管道支吊架調(diào)整報告

1、- i - *2 號機組四大管道支吊架狀態(tài)檢驗及調(diào)整技術報告* * * * * * * * * * * * * * *二二 一一 年年 一一 月月- ii - iii -摘 要本文綜述了*2 號機組四大管道及爐頂集箱支吊架的運行現(xiàn)狀和存在的問題，分析評估了支吊架問題對管道運行安全性的影響；并對四大管道進行了載荷、位移和應力校核計算，列出了各管種一次應力、二次應力最大值及其在管系中的位置，為管道支吊架調(diào)整提供了理論依據(jù)；在支吊架檢驗及管道應力校核計算的基礎上，通過綜合分析提出了管道支吊架調(diào)整方案，并在機組大修期間進行了工程實施；經(jīng)檢驗，調(diào)整后管道支吊架恢復至正常的工作狀態(tài)，管系應力合格，達到了預

2、期的整改目的。此外，還對 2 號機組支吊架今后的運行監(jiān)督提出了意見和建議。關鍵詞：支吊架；管道；調(diào)整；應力計算- iv -目 錄1 概述.11.1 項目概況.11.2 項目進程.21.3 存在的主要問題及危害 .21.4 施工調(diào)整工作量統(tǒng)計.32管道支吊架狀態(tài)檢驗 .42.1 管道支吊架狀態(tài)檢驗概況.42.2 主蒸汽及高壓旁路閥前管道支吊架狀態(tài)檢驗.62.3 再熱蒸汽熱段管道支吊架狀態(tài)檢驗 .72.4 再熱蒸汽冷段及高壓旁路閥后管道支吊架狀態(tài)檢驗.72.5 低壓旁路管道支吊架狀態(tài)檢驗.92.6 高壓給水管道支吊架狀態(tài)檢驗.92.7 爐頂集箱吊架狀態(tài)檢驗 .103 管道應力計算、分析.113.1

3、 管道應力計算概述.113.2 計算說明以及計算參數(shù) .133.3 管道應力計算結(jié)果與分析.154 支吊架狀態(tài)調(diào)整.194.1 支吊架調(diào)整準備工作.194.2 管道支吊架調(diào)整方案.205 主蒸汽管道去除水壓試驗堵閥后臨近支吊架調(diào)整方案.216 熱態(tài)復查.227 結(jié)論和建議 .227.1 結(jié)論.22- v -7.2 建議.228 致謝.23附錄 A 管道支吊架布置圖.24附錄 B 2 號機組管道支吊架典型問題照片 .33附錄 C 2 號機組管道支吊架調(diào)整訂貨清單 .43附錄 D 管道應力計算結(jié)果.46附錄 D1 主蒸汽-高壓旁路-再熱蒸汽冷段及高壓旁路閥后管道應力計算結(jié)果 .47附錄 D2 高溫

4、再熱蒸汽-低壓旁路管道應力計算結(jié)果.56附錄 D3 高壓給水管道應力計算結(jié)果 .62附錄 E 支吊架狀態(tài)檢驗結(jié)果與調(diào)整方案 .73- 1 -1 概述1.1 項目概況*2 號機組于 2006 年 1 月 21 日投運，鍋爐系北京巴威公司設計的B&WB-2028/17.5-M 型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)鍋爐。2 號機組鍋爐的主要設計參數(shù)為：名 稱單位B-MCR 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量t /h2028過熱器出口蒸汽壓力MPa17.5過熱器出口蒸汽溫度541再熱蒸汽流量t /h1678再熱器進口蒸汽壓力MPa3.835再熱器出口蒸汽壓力MPa3.665再熱器進口蒸汽溫度326再熱器出口蒸

5、汽溫度541省煤器進口給水溫度2802 號機組汽輪機系上海汽輪機有限公司生產(chǎn)的 N600-16.7/538/538 型汽輪機，為亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙背壓凝汽式汽輪機。2 號機組汽輪機的主要設計參數(shù)為：項目熱耗考核工況（THA）額定工況（TRL）最大連續(xù)出力工況（TMCR）閥門全開工況（VWO）主蒸汽壓力（MPa）16.716.716.716.7主蒸汽溫度（）538538538538再熱蒸汽壓力（MPa）3.1573.433.4473.604再熱蒸汽溫度（）538538538538進氣量(t /h)1754.8081931.4291931.4292028.003給水溫度（）272.22

6、78.2278.4281.6- 2 -機組輸出功率600MW603.7MW648.6MW673.6MW根據(jù) DL/T 616-2006火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調(diào)整導則的規(guī)定，應對投運后 3 萬 h 到 4 萬 h 的四大汽水等重要管道支吊架或存在問題的管道支吊架進行全面的檢驗、計算、調(diào)整，對發(fā)現(xiàn)的問題進行處理，以改善支吊架的工作狀況，使其達到或接近設計要求，提高管系及機組的安全運行水平。為了消除管道支吊架問題對管系及機組安全運行的影響，滿足管道安全運行要求，*委托西安熱工研究院有限公司對其 2 號機組四大汽水管道支吊架及爐頂集箱吊架進行全面的狀態(tài)檢驗，進行四大汽水管道應力校核計算，對存在

7、問題的支吊架提出整改方案，并負責支吊架調(diào)整工程施工及技術指導，以期改善管道支吊架的工作狀況，達到安全運行的目的。本次項目工作內(nèi)容如下： 主蒸汽管道支吊架；再熱蒸汽熱段管道支吊架；再熱蒸汽冷段管道支吊架；高壓旁路管道支吊架；低壓旁路管道支吊架；高壓給水管道支吊架；爐頂集箱吊架。1.2 項目進程2009 年 8 月 30 日至 9 月 4 日，四大管道及爐頂集箱吊架資料收集、熱態(tài)檢驗；2009 年 9 月 1 日至 9 月 15 日，四大管道應力校核計算及支吊架調(diào)整方案編寫；2009 年 9 月 17 日至 9 月 18 日，四大管道及爐頂集箱吊架冷態(tài)檢驗；2009 年 9 月 19 日至 10

