淺談管道支吊架在火電廠中的應用及分析

趙佰千

（陜西德源府谷能源有限公司，陜西榆林 719407）

0.概述

我公司一期為2×600MW亞臨界直接空冷燃煤機組，二期為2×660MW超超臨界直接空冷燃煤機組。管道均是用支吊架來固定，無可替代，缺一不可。支吊架一方面承受管道本身及介質的重量，另一方面固定管道，承受管道所有的作用力，并合理分配這些力，以滿足管道熱補償及位移要求，減少管道振動，防止管道泄漏。結合我公司多年維護情況得知，支吊架安裝選擇正確與否，日常維護檢查是否及時到位，直接影響機組安全穩定運行，下面為部分管道支吊架描述：

支吊架：管部、連接件、功能件與根部等零部件集合的總稱，支吊架包括支架和吊架，型式有固定和活動支架，吊架有普通吊架和彈簧吊架之分。

恒力彈簧支架：根據力矩平衡原理設計，在一定的荷載范圍內，荷載力矩與彈簧力矩一直堅持平衡，對于恒吊支撐的管道，在發生位移時，可以提供恒定的支撐力，不會給管道帶來附加應力。

變力彈簧支架：主要用于有垂直位移的管道，由于利用彈簧力來支撐荷載，適用于垂直位移較小的場所，能順應管道的熱位移，也可吸收管道振動，起到減振作用。

剛性支吊架：對管道垂直方向呈剛性約束，用于管道無垂直位移或者垂直位移很小且允許約束的地方。

根部：支吊裝置與承載結構直接連接的各種輔助鋼結構。

阻尼器：用以承受管道沖擊荷載或地震荷載，控制管系高速振動位移，允許管道自由熱脹、冷縮的裝置。

支吊點（吊點）：管道上裝設管部部位承受力的代表點。

失載：由于非正常原因引起承載支吊架完全失去荷載的現象。

超載：超過支吊架設計最大額定荷載的現象。

附加位移：設備由冷態到熱態引起接口處坐標值的增量。

1.管道支吊架安裝注意事項

（1）對于管道固定支架，安裝時一定要保證托架和管箍與管壁緊密接觸，把管道卡緊，安裝方法及要求嚴格按照設計圖紙執行，防止因安裝不當造成支吊架無法正常起到作用。固定點在梁上、柱、或者混凝土結構的預埋固件上，必須保證支撐牢固，固定支架的承力最大，不但承受管道和管道內介質的重量，而且還承受管道溫度變化時產生的推力或者拉力，安裝中需保證托架、管箍、與管壁密切接觸，并把管箍卡緊，使管道不能轉動、竄動，從而起到管道膨脹死點的作用。定期檢查其結構功能狀態，發現異常及時處理[1]。

（2）對于活動支架，應能保證管道軸向自由膨脹，安裝時應留出熱位移量，即在冷態時管道中心線和支架中心線不重合，偏離點與熱位移方向相反，距離應為該處熱位移量的1/2。

（3）吊架的吊桿在冷態安裝時需留出傾斜量，傾斜角度應使管箍與支吊點的垂直距離為該處熱位移量的1/2。

（4）不得在沒有補償器的直管段上同時裝2個以上的固定支架。

（5）活動支吊架的活動部分必須裸露，不得為水泥及保溫層覆蓋。

（6）支吊架、吊桿、管箍應根據管道內介質溫度不同而選用不同材料，確保溫度與材質耐溫匹配。

（7）支吊架安裝前，一定做好物資驗收把關，核對型號、材質、類型與需求一致，加工制造工藝合格無缺陷，有合格證，無運輸中的擠壓等缺陷，堅決不能將就使用，安裝期間嚴格按照設計圖紙進行安裝，并將安裝圖紙保存好，為后續維護保養保留參考依據。

2.管道支吊架日常檢查、維護常見注意事項

每臺發電機組建立管道支吊架臺賬，臺賬需包含支吊架型號、位置、名稱、數量、檢查標準、檢修內容、檢修時間、檢查人等內容，按系統種類進行建立，每個系統管道吊架均需設立設備主人，負責吊架的檢查維護。

（1）當為固定支架時，管道應無間隙地放置在托枕上，卡箍應緊貼管道支架，卡箍固定螺栓無松動、缺失現象。

（2）當為活動支架時，活動支架分為導向活動支架和自由活動支架，構件應使管道能自由或定向膨脹，不得有阻礙，而且活動支架禁止高度不足，發生與管道脫離現象，這樣活動支架無法起到應有的活動、導向、支撐作用。

