浅谈管道支吊架在火电厂中的应用及分析

2022-11-16赵佰千

中国科技纵横 2022年9期

赵佰千

（陕西德源府谷能源有限公司，陕西榆林 719407）

0.概述

我公司一期为2×600MW亚临界直接空冷燃煤机组，二期为2×660MW超超临界直接空冷燃煤机组。管道均是用支吊架来固定，无可替代，缺一不可。支吊架一方面承受管道本身及介质的重量，另一方面固定管道，承受管道所有的作用力，并合理分配这些力，以满足管道热补偿及位移要求，减少管道振动，防止管道泄漏。结合我公司多年维护情况得知，支吊架安装选择正确与否，日常维护检查是否及时到位，直接影响机组安全稳定运行，下面为部分管道支吊架描述：

支吊架：管部、连接件、功能件与根部等零部件集合的总称，支吊架包括支架和吊架，型式有固定和活动支架，吊架有普通吊架和弹簧吊架之分。

恒力弹簧支架：根据力矩平衡原理设计，在一定的荷载范围内，荷载力矩与弹簧力矩一直坚持平衡，对于恒吊支撑的管道，在发生位移时，可以提供恒定的支撑力，不会给管道带来附加应力。

变力弹簧支架：主要用于有垂直位移的管道，由于利用弹簧力来支撑荷载，适用于垂直位移较小的场所，能顺应管道的热位移，也可吸收管道振动，起到减振作用。

刚性支吊架：对管道垂直方向呈刚性约束，用于管道无垂直位移或者垂直位移很小且允许约束的地方。

根部：支吊装置与承载结构直接连接的各种辅助钢结构。

阻尼器：用以承受管道冲击荷载或地震荷载，控制管系高速振动位移，允许管道自由热胀、冷缩的装置。

支吊点（吊点）：管道上装设管部部位承受力的代表点。

失载：由于非正常原因引起承载支吊架完全失去荷载的现象。

超载：超过支吊架设计最大额定荷载的现象。

附加位移：设备由冷态到热态引起接口处坐标值的增量。

1.管道支吊架安装注意事项

（1）对于管道固定支架，安装时一定要保证托架和管箍与管壁紧密接触，把管道卡紧，安装方法及要求严格按照设计图纸执行，防止因安装不当造成支吊架无法正常起到作用。固定点在梁上、柱、或者混凝土结构的预埋固件上，必须保证支撑牢固，固定支架的承力最大，不但承受管道和管道内介质的重量，而且还承受管道温度变化时产生的推力或者拉力，安装中需保证托架、管箍、与管壁密切接触，并把管箍卡紧，使管道不能转动、窜动，从而起到管道膨胀死点的作用。定期检查其结构功能状态，发现异常及时处理[1]。

（2）对于活动支架，应能保证管道轴向自由膨胀，安装时应留出热位移量，即在冷态时管道中心线和支架中心线不重合，偏离点与热位移方向相反，距离应为该处热位移量的1/2。

（3）吊架的吊杆在冷态安装时需留出倾斜量，倾斜角度应使管箍与支吊点的垂直距离为该处热位移量的1/2。

（4）不得在没有补偿器的直管段上同时装2个以上的固定支架。

（5）活动支吊架的活动部分必须裸露，不得为水泥及保温层覆盖。

（6）支吊架、吊杆、管箍应根据管道内介质温度不同而选用不同材料，确保温度与材质耐温匹配。

（7）支吊架安装前，一定做好物资验收把关，核对型号、材质、类型与需求一致，加工制造工艺合格无缺陷，有合格证，无运输中的挤压等缺陷，坚决不能将就使用，安装期间严格按照设计图纸进行安装，并将安装图纸保存好，为后续维护保养保留参考依据。

2.管道支吊架日常检查、维护常见注意事项

每台发电机组建立管道支吊架台账，台账需包含支吊架型号、位置、名称、数量、检查标准、检修内容、检修时间、检查人等内容，按系统种类进行建立，每个系统管道吊架均需设立设备主人，负责吊架的检查维护。

（1）当为固定支架时，管道应无间隙地放置在托枕上，卡箍应紧贴管道支架，卡箍固定螺栓无松动、缺失现象。

（2）当为活动支架时，活动支架分为导向活动支架和自由活动支架，构件应使管道能自由或定向膨胀，不得有阻碍，而且活动支架禁止高度不足，发生与管道脱离现象，这样活动支架无法起到应有的活动、导向、支撑作用。