8、月 17 日，完善支吊架調(diào)整方案、支吊架調(diào)整施工工作及冷態(tài)驗收；2009 年 10 月至 2009 年 12 月，現(xiàn)場記錄資料的整理歸檔、熱態(tài)驗收及技術報告編寫。- 3 -1.3 存在的主要問題及危害彈簧支吊架承載不合理，如欠載或過載；恒力支吊架位移指針頂死在上極限或者卡死至下極限位置；支吊架偏裝錯誤（偏裝方向相反或者沒有偏裝） ；支吊架橫擔梁傾斜；支吊架安裝類型錯誤。由于支吊架存在以上問題，引起支吊架受力不合理或運行時管道系統(tǒng)的受力重新分配（可能會導致管道系統(tǒng)的一次、二次應力升高） ，使管道運行達不到設計要求，同時，將不同程度地影響了鄰近支吊架的工作狀態(tài)，甚至引起連鎖失效反應，為機組的運行留

9、下安全隱患。如不及時調(diào)整處理，隨著運行時間增長，管道高應力蠕變損傷加快，將加快管道材質(zhì)劣化的速度，其設計壽命將被縮短，造成較大的經(jīng)濟損失并嚴重影響機組的安全運行。1.4 施工調(diào)整工作量統(tǒng)計本項目對四大管道共 155 組支吊架進行了檢驗，對存在問題的 89 組支吊架進行了施工調(diào)整和改造，占支吊架總數(shù)的 57%，對爐頂集箱共 275 組支吊架進行了檢驗，對存在問題的 5 組彈簧支吊架進行了施工調(diào)整，占支吊架總數(shù)的 1.8%，四大管道支吊架配置類型、數(shù)量及問題數(shù)量統(tǒng)計如表 1.1 所示。 表 1.1 四大管道支吊架數(shù)量及問題統(tǒng)計表 單位： 組序號管 系名 稱彈簧吊架恒力吊架剛性吊架滑動支架固定支架限

10、位支架阻尼器類型合計缺陷數(shù)量缺陷比例1主蒸汽及高旁閥前管道9940012252288%2再熱蒸汽熱段管道9820011211257%3再熱蒸汽冷段及高旁閥后管道17313014291862%4低壓旁路管道901201013862%5高壓給水管道434413120672945%- 4 -序號管 系名 稱彈簧吊架恒力吊架剛性吊架滑動支架固定支架限位支架阻尼器類型合計缺陷數(shù)量缺陷比例7管別合計872412181671558957%2管道支吊架狀態(tài)檢驗2.1 管道支吊架狀態(tài)檢驗概況支吊架狀態(tài)檢驗與調(diào)整主要包括以下四方面的內(nèi)容：首先是資料審查，根據(jù)設計資料，逐一對支吊架進行核查，檢驗各彈簧支吊架、恒力支

11、吊架及其他支吊架型號、工作參數(shù)、熱位移變化等是否與設計相符；其次，檢驗支吊架本身，檢查恒力彈簧支吊架內(nèi)部機構是否卡死，彈簧支吊架是否過載或松馳等情況，記錄冷、熱態(tài)時支吊架指針位置及熱位移變化情況，并由此判定支吊架的運行現(xiàn)狀；其三，進行管系應力計算，根據(jù)管系布置及設計參數(shù)，對管系進行應力校核計算，為支吊架調(diào)整提供必要的理論支持；最后，綜合分析設計資料及支吊架檢驗、計算情況，提出整改方案并進行工程實施。支吊架狀態(tài)檢驗與調(diào)整工作流程圖如圖 2.1 所示。- 5 - 管系應力分析竣工驗收方案審查通過？達到預期目的？YNNNYY設計、施工及運行資料整理與分析保溫結(jié)構與尺寸 確認或測量 管道膨脹是否受阻檢

12、查支吊架質(zhì)量及老化程度評價 管道支吊架狀態(tài)初步評估 彈吊冷、熱態(tài)狀態(tài)檢查與記錄 剛性支吊架及其它支吊架 冷、熱態(tài)狀態(tài)檢查與記錄 恒吊冷、熱態(tài)狀態(tài)檢查與記錄管道支吊架是否受異常沖擊振動損傷管道支吊架狀態(tài)復評支吊架調(diào)整方案 可解決問題？ 原因分析及改進方案 支吊架調(diào)整及改造施工或特殊狀況性能測試調(diào)整后冷、熱態(tài)復檢實際管壁厚度 資料收集 與實際熱位移對比與原載荷、熱位移對比得到正確載荷、熱位移？N- 6 -圖 2.1 支吊架狀態(tài)檢驗與調(diào)整工作流程圖2.2 主蒸汽及高壓旁路閥前管道支吊架狀態(tài)檢驗2.2.1 管道原始數(shù)據(jù)及計算復核主蒸汽及高壓旁路閥前管道的主要技術參數(shù)為：管道類別管道規(guī)格(mm)管道材質(zhì)

13、壓力(MPa)溫度()主管611.060.0支管423.039.0鍋爐廠主管615.062.0高旁閥前管道336.031.0A335P9117.5546為了復核主蒸汽及高壓旁路閥前管道原始設計，根據(jù)該管道設計參數(shù)和基本布置，對管系重新進行了靜力計算，得到的支吊架荷重分配、吊點熱位移見附錄 D1。- 7 -2.2.2 安裝情況復核根據(jù)原始設計資料，對主蒸汽及高壓旁路閥前管道每一只彈簧支吊架、恒力支吊架的型號、冷/熱態(tài)荷重及安裝位置進行核對。核對結(jié)果表明原施工安裝與設計相符。2.2.3 支吊架狀態(tài)檢驗主蒸汽及高壓旁路閥前管道支吊架布置示意圖及坐標系規(guī)定見附錄 A 圖 2-01，共布置有 25 組支

14、吊架，其中有 9 組恒力彈簧支吊架(以下簡稱恒力支吊架)、9 組可變彈簧支吊架(以下簡稱彈簧支吊架)、4 組剛性吊架、1 組限位支架、2 組阻尼器。通過對主蒸汽及高壓旁路閥前管道支吊架狀態(tài)檢驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)有 22 組支吊架狀態(tài)異常，占支吊架總數(shù)的 88%。支吊架檢驗結(jié)果詳見附錄 E，部分嚴重問題如下：106 號單恒吊，熱態(tài)根部向-Y 側(cè)嚴重偏斜。108 號單恒吊，熱態(tài)管部向+Y 側(cè)嚴重偏斜。114 號 Y 向限位支架，滑動組件傾斜。116 號單彈吊，彈簧過壓縮 30mm，吊架嚴重過載。201 號單剛吊，熱態(tài)管部向X 側(cè)偏斜嚴重。401、402 號橫擔彈吊，橫擔梁傾斜，吊桿與管夾擠碰。406 號橫