（4）所有固定支架和活動支架的構件內不得有任何雜物、是否存在無受力支吊架，同時也作為每天巡檢檢查的主要內容。

（5）若支吊架失效，通常需要對管道標高、荷載分配、減振器與阻尼器行程等進行全面檢查核對，對于調整后的數據一定經過精心核算，防止荷載分配不合理，造成設備損壞事件發生，機組運行后，并持續觀察做好支吊架運行情況。

（6）日常維護期間，一旦發現支架底部水泥基礎開裂等情況，不要盲目滿足于修復好基座即可，更重要的是分析考慮該基礎開裂的因素是什么，是運行調整不當、其他外力破壞，還是基礎內部支架根部斷裂等因素所致，分析清楚原因所在，對癥下藥出具處理方案，對于上述現象當然更不能置之不管，必須引起重視，及時整改。

（7）日常維護期間，有些支架防腐油漆脫落，需及時進行重新防腐，防止支吊架材質腐蝕受損，影響支吊架作用，在防腐或者文明治理時，支吊架絲桿、螺栓的絲扣一定做好防護，禁止油漆污染絲扣，甚至將絲扣部位粉刷油漆，防止在支吊架調整時，絲桿、螺栓無法調整。

（8）對于管道徑向限位、軸向限位的管箍處，一定在管箍與管道接觸中間放置墊片，防止管道振動期間，管道與管箍磨損，若發現不及時，嚴重時會造成管道壁厚減薄泄漏；另外，軸向、徑向限位拉桿銷子的固定卡扣也要定期檢查，防止卡扣失效，銷子脫落，引起支吊架失效。

（9）管道管箍緊固螺栓需定期復緊檢查。螺母松動，不易發現，長時間松動，會造成螺母脫落、螺桿脫落，管箍張開，失去支吊架作用；螺栓脫落還容易造成物體打擊傷害，為此，必要時可增加一只螺母作為鎖緊螺母，防止松動。

（10）帶聚四氟乙烯板的滑動支座或導向支座，在機組運行或者檢修期間，做好聚四氟乙烯板的防護，防止丟失，挪作它用，并且放置規范。

傳統的實踐教學環節通常被集中安排在每個學期的期末，用時2～5個教學周，從低年級到高年級，課程逐次遞進，主要包括現代工程圖學課程設計、機械原理課程設計、機械設計課程設計、單片機原理及應用課程設計、機械制造技術基礎課程設計等。實踐環節的內容緊緊貼近某門課程或某項技術，但其眼界過于狹窄，對機電一體化、程序開發、互聯網等多項交叉技術的課程設計少有開展，束縛了學生的創新創業思維。

（11）每次機組鍋爐打水壓時，高壓主汽門前的主蒸汽管道支吊架提前做好全面檢查，需要將彈簧支吊架進行鎖死，防止彈簧受力過載失效。必要時對部分支吊架進行臨時加固、增設臨時支吊架或者用倒鏈等協助承壓管道重量。鍋爐打水壓期間，安排專人查看支吊架受力情況，防止鍋爐打水壓主蒸汽管道吊架失效。

（12）主、再蒸汽管道均有三向位移指示器測量，特別是新機組或者大修后的機組，啟動前后重點觀察管道三向位指示器是否正常使用以及顯示位移數值，冷態時指針必須在零位，一旦發現異常，及時處理糾正并分析管道吊架情況。

（13）機組檢修或者日常消缺時，嚴禁利用管道支吊架作為檢修吊點，因為吊架荷載最大值一定，一旦超出荷載，將會發生支吊架損壞事件，也不得在管道或吊架上增加設計時沒有考慮的永久或臨時性荷載。

（14）機組運行期間與機組啟動開機期間，部分系統管道振動，我們要做好巡查記錄，并非所有管道振動均是支吊架安裝、調整不合理問題，禁止盲目檢修調整、增加支吊架，特別是機組啟動期間多數是因為管道介質流動不穩定，汽水介質混合沖擊，管道放氣、疏水不充分、介質加熱速率過大等因素造成的，這時需要及時通知運行操作人員調整參數等措施消除。同時做好振動管道附屬支吊架檢查工作，防止因管道振動瞬間過大，支吊架大面積損壞、甚至脫落等情況。若確實需要加裝部分支吊架進行改進，則應聯系有設計資質的單位對整個管系統籌考慮，選擇合適的位置加裝對應類型的支吊架。總之，禁止由于現場管道振動，隨意增加固定支架，防止因增加固定支架不當，造成設備損壞或不安全事件發生。

（15）管道保溫：由于機組檢修需要，部分熱力管道需要大面積更換保溫棉和鋁皮，不得使用與舊保溫棉容重、鋁皮厚度相差較大的保溫棉和鋁皮，防止管道總重量加大，超出管道支吊架荷載，造成設備損壞。如有必要，需要重新計算增加支吊架荷載。大面積拆除保溫前，應將彈性支吊架暫時鎖定，保溫恢復后再解除，防止管道位移過大。

