基于水冷卻系統現場管路連接的設計應用*

張瀠月，戈志鵬，段小輝，王小飛

(常州博瑞電力自動化設備有限公司，江蘇 常州 213025)

0 引 言

在電力系統工程中，由于目前的趨勢均向著大容量、高負荷的方向發展，因此冷卻方式也由原來的風冷卻向著水冷卻方向發展。由于水冷卻系統不是單一設備，而是由多個設備連接而成的整套系統，勢必帶來水冷管路的現場連接工作。對于水冷卻系統工程，現場管路連接問題成為了一個影響工程進度的較為突出的問題。經過對筆者所在公司2020年工程現場管路連接問題進行了統計分析，共發生了15起現場水冷管路連接問題。對其原因分析后發現造成管路連接問題的主要原因包括：設計院圖紙接口問題，土建制造偏差問題等原因，雖然原因不同，但帶來的結果都是現場水冷管路不能順利對接，導致設備不能按期調試、投運。同時需要把問題管路寄回公司，按現場測量尺寸進行整改，帶來巨大的整改費用與時間上的損失。

從現場處理的情況來看，由于水冷管路密封要求高，管路制作工藝包括氬弧焊接，惰性氣體保護，酸洗，拋光，現場實現管路修改的可能性很小，因此需要由公司按照現場測繪的尺寸重新生成管路與支撐等物料。進而造成周期長、成本高的問題。

針對現場管路連接問題,筆者提出以下優化方案：外圍管路設計標準化，把常規I型、L型管路進行系列化設計供工程選擇，盡量減少工程定制化管路。優化水冷管路設計，將外圍管路允許的最大偏差值提高至200 mm。優化管路支撐設計，最終達到解決現場由于土建偏差導致的管路連接問題的目標[1-3]。

1 解決方案

1.1 外圍管路標準化設計

對外圍管路進行標準化設計，對工程中常用的I型和L型管路按照常用規格分為五個等級，在工程中盡量使用標準化管路，減少定制化管路。在工程現場出現管路連接問題時，可以首選標準化管路進行對接，節省備料和生產時間。

1.2 優化管路調節軟管

由于現有管路中金屬軟管的安裝補償能力較小，且部分軟管在工程中出現了漏水的現象。通過系列化調研，開發了一種廣泛應用于石油化工、醫療衛生及能源建筑領域的管路系統補償元件，內部是可彎曲程度極高的PTFE軟管[4]，外部包裹一層金屬編織網的金屬網套，如圖1所示。其具有優秀的耐腐蝕性，同時可滿足工作溫度范圍在-196～250 ℃范圍內[5]，并且已滿足公司的壓力試驗及老化試驗測試。

經過設計優化并且按照現場正確的安裝順序，將管路的補償調節量留到空冷器處，在空冷器接口處的I型管路設計中增加新型軟管的長度，可將外圍管路最大偏移量提高至200 mm，如圖2所示。

水冷系統外圍管路設計時，考慮使用新型軟管在管路連接存在問題時進行調節連接，設計方法如下。

空冷器側主水管的水平方向放置一根1 200 mm長度新型軟管，同時留有200 mm裕量，正常連接時處于彎曲狀態(約有260 mm的徑向彎曲)[6]，如圖2所示。

當只用一根軟管進行各個方向200 mm偏差調節時，假設需要Xmm長管路，如圖3所示。

圖1 新型軟管1.翻邊活動法蘭 2.PTFE內襯波紋管 3.不銹鋼翻邊接頭 4.金屬編織網套

圖2 工程現場管路連接方案 圖3 軟管需求長度示意圖

由于兩側法蘭長度為90 mm，根據理論計算可知：

2πR+A+B+90=X

X-90-200-200-4R=A+B

X-90-200-200-4R≥0

聯立可得：R=175，X≥1190

考慮裕量并長度取整，將軟管總長度定為1 200 mm。圖4(a)～(d)分別為如果現場需求長度縮短200 mm、長度加長200 mm、高度增高200 mm、高度降低200 mm時的狀態。

圖4 現場管路連接狀態

1.3 優化外圍管路支撐設計

土建偏差通過新型軟管可以解決管路連接問題，但原管路支撐同樣存在不能有效連接的問題。經過反復研究開發了一種無級調節支撐，在土建存在偏差時可在一定范圍內進行調節。該支撐由固定壓板、螺釘組件、支撐座、支撐架、立柱、抱箍墊塊組成[7]。支撐架可以根據現場土建偏差進行無級調節[8]，還可以根據現場高度現場制作立柱，可調節范圍非常廣，圖5為原設計支撐和無級可調支撐示意圖。

圖5 原設計支撐和無級可調支撐

采用無級可調管路支撐結構，在管路高度方向可進行上下無級調節，在管路高度方向上可以調節至少300 mm的距離偏差，同時還可根據現場的需求進行現場制作生產，可根據現場實際情況實現無級調節高度，使得支撐與管路緊密配合，最大程度的發揮支撐的作用，避免空隙固定導致的管道應力，并可消除現場誤差，保證冷卻系統的穩定運行。

2 結 論

應對工程現場土建偏差的問題，可以通過外圍管路設計標準化、采用新型軟管和無級可調支撐三種方式并用的方法來解決現場土建偏差問題。

(1)常用的I型和L型管路按照常用規格分為五個等級，解決現場管路連接問題時首選標準化管路進行對接，節省備料和生產時間。

(2)在空冷器接口處的I型管路設計中增加新型軟管，長度為1 200 mm，可調節現場水平方向、高度方向200 mm的偏差。

(3)采用無級可調管路支撐結構，在管路高度方向可進行上下無級調節，在管路高度方向上可以調節至少300 mm的距離偏差，同時還可根據現場的需求進行現場制作生產。

通過這三種方案的結合使用可有效應對現場管路連接和支撐連接問題，避免現場管路返廠進行修改的問題，節省了運輸的費用，材料更改的費用，同時有效縮短了工程現場的工期。經過廣東能源惠州工程、廣東粵電織篢農場工程、黑龍江團結風電場等多個工程現場的實際應用，均可解決現場土建偏差帶來的管路和支撐連接問題，為整個項目節省了大量的運輸和技改費用，同時也節省了寶貴的安裝時間，保證了工程順利投運。