15、擔恒吊，兩側(cè)位移指針冷態(tài)均卡死于下極限。2.3 再熱蒸汽熱段管道支吊架狀態(tài)檢驗2.3.1 管道原始數(shù)據(jù)及計算復核再熱蒸汽熱段管道的主要設計參數(shù)為：管道類別管道規(guī)格(mm)管道材質(zhì)壓力(MPa)溫度()主管1047.046.0支管749.034.0鍋爐廠安全閥段1057.651.5A335P22鍋爐廠主管1053.655.012Cr1MoV3.85546為了復核再熱蒸汽熱段管道原始設計，根據(jù)該管道設計參數(shù)和基本布置，對管系重新進行了靜力計算，得到的支吊架荷重分配、吊點熱態(tài)位移見附錄 D2。- 8 -2.3.2 安裝情況復核根據(jù)原始設計資料，對再熱蒸汽熱段管道每一只彈簧支吊架、恒力支吊架的型號、冷

16、/熱態(tài)荷重及安裝位置進行核對。核對結(jié)果表明原施工安裝與設計相符。2.3.3 支吊架狀態(tài)檢驗再熱蒸汽熱段管道布置示意圖及坐標系規(guī)定見附錄 A 圖 2-02，共布置有 21 組支吊架，其中有 8 組恒力支吊架、9 組彈簧支吊架、2 組剛性吊架、1 組限位支架、1 組阻尼器。通過對再熱蒸汽熱段管道支吊架冷、熱態(tài)檢驗，發(fā)現(xiàn)有 12 組支吊架狀態(tài)異常，占支吊架總數(shù)的 57%，支吊架檢驗結(jié)果詳見附錄 E，部分嚴重問題如下：2 號立管恒吊，熱態(tài)兩側(cè)位移指針均接近下極限位置。6 號單恒吊，冷態(tài)吊架位移指針頂死于上極限。10 號橫擔彈吊，熱態(tài)管部向+Y 側(cè)嚴重偏斜。13 號橫擔彈吊，彈簧嚴重欠壓縮。802、80

17、3 號橫擔彈吊，熱態(tài)彈簧壓死。2.4 再熱蒸汽冷段及高壓旁路閥后管道支吊架狀態(tài)檢驗2.4.1 管道原始數(shù)據(jù)及計算復核再熱蒸汽冷段及高壓旁路閥后管道的主要設計參數(shù)為：管道類別管道規(guī)格(mm)管道材質(zhì)壓力(MPa)溫度()主管1066.822.2支管863.617.5鍋爐主管1066.830.0高旁閥后管道680.034.0A672B70CL323.73321.3高旁閥后管道660.019.05A335P223.73541為了復核再熱蒸汽冷段及高壓旁路閥后管道原始設計，根據(jù)該管道設計參數(shù)和基本布置，對管系重新進行了靜力計算，得到的支吊架荷重分配、吊點熱態(tài)位移見附錄 D1。2.4.2 安裝情況復核-

18、 9 -根據(jù)原始設計資料，對再熱蒸汽冷段及高壓旁路閥后管道每一只彈簧支吊架、恒力支吊架的型號、冷/熱態(tài)荷重及安裝位置進行核對。核對結(jié)果表明：304 號單彈簧吊架實際安裝為單剛性吊架；416 號吊架原設計工作載荷為 121500N，吊架銘牌工作載荷為 154490N；417 號吊架原設計工作載荷為 110000N，吊架銘牌工作載荷為150000N；原設計工作載荷未考慮水壓試驗堵閥重量。其余支吊架施工安裝與設計相符。2.4.3 支吊架狀態(tài)檢驗再熱蒸汽冷段及高壓旁路閥后管道布置示意圖及坐標系規(guī)定見附錄 A 圖 2-03，共布置有 29 組支吊架，其中有 3 組恒力支吊架、17 組彈簧支吊架、1 組剛

19、性吊架、3 組滑動支架、1 組限位支架、4 組阻尼器。通過對再熱蒸汽冷段及高壓旁路閥后管道支吊架冷、熱態(tài)檢驗，發(fā)現(xiàn)有 18 組支吊架狀態(tài)異常，占支吊架總數(shù)的 62%，支吊架檢驗結(jié)果詳見附錄 E，部分嚴重問題如下：208 號橫擔彈吊，橫擔梁傾斜。304 號單彈吊，吊架安裝為單剛吊，安裝類型錯誤。306 號橫擔彈簧吊架，橫擔梁傾斜。313 號橫擔恒吊，熱態(tài)兩側(cè)位移指針均卡死于上極限位置，+Y 側(cè)吊桿彎曲變形。416 號橫擔恒吊，經(jīng)計算校核吊架銘牌載荷偏大。2.5 低壓旁路管道支吊架狀態(tài)檢驗2.5.1 管道原始數(shù)據(jù)及計算復核低壓旁路管道的主要設計參數(shù)為：管道類別管道規(guī)格(mm)管道材質(zhì)壓力(MPa)

20、溫度()低旁閥前主管74934A335P22低旁閥前支管54926A335P223.85546低旁閥后管道863.69.5A691CL42-2 1/4Cr0.8360低旁閥后管道863.69.5A691CL42-2 1/4Cr0.8180為了復核低壓旁路管道原始設計，根據(jù)該管道設計參數(shù)和基本布置，對管系重- 10 -新進行了靜力計算，得到的支吊架荷重分配、吊點熱態(tài)位移見附錄 D2。2.5.2 安裝情況復核根據(jù)原始設計資料，對低壓旁路管道每一只彈簧支吊架、恒力支吊架的型號、冷/熱態(tài)荷重及安裝位置進行核對。核對結(jié)果表明原施工安裝與設計相符。2.5.3 支吊架狀態(tài)檢驗低壓旁路管道布置示意圖及坐標系規(guī)

