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      某F級(jí)燃?xì)鈾C(jī)組主蒸汽管道支吊架故障分析及治理

      2020-07-31 03:59:04銳,解
      黑龍江電力 2020年1期
      關(guān)鍵詞:管系恒力吊架

      陳 銳,解 鑫

      (華電電力科學(xué)研究院有限公司,杭州 310030)

      0 引 言

      管道支吊架是管道的承載部件,主要起承擔(dān)管道及其介質(zhì)重力、限制管道不合理位移、承受偶然工況下管道排汽反力以及控制管道振動(dòng)等作用,對(duì)發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行具有重要的意義[1]。對(duì)于高溫高壓管道而言,在管道材料、焊口、施工質(zhì)量均已確定的情況下,管系支吊架的工作狀態(tài)直接影響管系的安全運(yùn)行。管系支吊架狀態(tài)異常時(shí),會(huì)引起管道載荷的重新分配,大量支吊架狀態(tài)異常時(shí),甚至?xí)鸸芟狄淮螒?yīng)力、二次應(yīng)力超標(biāo),縮短管系壽命,影響機(jī)組安全運(yùn)行。

      上海某電廠9F級(jí)燃?xì)鈾C(jī)組于2015年8月投產(chǎn),自投運(yùn)來主蒸汽管道支吊架未進(jìn)行系統(tǒng)檢驗(yàn)及調(diào)整,管系支吊架存在大量故障。文章總結(jié)了燃?xì)鈾C(jī)組管系支吊架存在的普遍問題,并給出具體處理方案,對(duì)燃?xì)鈾C(jī)組管系支吊架檢驗(yàn)調(diào)整具有參考意義。

      1 主蒸汽管道支吊架主要失效形式

      1.1 彈簧支吊架荷載異常

      彈簧支吊架是一種比較常見的管道支吊架,通過彈簧壓縮量的變化,為管道提供可變荷載。彈簧吊架荷載量在支吊架設(shè)計(jì)時(shí)已確定,設(shè)計(jì)的彈簧荷載能為管道提供最佳應(yīng)力水平和最優(yōu)的荷載分布[2]?,F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)主蒸汽管道有部分彈簧吊架實(shí)際工作載荷偏離了設(shè)計(jì)載荷,如圖1所示。因此,需要調(diào)整彈簧壓縮量,恢復(fù)管道載荷分配并將應(yīng)力狀態(tài)調(diào)至最佳狀態(tài)。

      圖1 彈簧支吊架狀態(tài)

      1.2 恒力吊架位移指示卡死或處于極限位置

      恒力吊架指示在其行程范圍內(nèi)時(shí),其荷載恒定不變。當(dāng)恒力吊架回轉(zhuǎn)至下位移拉死狀態(tài)時(shí),恒力吊架將變成剛性吊架,該點(diǎn)的荷載將大于吊架設(shè)計(jì)載荷,具體大小不可控,直接威脅到管道和吊架的安全。當(dāng)恒力吊架回轉(zhuǎn)至上位移卡死狀態(tài)時(shí),恒力吊架將失載,該點(diǎn)的荷載將小于吊架設(shè)計(jì)載荷,具體大小也不可控(可能會(huì)完全失載),直接威脅到管道和吊架的安全[3]。當(dāng)恒力吊架回轉(zhuǎn)至極限位置時(shí),存在隱患。如圖2 所示,主蒸汽管道有5組恒力吊架(具體見處理方案)位移指示卡死,對(duì)管系載荷分配影響大,須冷態(tài)調(diào)整吊架指示至正常工作位置。

      圖2 恒力吊架位移指示卡死狀態(tài)

      1.3 支吊架偏斜角度超標(biāo)

      按照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》規(guī)定[4],吊架拉桿在各種工況下,剛性吊架擺角不得超過3°,彈性吊架擺角不得超過4°[1]。當(dāng)支吊架根部未按設(shè)計(jì)圖紙偏裝,吊桿偏斜超過導(dǎo)則規(guī)定的角度時(shí),會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生附加載荷,也會(huì)對(duì)設(shè)備接口及管道端點(diǎn)產(chǎn)生附加力和力矩[5],嚴(yán)重影響設(shè)備安全運(yùn)行。而且,吊桿偏斜角度超標(biāo)還有可能導(dǎo)致支吊架功能件異常,起不到應(yīng)有的作用[6]。如圖3所示,主蒸汽管道10號(hào)Z向限位偏斜超標(biāo),須按照設(shè)計(jì)位移進(jìn)行偏裝,消除隱患。

      圖3 10號(hào)Z向限位吊桿偏斜超標(biāo)狀態(tài)

      1.4 阻尼器滲油

      阻尼器主要靠油路的阻塞或開通起到控制管道快速振動(dòng)的目的,當(dāng)阻尼器油缸漏油至一定程度時(shí),管道受到偶然沖擊時(shí),阻尼器無法有效保護(hù)管道,也容易引起管道振動(dòng)。當(dāng)阻尼器拉升或壓縮至極限位置時(shí),會(huì)變成剛性吊架,阻礙管道正常膨脹。如圖4 所示,主蒸汽管道7號(hào)阻尼器漏油,須更換阻尼器。

