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)者對其理論及工程應(yīng)用做了大量有益的工作^[1-5]。根據(jù)DL/T616—2006《火力發(fā)電廠汽水 管道與支吊架維修調(diào)整導(dǎo)則》及DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》的規(guī)定,應(yīng)對運(yùn)行達(dá)到一定時(shí)間或存在問題的管道支吊架進(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連通管長期膨脹異常問題為例,介紹相關(guān)管道膨脹異常問題的解決思路。

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)的無補(bǔ)燃鍋爐,鍋爐露天布置,機(jī)組主設(shè)備為美國GE公司生產(chǎn)的78萬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題,管道長期膨脹異常,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題。具體檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

2 實(shí)需載荷測試及分析

利用HBM數(shù)據(jù)采集儀、稱重傳感器、采集軟件在現(xiàn)場搭設(shè)了余熱鍋爐再熱2到再熱1連通管吊點(diǎn)實(shí)需載荷測試平臺(tái)。在原恒力吊架完全卸載條件下,現(xiàn)場利用手拉葫蘆、鋼絲繩、稱重傳感器組成串聯(lián)系統(tǒng),在恒力吊架吊點(diǎn)處替代恒力吊架進(jìn)行承載,稱重傳感器通過信號(hào)線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,測點(diǎn)的臨界載荷測量結(jié)果如圖2所示。

圖2所示現(xiàn)場載荷測試的載荷—時(shí)間曲線中,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)測量,測量結(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)管段長度小于34.199 m,管道單位長度自重為440 Kg/m,則4組恒力吊架總載荷應(yīng)不超過150.47 KN,介于原設(shè)計(jì)恒力吊架總載荷與現(xiàn)場測試管道的實(shí)需總載荷之間,現(xiàn)場測試管道的實(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)場測試管道實(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)場所測的管道吊點(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)備的長期安全運(yùn)行。經(jīng)管道實(shí)需載荷測量、力學(xué)分析、管道應(yīng)力校核計(jì)算、現(xiàn)場實(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題處理方案可為在建和運(yùn)行電廠的管道異常膨脹及受力惡化問題提供有效的參考借鑒 ,對保證機(jī)組的 正常運(yùn)行具有重大意義。

6 建議

火力發(fā)電廠汽水管道及其支吊架在工作過程 中 ,其狀態(tài)是會(huì)逐漸發(fā)生變化的 , 各發(fā)電廠須按照 DL/T 616—2006《火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修 調(diào)整導(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 ,避免因受力問題造成管道嚴(yán)重下沉等事件。

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2024年第21期第16篇