21、定見附錄 A 圖 2-04，共布置有 13 組支吊架，其中有 9 組彈簧支吊架、1 組剛性吊架、2 組滑動支架、1 組限位支架。通過對低壓旁路管道支吊架冷、熱態(tài)檢驗，發(fā)現(xiàn)有 8 組支吊架狀態(tài)異常，占支吊架總數(shù)的 62%，支吊架檢驗結(jié)果詳見附錄 E，部分嚴重問題如下：2、4 號單彈吊，熱態(tài)管部向+X 側(cè)偏斜。3 號單剛吊，熱態(tài)管部向+X 側(cè)偏斜。2.6 高壓給水管道支吊架狀態(tài)檢驗2.6.1 管道原始數(shù)據(jù)及計算復核高壓給水管道的主要技術參數(shù)為：管道類別管道規(guī)格(mm)管道材質(zhì)壓力(MPa)溫度()汽泵至出口關斷閥323.928.0WB3626.14170.6汽泵出口關斷閥后323.928.0WB3

22、622.90170.6電泵至出口關斷閥273.025.0WB3625.45170.6電泵出口關斷閥后273.022.2WB3622.90170.6出口關斷閥至 3 號高加進口508.036.0WB3622.90170.6自鍋爐上水泵來273.034.0WB3622.90170.63 號至 2 號高加間508.036.0WB3622.90202.12 號至 1 號高加間508.036.0WB3622.90246.01 號高加出口至省煤器508.036.0WB3622.90278.4給水操作臺旁路194.024.020 鋼22.90278.4為了復核高壓給水管道原始設計，根據(jù)該管道的設計參數(shù)和基本

23、布置，對管系- 11 -重新進行了靜力計算，得到的支吊架荷重分配、吊點冷/熱態(tài)位移見附錄 D3。2.6.2 安裝情況復核根據(jù)原始設計資料，對高壓給水管道每一只彈簧支吊架、恒力支吊架的型號、冷/熱態(tài)荷重及安裝位置進行核對。核對結(jié)果表明 9 號立管彈簧吊架實際安裝為立管剛性吊架，其余支吊架施工安裝與設計相符。2.6.3 支吊架狀態(tài)檢驗高壓給水管道支吊架布置示意圖及坐標系規(guī)定見附錄 A 圖 2-05-0102，共布置有 67 組支吊架，其中有 4 組恒力吊架、43 組彈簧支吊架、4 組剛性吊架、13 組滑動支架、1 組固定支架、2 組限位支架。通過對高壓給水管道支吊架冷、熱態(tài)檢驗，發(fā)現(xiàn)共有 29 組

24、支吊架狀態(tài)異常，占總數(shù)量的 45%，支吊架檢驗結(jié)果詳見附錄 E，部分嚴重問題如下：9 號立管彈吊，實際安裝為立管剛性吊架。13 號立管彈吊，彈簧嚴重過壓縮，吊架過載。2831 號恒力吊架，冷態(tài)位移指針頂死于上極限。46 號橫擔彈吊，彈簧嚴重過壓縮，吊架過載。53 號單彈吊，熱態(tài)彈簧完全松弛，吊架脫載。2.7 爐頂集箱吊架狀態(tài)檢驗2.7.1 支吊架狀態(tài)檢驗爐頂集箱吊架布置示意圖及坐標系規(guī)定見附錄 A 圖 2-06，共布置有 275 組支吊架，其中有 63 組彈簧支吊架、212 組剛性吊架。通過對爐頂集箱吊架冷、熱態(tài)檢驗，發(fā)現(xiàn)共有 5 組彈簧吊架承載異常，各剛性吊架均狀態(tài)正常，支吊架檢驗結(jié)果詳見附

25、錄 E。3 管道應力計算、分析3.1 管道應力計算概述計算標準：火力發(fā)電廠汽水管道應力計算技術規(guī)定(DL/T 5366-2006)。計算軟件：等值剛度單元法計算程序。坐標規(guī)定：X由固定端指向擴建端為X的正方向； Y由汽機指向鍋爐為Y的正方向； - 12 -Z垂直向上為Z的正方向。計算條件：靜力工況。管道應力計算的任務：驗算管道在內(nèi)壓、自重和其它外載荷作用下產(chǎn)生的一次應力和在熱脹、冷縮以及位移受約束時所產(chǎn)生的二次應力，確定管道的變形、應力分布以及支承結(jié)構的約束反力等，以判明所計算的管道是否安全、經(jīng)濟、合理以及管道對設備的推力和力矩是否在設備所能安全承受的范圍內(nèi)。并以此為基礎確定管系的薄弱環(huán)節(jié)或關

26、鍵部位，計算評估管系的使用安全性。管道應力分析的原則管道應力分析應保證管道在設計條件下具有足夠的柔性，防止因熱脹冷縮、管道支撐或者端點附加位移造成的應力問題。管道應力分析的主要內(nèi)容a. 壓力載荷和持續(xù)載荷作用下的一次應力計算防止管道塑性變形破壞；b. 管道熱脹冷縮以及端點附加位移等作用下的二次應力計算防止管道疲勞破壞；c. 管道支吊架的受力計算為支吊架設計及調(diào)整提供依據(jù)；d. 管道對設備的作用力計算防止對設備作用力過大，保證設備正常運行。管道支吊架設計計算原理a)利用標準跨距原理來選擇支吊架位置。假設在某點有一個剛性垂直方向約束，然后進行重量載荷分析。這種分析稱為“約束-重量”分析。在這一分析

27、中，分布在每個約束上的重量載荷將被作為彈簧選型時的熱態(tài)載荷。b)其次，從管架位置除去約束，進行熱膨脹分析。這種分析稱為“自由-熱態(tài)”分析。每個支架位置的熱態(tài)位移將被作為彈簧選擇時的熱位移。c)利用從約束-重量計算得出的熱態(tài)載荷和自由-熱態(tài)得到的位移，對每個點從彈簧表中選擇一個彈簧，利用彈簧剛度來確定安裝所需冷態(tài)載荷（預置的彈簧載荷） 。d)通過在每個彈簧作用點增加一個剛度等于彈簧剛度的約束并且通過增加彈簧預置載荷（冷態(tài)載荷）作為在持續(xù)載荷工況起作用的力來調(diào)整模型以反映彈簧的存在，然后重新分析所有載荷工況以獲得彈簧真實存在時的效應。- 13 -管道應力分類為了便于工程應用， 火力發(fā)電廠汽水管道應