（4）所有固定支架和活动支架的构件内不得有任何杂物、是否存在无受力支吊架，同时也作为每天巡检检查的主要内容。

（5）若支吊架失效，通常需要对管道标高、荷载分配、减振器与阻尼器行程等进行全面检查核对，对于调整后的数据一定经过精心核算，防止荷载分配不合理，造成设备损坏事件发生，机组运行后，并持续观察做好支吊架运行情况。

（6）日常维护期间，一旦发现支架底部水泥基础开裂等情况，不要盲目满足于修复好基座即可，更重要的是分析考虑该基础开裂的因素是什么，是运行调整不当、其他外力破坏，还是基础内部支架根部断裂等因素所致，分析清楚原因所在，对症下药出具处理方案，对于上述现象当然更不能置之不管，必须引起重视，及时整改。

（7）日常维护期间，有些支架防腐油漆脱落，需及时进行重新防腐，防止支吊架材质腐蚀受损，影响支吊架作用，在防腐或者文明治理时，支吊架丝杆、螺栓的丝扣一定做好防护，禁止油漆污染丝扣，甚至将丝扣部位粉刷油漆，防止在支吊架调整时，丝杆、螺栓无法调整。

（8）对于管道径向限位、轴向限位的管箍处，一定在管箍与管道接触中间放置垫片，防止管道振动期间，管道与管箍磨损，若发现不及时，严重时会造成管道壁厚减薄泄漏；另外，轴向、径向限位拉杆销子的固定卡扣也要定期检查，防止卡扣失效，销子脱落，引起支吊架失效。

（9）管道管箍紧固螺栓需定期复紧检查。螺母松动，不易发现，长时间松动，会造成螺母脱落、螺杆脱落，管箍张开，失去支吊架作用；螺栓脱落还容易造成物体打击伤害，为此，必要时可增加一只螺母作为锁紧螺母，防止松动。

（10）带聚四氟乙烯板的滑动支座或导向支座，在机组运行或者检修期间，做好聚四氟乙烯板的防护，防止丢失，挪作它用，并且放置规范。

传统的实践教学环节通常被集中安排在每个学期的期末，用时2～5个教学周，从低年级到高年级，课程逐次递进，主要包括现代工程图学课程设计、机械原理课程设计、机械设计课程设计、单片机原理及应用课程设计、机械制造技术基础课程设计等。实践环节的内容紧紧贴近某门课程或某项技术，但其眼界过于狭窄，对机电一体化、程序开发、互联网等多项交叉技术的课程设计少有开展，束缚了学生的创新创业思维。

（11）每次机组锅炉打水压时，高压主汽门前的主蒸汽管道支吊架提前做好全面检查，需要将弹簧支吊架进行锁死，防止弹簧受力过载失效。必要时对部分支吊架进行临时加固、增设临时支吊架或者用倒链等协助承压管道重量。锅炉打水压期间，安排专人查看支吊架受力情况，防止锅炉打水压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测量，特别是新机组或者大修后的机组，启动前后重点观察管道三向位指示器是否正常使用以及显示位移数值，冷态时指针必须在零位，一旦发现异常，及时处理纠正并分析管道吊架情况。

（13）机组检修或者日常消缺时，严禁利用管道支吊架作为检修吊点，因为吊架荷载最大值一定，一旦超出荷载，将会发生支吊架损坏事件，也不得在管道或吊架上增加设计时没有考虑的永久或临时性荷载。

（14）机组运行期间与机组启动开机期间，部分系统管道振动，我们要做好巡查记录，并非所有管道振动均是支吊架安装、调整不合理问题，禁止盲目检修调整、增加支吊架，特别是机组启动期间多数是因为管道介质流动不稳定，汽水介质混合冲击，管道放气、疏水不充分、介质加热速率过大等因素造成的，这时需要及时通知运行操作人员调整参数等措施消除。同时做好振动管道附属支吊架检查工作，防止因管道振动瞬间过大，支吊架大面积损坏、甚至脱落等情况。若确实需要加装部分支吊架进行改进，则应联系有设计资质的单位对整个管系统筹考虑，选择合适的位置加装对应类型的支吊架。总之，禁止由于现场管道振动，随意增加固定支架，防止因增加固定支架不当，造成设备损坏或不安全事件发生。

