單臺(tái)機(jī)組4組恒力吊架）狀態(tài)均異常，熱態(tài)時(shí)管道向下熱位移嚴(yán)重不足，管道坡度明顯異常，嚴(yán)重影響設(shè)備的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。經(jīng)管道實(shí)需載荷測(cè)量、力學(xué)分析、管道應(yīng)力校核計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施幾個(gè)環(huán)節(jié)工作的實(shí)施，管道支吊架承載及熱膨脹均趨于正常，運(yùn)行狀態(tài)得到了明顯改善，達(dá)到了預(yù)期的整改目的，能夠滿(mǎn)足機(jī)組及管道安全運(yùn)行需要。

本文所介紹的管道異常膨脹問(wèn)題處理方案可為在建和運(yùn)行電廠(chǎng)的管道異常膨脹及受力惡化問(wèn)題提供有效的參考借鑒，對(duì)保證機(jī)組的正常運(yùn)行具有重大意義。

6" " 建議

火力發(fā)電廠(chǎng)汽水管道及其支吊架在工作過(guò)程中，其狀態(tài)是會(huì)逐漸發(fā)生變化的，各發(fā)電廠(chǎng)須按照DL/T 616—2006《火力發(fā)電廠(chǎng)汽水管道與支吊架維修調(diào)整導(dǎo)則》的要求進(jìn)行監(jiān)察與維護(hù)，并建立相應(yīng)的管理制度，避免因受力問(wèn)題造成管道嚴(yán)重下沉等事件。

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收稿日期：2024-06-20

作者簡(jiǎn)介：袁海波（1968—），男，浙江舟山人，工程師，研究方向：火力發(fā)電廠(chǎng)管理。

通信作者：唐勇（1966—），男，江蘇鹽城人，高級(jí)工程師，研究方向：熱能動(dòng)力工程。