28、力計算規(guī)定將管道應力分為一次應力和二次應力。一次應力包括管道重力、內(nèi)壓應力等持續(xù)外載引起的軸向應力；二次應力是管道由于熱脹冷縮和其它位移受約束而產(chǎn)生的熱脹應力范圍。a)管道在工作狀態(tài)下，由內(nèi)壓、自重和其他持續(xù)外載產(chǎn)生的軸向應力之和（一次應力） ，必須滿足下式的要求：L=PD2i(D2oD2i)+0.75iMAW1.0 t （1）式中 P 設計壓力，MPa；Do管子外徑，mm；Di 管子內(nèi)徑，mm；MA由于自重和其他持續(xù)外載作用在管子橫截面上的合成力矩，Nmm；W管子截面抗彎矩，mm3；t鋼材在設計溫度下的許用應力，MPa；i 應力增強系數(shù)；L由于內(nèi)壓、自重和其他持續(xù)外載所產(chǎn)生的軸向應力之和，M

29、Pa；b)管系熱脹應力（二次應力）必須滿足下式的要求：E=iMCWf 1.2 20+0.2 t+ ( tL) （2）其中：20管道鋼材在 20時的許用應力，MPa； MC 按全補償值和鋼材在 20時的彈性模量計算的，熱脹引起的合成力矩，Nmm； E 熱脹應力范圍，MPa； f 應力范圍減小系數(shù)。預期電廠在運行年限內(nèi)，系數(shù) f 與管道全溫度周期性的較變次數(shù) N 有關。當 N2500 時，f = 1；當 N2500 時，f = 4.78N-0.2 。3.2 計算說明以及計算參數(shù)計算中各管道支吊架編號依據(jù)施工圖。管道支吊架立體布置圖以及支吊架編號- 14 -見附錄 A。各主要管種計算參數(shù)見下表 3.

30、1。表 3.1 管道主要管種計算參數(shù)管道名稱及材質(zhì)t()P(MPa)外徑壁厚(mmmm)(10-6/)E20(MPa)Et(MPa)20(MPa)t(MPa)R(mm)主蒸汽管道A335P9154617.5615.062.0611.060.0611.060.0423.039.013.026213010154660141.395.839149502450650再熱蒸汽熱段12Cr1MoVA335P22A335P22A335P22A335P225463.851053.655.01057.651.51047.046.0749.034.0749.034.014.59214.38914.38914.38

31、914.389208010211050211050211050211050157400168970168970168970168970157.0103.4103.4103.4103.467.849.8649.8649.8649.861600160016001143617再熱蒸汽冷段A672B70CL32A672B70CL32A672B70CL32321.33.731066.830.01066.822.2863.617.513.04713.04713.047203010203010203010182120182120182120120.7120.7120.7120.7120.7120.71600

32、16501300高壓旁路A335P91A335P22A672B70CL32546541321.317.53.733.73336.031.0680.034.0660.019.0513.02614.36513.047213010211050203010154660169660182120141.3103.4120.795.8352.32120.755010501000低壓旁路A335P22A335P22A691CL42-2 1/4CrA691CL42-2 1/4Cr5465463601803.853.850.80.8749.034.0549.026.0863.69.5863.69.514.3891

33、4.38913.31411.292211050211050211050211050168970168970187800200750103.4103.4122.04122.0449.8649.86122.04122.04114385013001300高壓給水WB36WB36WB36WB36170.6170.6170.6170.626.1422.9022.9022.90323.928.0323.928.0508.036.0273.022.212.69412.69412.69412.694211050211050211050211050201730201730201730201730203.0120

34、3.01203.01203.01203.01203.01203.01203.01507507812431- 15 -表 3.1 管道主要管種計算參數(shù)管道名稱及材質(zhì)t()P(MPa)外徑壁厚(mmmm)(10-6/)E20(MPa)Et(MPa)20(MPa)t(MPa)R(mm)管道WB36WB36WB36WB3620WB36WB36170.6170.6170.6278.4278.4202.1246.022.9022.9025.4522.9022.9022.9022.90273.034.0273.025.0273.025.0508.036.0194.024.0508.036.0508.036.

35、012.69412.69412.69413.29212.64012.91013.130211050211050211050211050211050211050198000201730201730201730193690168190199870196340203.01203.01203.01203.01131.0203.01203.01203.01203.01203.01203.01118.0203.01 203.01 431431431812270812812表中各參數(shù)為：t 設計溫度，；P 設計壓力，MPa；熱膨脹系數(shù)，10-6/；E20鋼材 20時彈性模量，MPa；Et 鋼材設計溫度下彈性

36、模量，MPa；20鋼材 20時基本許用應力，MPa；t鋼材設計溫度下的許用應力，MPa；R彎管彎曲半徑，mm。3.3 管道應力計算結(jié)果與分析3.3.1 主蒸汽管道（包括閥前高旁管道）與再熱蒸汽冷段管道（包括閥后高旁管道）主蒸汽管道和再熱蒸汽冷段管道通過高壓旁路管道連接在一起，進行管道計算時，將兩者連在一起進行計算，支吊架編號與施工圖編號保持一致。計算結(jié)果見附錄 D1。應力校核計算結(jié)果表明，主蒸汽管道、高壓旁路管道及再熱蒸汽冷段管道支吊架調(diào)整后，其一次、二次應力均能滿足管道安全運行的要求，各主要管種最大應力計算結(jié)果分別見表 3.2、表 3.3、表 3.4 所示，各表中同時給出了一次、二次應力的-

37、 16 -允許值，最大應力點位置分別見附錄 A 所列圖 2-01、2-03。 （注：1為一次應力，2為二次應力，下同。 ）再熱蒸汽冷段管道 304 號單彈簧吊架現(xiàn)場安裝為單剛性吊架，代入計算表明，管道二次應力超標，經(jīng)更換調(diào)整后，其二次應力能滿足管道安全運行的要求。再熱蒸汽冷段管道 416 號橫擔恒力吊架原設計工作載荷為121500N，吊架銘牌工作載荷為 154490N，校核計算工作載荷為 126650 N，吊架載荷偏大導致管道下位移受阻，經(jīng)更換調(diào)整后，管道下位移正常。再熱蒸汽冷段管道417 號橫擔恒力吊架原設計工作載荷為 110000N，吊架銘牌工作載荷為 150000N，校核計算工作載荷為