（16）每次機組啟動期間，檢修維護人員做好管系振動巡檢，在管道內介質發生汽水兩相流時，管道會產生不同程度振動，此時，及時檢查記錄支吊架的移動情況，并及時采取避免移動的措施（含運行人員設備操作調整措施），防止隨著機組啟動次數增加，“量變造成質變”，引起不安全事件的發生。

（17）對于室外吊架，需做好金屬材料防腐措施，防止吊桿、螺母等構件腐蝕，支吊架綜合性能下降，吊架螺母松動、吊架脫落等現象發生，造成高空落物損壞設備或者傷人事件，比如空冷島凝結水、抽真空管道支吊架，懸浮在室外空中20m～45 m不同高度，一旦支吊架脫落在變壓器上，將造成變壓器設施損壞或者線路短路機組跳閘事件（空冷機組變壓器組安裝在空冷島下方）。

總之，汽水管道運行一段時間后，管道位移和載荷會發生不同程度的變化，需要全面對支吊架檢查，管道支吊架多數在高空中，多數不易查看，工作量較大，需要借助梯子、腳手架、升降梯等進行檢查，及時發現支吊架存在的缺陷和異常情況并處理，禁止漏項，確保機組安全穩定運行。

3.現場中常見的基建安裝問題及處理措施

（1）有些上下位置平行的2根小管道的吊架在安裝期間為了方便用同一副支吊架吊桿，下面的那根管道的吊架直接連接在上面管道的橫擔上，這樣任意一根管道振動必將牽涉另外一根管道振動，這是不可以的，發現后需及時整改，單獨設立吊桿。

（2）有些同向布置的上下2根管道，上面那根管道不在下面管道的正上方，造成橫擔吊架或者單根剛性吊架不能垂直，影響吊架正常作用，需要擇機調整處理，確保吊桿不受其他管道外力。

（3）有些活動支架直接與管道焊接在一起，直接變為固定托座，這種情況需要及時做分離處理。

（4）部分垂直管道支吊架沒有管箍，直接在管道對應部位焊接吊耳代替管箍，這種情況在管道振動時，吊耳根部焊縫容易受力開裂，造成管道泄漏情況發生，遇見這種情況，需要設備停運期間取消吊耳，重新更換為管箍，禁止使用焊接吊耳代替管箍。

（5）現場主要通道部分支吊架管箍，為了視覺美觀，將管箍用鋁皮包裝，與管道鋁皮成為一體，對于此種情況，仍然需要定期拆開鋁皮，檢查管箍固定情況，確保管箍工作正常。

（6）部分管道支吊架根部結構，焊接質量差，未能滿足正常焊接工藝要求，對此需要重新加強補焊，防止根部焊縫開裂，支吊架失效。

4.管道改造時注意事項

（1）由于現場檢修、技改項目需要增加或者管道材質升級改造，管道進行全部或部分更換時，需根據該管系的現場布置狀況，重新進行設計計算、核實支吊架荷載、位置、數量、類型等進行變更；同時考慮水平管坡度數值滿足機組運行期間疏水要求。

（2）舊管道切除前，應做好保留的管道端部固定，計算保留管道的受力情況，若切除管段附屬支吊架較多，必要時將保留管道管道支吊架鎖死或者增加臨時支吊架，防止管道位移過大。

5.支吊架類型選擇要得當

首先，根據管道介質參數管道吊架材質要選擇準確，對于高溫管道的支吊架，材質要選擇耐高溫材質支吊架，堅持“就高不就低”原則，確保機組運行期間，管道支吊架有效發揮作用。然后，根據管道走向不同、安裝位置不同、設備作用等因素綜合考慮，吊架類型選擇要得當，否則，運行后隨時會帶來不安全事件，比如汽輪機排氣裝置底部彈簧支架，除了承受排氣裝置質量外，當汽輪機低壓汽缸和排氣裝置受熱膨脹時，它能被壓縮以補償其熱膨脹，若凝汽器支撐點沒有彈簧，而是硬性支撐，排汽缸受熱膨脹時只能向上移動，使低壓缸的中心被破壞，造成汽輪機徑向間隙變化而產生振動。振動超過最大值，將造成機組停運。因此吊架類型選擇正確與否，與后續系統安全穩定運行與否密切相關。

6.結語

支吊架在發電廠等企業中，都是必須的設備重要附件，一旦出現問題，將會影響系統安全、經濟運行，甚至造成人員傷害，形成一系列不良反應，帶來各種損失將不可估量。因此在日常維護期間，熟練掌握支吊架相關知識，認真做好支吊架日常檢查維護保養工作至關重要。