再热蒸汽热段管道下沉原因分析及治理

2015-04-24刘明何桂宽高扬

综合智慧能源 2015年10期

刘明，何桂宽，高扬

（华电电力科学研究院，杭州 310000）

1 再热蒸汽热段管道概况

某电厂2×300MW亚临界机组自投产以来，通过支吊架状态的检查记录发现，再热蒸汽热段管道部分管段存在不断下沉的现象。该热段管道设计温度为545℃，设计压力为4.2MPa，主管规格为ID 635mm×31.0mm，支管规格为ID 508mm×24.8mm，管道材质为A335P22，管道及支吊架立体布置如图1所示。

发生下沉的管段主要为汽轮机侧两支管及所连主管的水平管段，最大下沉量达到30.0mm，位于＃26吊架附近。

2 管道质量核算

为准确获得管道实际质量，机组检修期间对热段管道各管段的实际壁厚进行了测量，主要测量结果见表1。测量结果显示，管道实际壁厚明显大于设计壁厚，且超出了GB／T 17395—2008《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》中管道壁厚最大正偏差应小于12.5%的规定［1］。由对比数据可知，热段管道实际质量较原始设计值增加了17%左右，查阅相关设计资料可知，管道支吊架是按照理论设计规格进行计算选型的，从而导致现有支吊架载荷与管道质量不匹配，支吊架载荷小于管道重力。

图1 再热蒸汽热段管道（含低压旁路）立体布置图

表1 管道壁厚及质量

管道质量增加导致承重支吊架理论设计载荷不足以承受管道重力。该热段管道上的承重支吊架有刚性吊架、变力弹簧吊架和恒力吊架。刚性吊架主要用于完全约束管系在吊点处垂直向下位移，变力弹簧吊架承载力随管道支、吊点处管道垂直位移的增加而增大，这两种类型的吊架都具有一定的自调性，能够在一定范围内承载管道增加的重力。而恒力吊架承载力不随吊点处管道垂直位移的变化而变化，即载荷基本保持恒定，因而恒力吊架不能额外增加载荷用以承担增加的管道重力，对管道向下位移没有任何约束作用，所以在连续恒力吊架的管段，管道质量增加后将会导致较为明显的管道下沉。

3 管道支吊架检查

支吊架起到承担管道载荷、限制管道位移以及控制管道振动的作用，对管道的正常运行至关重要，支吊架性能变化也会导致管道受力状态以及管道位移异常。文献［2］介绍了某电厂主蒸汽管道因弹簧老化、刚度下降造成吊架过度压缩、疲劳失效从而导致管道不断下沉的事例。

现场对该热段管道的支吊架进行检查后发现：该管系上各支吊架型号、规格符合设计要求，现场安装得当；刚性吊架工作状态正常；但大部分变力弹簧吊架冷、热态弹簧压缩量均大于设计值；主要下沉管段的恒力吊架冷、热态均处于向下卡死状态，恒力吊架功能丧失，退化为刚性吊架。现场安装的恒力吊架均为恒力碟簧吊架，采用碟形弹簧替代传统的圆柱螺旋压缩弹簧作为吊架的储能组件，碟簧的固有特性造成其载荷离差难以控制，因此恒力碟簧吊架使用一段时间后往往恒定度、载荷离差超标。恒力吊架载荷离差增大将导致管系竖直向上热位移量减小，即管系热态发生相对向下“沉降”的现象［3］。