38、150000 N，該吊架銘牌工作載荷與校核計算工作載荷相符，原設計工作載荷未考慮水壓試驗堵閥重量。由表 3.2 可知，主蒸汽管道最大一次應力、最大二次應力均在允許范圍之內(nèi)，管道應力合格。其中第 3 類管種（423.039.0mm）最大一次應力最高，為允許值的 44.7%(最大應力在 MS5 點)，第 2 類管種（611.060.0mm）最大二次應力最高，為允許值的 23.9%(最大應力在 MS4 點)。由表 3.3 可知，高壓旁路管道各管種最大一次應力、最大二次應力均在允許范圍之內(nèi)，管道應力合格。其中第 1 類管種（336.031.0mm）最大一次應力最高，為允許值的 41.9%(最大應力在

39、HPS1 點)，第 3 類管種（660.019.05mm）最大二次應力最高，為允許值的 37.8%(最大應力在 HPS6 點)。由表 3.4 可知，再熱蒸汽冷段管道各管種最大一次應力、最大二次應力均在允許范圍之內(nèi)，管道應力合格。其中第 2 類管種（863.617.5mm）最大一次應力最高，為允許值的 46.0%(最大應力在 CS3 點)，第 1 類管種（1066.822.2mm）最大二次應力最高，為允許值的 26.8%(最大應力在 CS2 點)。表 3.2 主蒸汽管道主要管種最大應力計算結(jié)果序號管 種應力分類最大應力計算值(MPa)應力允許值(MPa)計算值 /允許值（%）最大應力點位置137

40、.8395.8339.5%MS11615.062.0241.40251.4416.5%MS2138.9495.8340.6%MS32611.060.0260.18252.1423.9%MS43423.039.0142.8595.8344.7%MS5- 17 -242.39249.1517.0%MS6表 3.3 高壓旁路管道主要管種最大應力計算結(jié)果序號管 種應力分類最大應力計算值(MPa)應力允許值(MPa)計算值 /允許值（%）最大應力點位置140.1995.8341.9%HPS11336.031.02 58.12248.3823.4%HPS2116.5552.3231.6%HPS32680.

41、034.02 9.71170.575.7%HPS4134.72120.7028.8%HPS53660.019.052 96.48255.3837.8%HPS6表 3.4 再熱蒸汽冷段管道主要管種最大應力計算結(jié)果序號管 種應力分類最大應力計算值(MPa)應力允許值(MPa)計算值 /允許值（%）最大應力點位置153.86120.7044.6%CS111066.822.2265.55244.4126.8%CS2155.52120.7046.0%CS32863.617.5227.66234.1611.8%CS4136.83120.7030.5%CS531066.830.0245.36255.5617

42、.7%CS63.3.2 再熱蒸汽熱段管道與低壓旁路管道再熱蒸汽熱段管道和低壓旁路管道連接在一起進行計算，熱段管道支吊架編號與施工圖編號保持一致；低旁管道支吊架計算編號在施工圖編號基礎上加 19，如施工圖編號為 1 號的支吊架計算編號為 20 號。計算結(jié)果見附錄 D2。應力校核計算結(jié)果表明，再熱蒸汽熱段管道及低壓旁路管道支吊架調(diào)整后，其一次、二次應力均能滿足管道安全運行的要求，各主要管種最大應力計算結(jié)果分別見表 3.5、表 3.6，表中同時給出了一次、二次應力的允許值，最大應力點位置見附錄 A 所列圖 2-02、2-04。由表 3.5 可知，再熱蒸汽熱段管道各管種最大一次應力、最大二次應力均在允

43、許范圍之內(nèi)，管道應力合格。其中第 3 類管種（1047.046.0mm）最大一次應力- 18 -最高，為允許值的 49.1%(最大應力在 RS5 點)，第 4 類管種（749.034.0mm）最大二次應力最高，為允許值的 67.0%(最大應力在 RS8 點)。由表 3.6 可知，低壓旁路管道各管種最大一次應力、最大二次應力均在允許范圍之內(nèi)，管道應力合格。其中第 1 類管種（749.034.0mm）最大一次應力最高，為允許值的 44.0%(最大應力在 LPS1 點)，第 2 類管種（549.026.0mm）最大二次應力最高，為允許值的 58.9%(最大應力在 LPS4 點)。表 3.5 再熱蒸汽

44、熱段管道主要管種最大應力計算結(jié)果序號管 種應力分類最大應力計算值(MPa)應力允許值(MPa)計算值 /允許值（%）最大應力點位置122.1367.8032.6%RS111053.655.0244.44250.0017.8%RS2119.6849.8639.5%RS321057.651.5220.80164.5712.6%RS4124.4849.8649.1%RS531047.046.02104.78162.4764.5%RS6119.7849.8639.7%RS74749.034.02110.56165.0167.0%RS8表 3.6 低壓旁路管道主要管種最大應力計算結(jié)果序號管 種應力分類最

45、大應力計算值(MPa)應力允許值(MPa)計算值 /允許值（%）最大應力點位置121.9649.8644.0%LPS11749.034.02 60.17164.8736.5%LPS2120.7549.8641.6%LPS32549.026.02 97.80166.1158.9%LPS4119.73122.0416.2%LPS53863.69.52 131.27273.6448.0%LPS63.3.3 高壓給水管道對高壓給水管道進行計算時，支吊架編號與施工圖保持一致，計算結(jié)果見附錄D3。高壓給水管道最大應力計算結(jié)果見表 3.7，表中同時給出了一次、二次應力的- 19 -允許值，最大應力點位置分別

46、見附錄 A 所列圖 2-05-01、2-05-02。由表 3.7 可知，管道支吊架調(diào)整后，高壓給水管道一次、二次應力均滿足管道安全運行的要求，管道應力合格。其中第 9 類管種（508.036.0mm）最大一次應力最高，為允許值的 35.9%(最大應力在 FWS17 點)，第 4 類管種（273.022.2mm）最大二次應力最高，為允許值的 21.5%(最大應力在 FWS8 點)。表 3.7 高壓給水管道主要管種最大應力計算結(jié)果序號管 種應力分類最大應力計算值(MPa)應力允許值(MPa)計算值 /允許值（%）最大應力點位置169.03203.0134.0%FWS11323.928.0(汽泵至出

