超超臨界機組四大管道支吊架調整及管系應力分析

高 揚，田成川，王巍麟

（華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

管道支吊架是管道系統的重要組成部分，對于在役管道，支吊架既影響管系的應力水平，又是改善應力的主要手段。支吊架的性能狀況直接影響管系的應力分布和應力大小，支吊架性能的好壞以及承載合理性將直接影響管道的使用壽命和機組的安全運行[1]。但隨著機組服役時間的增加，管系支吊架的工作狀態會發生變化，一旦支吊架工作狀態發生變化，管道承載和約束條件就將發生變化，管系應力和管道位移將偏離設計狀態，從而導致管道應力增大，甚至可能超過許用應力，加快高溫管道高應力蠕變損傷，縮短管道使用壽命[2]。而通過對支吊架狀態的檢查與合理的調整，可以消除支吊架存在的安全隱患，改善管道的一次應力和二次應力，使管道膨脹正常，從而保障整個機組的安全可靠運行[3]。因此近年來管道支吊架檢查調整工作得到越來越多的重視。某電廠1 號機組為1 000 MW 超超臨界燃煤發電機組，2012 年投入運行，機組運行過程中發現多組恒力吊架回轉框架指針在極限位置，彈簧吊架荷載過大，阻尼器漏油等。文中以該電廠1號機組為例，簡述超超臨界機組運行過程中支吊架常見的問題，并結合應力分析計算提出調整措施，從而消除管系的應力安全隱患，提高機組安全性。

1 支吊架的類型與功能

火電廠管道支吊架類型大致包括承重吊架、限位支吊架以及緩沖吸能裝置三種類型，具體詳見表1。

表1 支吊架類型及功能

2 支吊架失效形式

不同類型的支吊架有不同的失效形式，具體失效形式見表2。

表2 各類型支吊架常見失效形式

3 案例分析

3.1 支吊架現場冷、熱態檢查

在機組檢修停爐前進行支吊架熱態檢查，機組停運管道冷卻至室溫后進行支吊架的冷態檢查。

經對該機組四大管道支吊架進行外觀冷、熱態檢查，發現主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道、高壓給水管道均存在不同程度的問題，其中主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道支吊架存在問題比較嚴重，發現個別支吊架性能失效，恒力吊架回轉框架指針在極限位置，彈簧吊架也存在過載或欠載現象，此外還有阻尼器漏油或行程不足等問題。吊架失效問題如圖1所示。

圖1 吊架失效問題

3.2 靜力分析計算

管道靜力計算的任務通過有限元軟件對管系進行應力復核，確定管系的應力是否超過許用應力，并且復核支吊架的選型是否存在不合理之處，為支吊架的調整提供有力的理論支持。

采用CAESAR II 軟件對該機組進行應力復核計算，管系一次應力、二次應力均未超標，四大管道最大一次應力、二次應力見表3。同時對所有支吊架進行統計分析，計算結果表明該機組四大管道個別支吊架存在選型過大的問題。主蒸汽管道計算模型如圖2所示。結合應力校核計算結果，經綜合分析后制定支吊架調整方案。

表3 各管系最大應力計算結果

圖2 主蒸汽管道計算模型

4 支吊架調整

如前所述，通過現場檢查并結合靜力分析計算，得出如下調整措施：1）對于選型過大的恒力吊架，調整載荷螺栓減小10%-15%載荷；2）對于性能不合格的恒力吊架或彈簧吊架選擇更換；3）對于位移指示不正確的恒力吊架將回轉框架指針根據設計位移調整至上10%位置或下10%位置；4）對于過載或欠載的彈簧吊架將彈簧調整至冷態安裝載荷；5）對于漏油的阻尼器，無法修復，選擇更換；6）對于橫擔偏斜嚴重的，應將橫擔調整至水平位置；7）對于阻尼器行程不足的問題，調整拉撐桿長度使阻尼器在冷熱態均在行程范圍內。

整個調整處理過程按照“單線”、“漸進”、“微調”和“反復”調整的原則進行，每次調整量應適當，避免一次調整量過大。這樣經過反復多次調整，使狀態異常的支吊架得以改善狀態或調整到基本正常狀態。

5 結語

超超臨界機組溫度、壓力都較大，應加強對管道支吊架的日常檢查，通過對管道支吊架的檢查與調整，可有效改善管道的運行狀態，減少惡性事故發生的概率。但隨著機組運行時間的增加，吊架性能可能會出現退化，管系吊架會出現新的問題，因此僅僅靠一次檢查和調整是不可能永遠消除隱患的，應加強對管道支吊架的日常監督檢查工作，及時發現并消除安全隱患，延長機組的使用壽命。