（15）管道保温：由于机组检修需要，部分热力管道需要大面积更换保温棉和铝皮，不得使用与旧保温棉容重、铝皮厚度相差较大的保温棉和铝皮，防止管道总重量加大，超出管道支吊架荷载，造成设备损坏。如有必要，需要重新计算增加支吊架荷载。大面积拆除保温前，应将弹性支吊架暂时锁定，保温恢复后再解除，防止管道位移过大。

（16）每次机组启动期间，检修维护人员做好管系振动巡检，在管道内介质发生汽水两相流时，管道会产生不同程度振动，此时，及时检查记录支吊架的移动情况，并及时采取避免移动的措施（含运行人员设备操作调整措施），防止随着机组启动次数增加，“量变造成质变”，引起不安全事件的发生。

（17）对于室外吊架，需做好金属材料防腐措施，防止吊杆、螺母等构件腐蚀，支吊架综合性能下降，吊架螺母松动、吊架脱落等现象发生，造成高空落物损坏设备或者伤人事件，比如空冷岛凝结水、抽真空管道支吊架，悬浮在室外空中20m～45 m不同高度，一旦支吊架脱落在变压器上，将造成变压器设施损坏或者线路短路机组跳闸事件（空冷机组变压器组安装在空冷岛下方）。

总之，汽水管道运行一段时间后，管道位移和载荷会发生不同程度的变化，需要全面对支吊架检查，管道支吊架多数在高空中，多数不易查看，工作量较大，需要借助梯子、脚手架、升降梯等进行检查，及时发现支吊架存在的缺陷和异常情况并处理，禁止漏项，确保机组安全稳定运行。

3.现场中常见的基建安装问题及处理措施

（1）有些上下位置平行的2根小管道的吊架在安装期间为了方便用同一副支吊架吊杆，下面的那根管道的吊架直接连接在上面管道的横担上，这样任意一根管道振动必将牵涉另外一根管道振动，这是不可以的，发现后需及时整改，单独设立吊杆。

（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，造成横担吊架或者单根刚性吊架不能垂直，影响吊架正常作用，需要择机调整处理，确保吊杆不受其他管道外力。

（3）有些活动支架直接与管道焊接在一起，直接变为固定托座，这种情况需要及时做分离处理。

（4）部分垂直管道支吊架没有管箍，直接在管道对应部位焊接吊耳代替管箍，这种情况在管道振动时，吊耳根部焊缝容易受力开裂，造成管道泄漏情况发生，遇见这种情况，需要设备停运期间取消吊耳，重新更换为管箍，禁止使用焊接吊耳代替管箍。

（5）现场主要通道部分支吊架管箍，为了视觉美观，将管箍用铝皮包装，与管道铝皮成为一体，对于此种情况，仍然需要定期拆开铝皮，检查管箍固定情况，确保管箍工作正常。

（6）部分管道支吊架根部结构，焊接质量差，未能满足正常焊接工艺要求，对此需要重新加强补焊，防止根部焊缝开裂，支吊架失效。

4.管道改造时注意事项

（1）由于现场检修、技改项目需要增加或者管道材质升级改造，管道进行全部或部分更换时，需根据该管系的现场布置状况，重新进行设计计算、核实支吊架荷载、位置、数量、类型等进行变更；同时考虑水平管坡度数值满足机组运行期间疏水要求。

（2）旧管道切除前，应做好保留的管道端部固定，计算保留管道的受力情况，若切除管段附属支吊架较多，必要时将保留管道管道支吊架锁死或者增加临时支吊架，防止管道位移过大。

5.支吊架类型选择要得当

首先，根据管道介质参数管道吊架材质要选择准确，对于高温管道的支吊架，材质要选择耐高温材质支吊架，坚持“就高不就低”原则，确保机组运行期间，管道支吊架有效发挥作用。然后，根据管道走向不同、安装位置不同、设备作用等因素综合考虑，吊架类型选择要得当，否则，运行后随时会带来不安全事件，比如汽轮机排气装置底部弹簧支架，除了承受排气装置质量外，当汽轮机低压汽缸和排气装置受热膨胀时，它能被压缩以补偿其热膨胀，若凝汽器支撑点没有弹簧，而是硬性支撑，排汽缸受热膨胀时只能向上移动，使低压缸的中心被破坏，造成汽轮机径向间隙变化而产生振动。振动超过最大值，将造成机组停运。因此吊架类型选择正确与否，与后续系统安全稳定运行与否密切相关。