47、口關斷閥)234.05418.718.1%FWS2157.60203.0128.4%FWS32323.928.0(汽泵出口關斷閥后)261.53434.1314.2%FWS4154.52203.0124.0%FWS53273.025.0(電泵至出口關斷閥)224.51435.765.6%FWS6157.21203.0128.2%FWS74273.022.2(電泵出口關斷閥后)293.31433.2321.5%FWS8171.43203.013.5%FWS95508.036.0(出口關斷閥至 3 號高加進口)245.22419.4410.8%FWS10133.61203.0116.6%FWS11

48、6273.034.0(自鍋爐上水泵來)274.33456.7716.3%FWS12168.16203.0133.6%FWS137508.036.0(3 號至 2 號高加間)241.92422.569.9%FWS14165.77203.0132.4%FWS158508.036.0(2 號至 1 號高加間)223.13422.845.5%FWS16172.96203.0135.9%FWS179508.036.0(1 號高加出口至省煤器)261.51421.7014.6%FWS1810194.024.0139.31118.0033.3%FWS19- 20 -序號管 種應力分類最大應力計算值(MPa)

49、應力允許值(MPa)計算值 /允許值（%）最大應力點位置(給水操作臺旁路)230.37259.4911.7%FWS204 支吊架狀態(tài)調(diào)整根據(jù) 2 號機組管道支吊架冷、熱態(tài)檢驗結(jié)果、管系應力校核計算結(jié)果和支吊架設計參數(shù)，綜合分析和評估后提出支吊架調(diào)整方案。針對管道及支吊架存在的問題，區(qū)分不同性質(zhì)，分別采取以下主要調(diào)整措施：對承載異常的彈簧支吊架進行載荷調(diào)整；對指示異常的恒力吊架進行調(diào)整；對安裝錯誤的支吊架（偏裝錯誤等）進行重新安裝；對橫擔梁傾斜的支吊架進行相應處理；對安裝類型錯誤的支吊架進行更換。4.1 支吊架調(diào)整準備工作4.1.1 基礎設施在需要調(diào)整的支吊架吊點位置搭設安全可靠的腳手架，根據(jù)施

50、工需要拆除吊點處的保溫層，調(diào)整工作完成后恢復保溫。4.1.2 人員配置配置 2 個施工小組，每個小組配備熟練的鉗工 3 人、焊工 1 人、起重工 1 人。每小組指定一人為負責人。配備鋼筋混凝土鉆孔、電火焊、起重、振動治理裝置各部件拼裝、調(diào)整工具。4.1.3 工器具及材料配備根據(jù)施工需要配備電、火焊，葫蘆、管鉗、專用扳手等；根據(jù)現(xiàn)場要求加工各型槽鋼、吊桿及各型螺帽備用。4.1.4 支吊架調(diào)整施工按廠方的要求進度，遵照安規(guī)及廠規(guī)的有關規(guī)定，以安全、高效、優(yōu)質(zhì)為原則進行施工。為保證工期，各管系調(diào)整工作可根據(jù)情況交叉進行。4.1.5 組織領導服從電廠大修的統(tǒng)一調(diào)度，定期向電廠有關部門和工程負責人匯報工

51、程進展和動態(tài)，嚴格按方案施工進度，并做好工程自檢和配合電廠檢查驗收工作。- 21 -4.1.6 支吊架調(diào)整注意事項調(diào)整工作從鍋爐爐頂自上而下進行；調(diào)整完畢后重新全面檢查各支吊架，如有未達到要求的繼續(xù)調(diào)整；搭設腳手架的順序同調(diào)整支吊架順序，未調(diào)整完畢不得拆腳手架；不得用鋼絲繩提升管道進行支吊架調(diào)整；每條管道上各支吊架是相互關聯(lián)的，調(diào)整時應密切注意被調(diào)整支吊架附近幾只吊架的位移與承載變化，對發(fā)生變化的支吊架做相應調(diào)整，直至全部達標。4.2 管道支吊架調(diào)整方案支吊架調(diào)整方案參數(shù)欄中數(shù)據(jù)為原設計數(shù)據(jù)；坐標方向的規(guī)定詳見附錄 A 中各圖；恒力吊架位移指針位置為彈簧由松態(tài)到緊態(tài)方向的刻度數(shù)，表中刻度 0

52、到100 為恒力吊架彈簧由松態(tài)到緊態(tài)方向；恒力吊架的上限指彈簧機構最松弛位置，下限指彈簧機構最緊拉位置。管道支吊架調(diào)整方案詳見附錄 E，方案目錄如下表4.1：表 4.1 附錄 E 中支吊架調(diào)整方案內(nèi)容匯總表表 E1主蒸汽及高旁閥前管道支吊架狀態(tài)檢驗結(jié)果與調(diào)整方案表 E2再熱蒸汽熱段管道支吊架狀態(tài)檢驗結(jié)果與調(diào)整方案表 E3再熱蒸汽冷段及高旁閥后管道支吊架狀態(tài)檢驗結(jié)果與調(diào)整方案表 E4低壓旁路管道支吊架狀態(tài)檢驗結(jié)果與調(diào)整方案表 E5高壓給水管道支吊架狀態(tài)檢驗結(jié)果與調(diào)整方案表 E6爐頂集箱吊架狀態(tài)檢驗結(jié)果與調(diào)整方案5 主蒸汽管道去除水壓試驗堵閥后臨近支吊架調(diào)整方案2 號機組主蒸汽管道水壓試驗堵閥需在

53、水壓試驗結(jié)束后返廠檢修，并定于返廠檢修完畢后于下次機組檢修時回裝該堵閥?？紤]去除堵閥后，若附近吊架不變，管- 22 -道應力及管道對鍋爐末級過熱器出口聯(lián)箱的推力必發(fā)生較大變化，因此需更換附近支吊架。然而由于工期較短，訂貨更換吊架無法實施。為此考慮將堵閥附近的 403 號橫擔恒力吊架中一只保留，改為單恒力吊架，其余吊架不變。代入計算進行優(yōu)化分析后表明：去除堵閥后 403 號恒力支吊架載荷變化較大，約為原來的 1/2， 401、402、406 號支吊架工作載荷不變無需調(diào)整。去除堵閥后優(yōu)化計算與去除堵閥前原始計算相比較，管道一次、二次應力及端點推力變化不大，能滿足管道安全運行的要求。根據(jù)優(yōu)化計算結(jié)果