      圖4 阻尼器漏油

      2 管系應(yīng)力分析

      現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)主蒸汽管道連續(xù)4組(見圖5)恒力吊架載荷異常,采用MP10-A型載荷/撓度測(cè)量儀對(duì)4組吊架載荷進(jìn)行測(cè)量。

      圖5 主蒸汽管道應(yīng)力計(jì)算模型

      CAESARⅡ軟件是一款對(duì)管道進(jìn)行應(yīng)力分析的專業(yè)軟件,應(yīng)用CAESARⅡ軟件可以對(duì)管系應(yīng)力進(jìn)行分析。在設(shè)計(jì)狀態(tài)下,對(duì)支吊架三向熱位移、其與設(shè)備連接端點(diǎn)處的推力和管系最大應(yīng)力值進(jìn)行復(fù)核計(jì)算,校驗(yàn)支吊架配置、承載及熱位移的正確性[7-8]。將4組吊架載荷值給定至軟件中,對(duì)管系進(jìn)行應(yīng)力復(fù)核。

      現(xiàn)場(chǎng)也對(duì)管系一次應(yīng)力、二次應(yīng)力最大點(diǎn)處進(jìn)行了應(yīng)力測(cè)量(見圖6),將管系應(yīng)力測(cè)量值與軟件計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證管系應(yīng)力狀態(tài)。表1為管系最大應(yīng)力計(jì)算結(jié)果,由表1可知,一次應(yīng)力、二次應(yīng)力最大點(diǎn)處實(shí)際計(jì)算值與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值均未超過設(shè)計(jì)允許值,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力測(cè)量值與軟件計(jì)算值基本吻合(見圖7、圖8),但實(shí)際計(jì)算值和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值均大于理論計(jì)算值。現(xiàn)場(chǎng)大量吊架狀態(tài)異常,增大了管系的一次應(yīng)力、二次應(yīng)力,增加了管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)[9]。因此,需要調(diào)整管系支吊架狀態(tài),降低管系應(yīng)力。

      圖6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力測(cè)試

      表1 管系最大應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

      圖7 一次應(yīng)力實(shí)際計(jì)算值與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值對(duì)比

      圖8 二次應(yīng)力實(shí)際計(jì)算值與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值對(duì)比

      3 故障處理措施

      在停爐前后,按設(shè)計(jì)值對(duì)管系支吊架進(jìn)行熱態(tài)、冷態(tài)檢查,對(duì)照管系布置圖(見圖9),對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)的故障進(jìn)行記錄。

      圖9 主蒸汽管系布置圖

      在認(rèn)真分析管系支吊架故障與缺陷產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,制定切實(shí)可行的調(diào)整處理方案及解決措施。對(duì)故障缺陷支吊架功能件及連接件進(jìn)行調(diào)整處理,以消除存在的隱患,確保管道安全運(yùn)行,具體處理方案見表2。

      按照處理方案對(duì)管系支吊架進(jìn)行調(diào)整處理,調(diào)整后對(duì)主蒸汽管道支吊架狀態(tài)進(jìn)行復(fù)查,調(diào)整后管系所有支吊架狀態(tài)已恢復(fù)正常。重新對(duì)管系應(yīng)力進(jìn)行復(fù)測(cè),復(fù)測(cè)后的管系一次應(yīng)力、二次應(yīng)力最大值如圖10和圖11所示。管系應(yīng)力顯著降低,表明調(diào)整方案科學(xué)、有效、切實(shí)可行。

      圖10 主汽管道最大一次應(yīng)力調(diào)整前后應(yīng)力曲線對(duì)比

      圖11 主汽管道最大二次應(yīng)力調(diào)整前后應(yīng)力曲線對(duì)比

      4 結(jié) 語

      1)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)吊架的載荷測(cè)量及管系應(yīng)力的重新計(jì)算,發(fā)現(xiàn)當(dāng)管系吊架大量存在異常時(shí),管系的一次應(yīng)力、二次應(yīng)力會(huì)增大,管系安全風(fēng)險(xiǎn)增加。

      2)對(duì)吊架進(jìn)行狀態(tài)檢查,制定科學(xué)合理的調(diào)整方案。調(diào)整處理后,所有支吊架狀態(tài)恢復(fù)正常,管系的載荷分配更加合理,消除了支吊架存在的重大隱患,有效降低了管系應(yīng)力。

      3)對(duì)于高溫高壓管道,應(yīng)定期對(duì)管系支吊架進(jìn)行檢查,并記錄好支吊架的工作狀態(tài)。并應(yīng)按相應(yīng)規(guī)程的規(guī)定,定期對(duì)高溫高壓管道支吊架進(jìn)行全面檢驗(yàn)調(diào)整。

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