54、制定調(diào)整方案無需訂貨更換支吊架，能滿足工期要求并節(jié)約經(jīng)費，并能滿足堵閥回裝后將支吊架恢復原狀的要求。該方案于 2009 年 10 月 15 號到 17 號期間進行了成功實施，機組于 10 月 23 號啟動后，管道運行正常。2 號機組主蒸汽管道 403 號吊架整改示意圖見附錄 A 圖 2-07。401、402、403、406 號支吊架在去除水壓試驗堵閥前設計工作載荷及去除后計算工作載荷見下表：支吊架編號及型式去除堵閥前設計工作載荷(N)去除堵閥后計算工作載荷（N）401 號橫擔彈簧吊架6630066300402 號橫擔彈簧吊架8300083000403 號橫擔恒力吊架14380072000406

55、 號橫擔恒力吊架94900949006 熱態(tài)復查機組啟動投入正常運行后，西安熱工研究院有限公司技術人員會同電廠相關部門對調(diào)整后的支吊架狀態(tài)進行了熱態(tài)復查。復查結(jié)果表明：所調(diào)整的支吊架均處于正常、合理的工作狀態(tài)。支吊架狀態(tài)正常表明管系的運行狀態(tài)達到或接近設計要求，管道應力合格。- 23 -7 結(jié)論和建議7.1 結(jié)論1)本項目共檢驗 2 號機組四大管道支吊架 155 組，發(fā)現(xiàn) 89 組支吊架存在不同程度的卡死、松弛、偏斜、壓死等問題；檢驗爐頂集箱吊架 275 組，發(fā)現(xiàn) 5 組彈簧吊架存在不同程度的欠載和過載的問題；再熱蒸汽冷段管道 304 號單彈簧吊架現(xiàn)場安裝為單剛性吊架導致管道二次應力超標，41

56、6 號橫擔恒力吊架現(xiàn)場安裝載荷偏大導致管道熱位移異常；經(jīng)校核計算及更換調(diào)整后，消除了管系及機組安全運行的隱患。2)針對支吊架存在的問題，經(jīng)綜合分析制定了相應的調(diào)整方案，并進行了工程實施。調(diào)整后，冷、熱態(tài)復檢結(jié)果表明，支吊架承載及熱位移達到或接近設計計算值，能夠滿足機組安全運行要求。3)管道應力校核結(jié)果表明，支吊架調(diào)整后管系一次、二次應力均合格，管道應力分布均衡、合理。附錄 D 中給出了四大管道的完整計算結(jié)果，對電廠金屬監(jiān)督和支吊架維護工作具有重要的參考價值。7.2 建議1)管道支吊架在運行過程中，其狀態(tài)是會發(fā)生變化的，必須按照 DL/T 616-2006火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調(diào)整導則的

57、要求進行監(jiān)察與維護，建立本廠的管理制度，以便于建立完善的管道壽命管理體系。2)機組每次檢修時，建議電廠技術人員根據(jù)有關規(guī)程標準的要求和規(guī)定，對機組支吊架目視檢查一次，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題應及時研究處理，重大問題與相關的研究單位聯(lián)系解決。3)電廠在大范圍更換管道保溫或管件時，應及時與有關單位聯(lián)系，對管系應力進行計算，以防破壞管系及支吊架的受力狀態(tài)。4)主蒸汽管道堵閥重新安裝后，需要將主蒸汽管道 403 號支吊架重新恢復為原橫擔恒力吊架。8 致謝*2 號機組汽水管道支吊架應力校核與調(diào)整工作，在電廠各級領導和有關部門的精心組織和大力支持下，得以圓滿完成，在此表示衷心感謝!- 24 -附錄 A 管道支

58、吊架布置圖*2 號機組管道支吊架系統(tǒng)布置示意圖 審核： 校閱： 制圖： 日期： 圖紙目錄 圖紙：共 8 張序號圖紙名稱圖 名張 數(shù)備注1.主蒸汽及高旁閥前管道支吊架系統(tǒng)布置示意圖2-011/2.再熱蒸汽熱段管道支吊架系統(tǒng)布置示意圖2-021/3.再熱蒸汽冷段及高旁閥后管道支吊架系統(tǒng)布置示意圖2-031/4.低壓旁路管道支吊架系統(tǒng)布置示意圖2-041/5.高壓給水管道支吊架系統(tǒng)布置示意圖2-05-01022/6.爐頂集箱吊架系統(tǒng)布置示意圖2-061/7.主蒸汽管道去除水壓試驗堵閥后 403 號吊架整改示意圖2-071/- 25 -2-01劉 賓繪 圖2009.11圖 號日 期校 核 主蒸汽及閥前

59、高旁管道支吊架系統(tǒng)布置示意圖李 松YZX接鍋爐末級過熱器出口聯(lián)箱接A接A接主汽門接口接主汽門接口401402403404406405101102103104105106107108109110111201112202113114203115116PCV排汽管安全閥安全閥點火排汽管西安熱工研究院支吊架調(diào)整與改造岱海發(fā)電有限責任公司2號機組78.1239.909.7479.85321.180剛性吊架恒力支吊架彈簧支吊架阻尼器閥門限位支架圖 例MS1MS2MS3MS4MS5MS6HPS1- 26 -2-02岱海發(fā)電有限責任公司2號機組安全閥安全閥RS1RS2RS3RS4RS5RS6RS7RS8郭 凱

60、圖 號日 期2009.11校 核蔣建輝繪 圖西安熱工研究院支吊架調(diào)整與改造再熱蒸汽熱段管道支吊架系統(tǒng)布置示意圖圖 例閥門彈簧支吊架恒力吊架固定支架剛性吊架導向支架 XZY801802803123467891011121316171514膨脹指示器800522.99- 27 -再熱蒸汽冷段及閥后高旁管道支吊架系統(tǒng)布置示意圖圖 例閥門彈簧支吊架恒力吊架固定支架剛性吊架導向支架 XZYAA3163153062084.041141241341441541641731731431331231131030930830730530430130230320720620520452.6346.0023.1354.02-