基于再热蒸汽热段管道支吊架检测调整应用研究

王旭东 吕开伟 邵尉涛

（国能浙江舟山发电有限责任公司，浙江 舟山 316012）

0 前言

就机组运行而言，无论是超期运行蒸汽管道，还是新装机组蒸汽管道，即使运行初期处于正常状态，运行中也会发生支吊架损坏和管道位置变化等问题。所有这些问题将造成管道受力不合理，导致管道一、二次应力升高，使管道运行达不到原设计要求。失效的支吊架还会导致管道载荷重新分布，部分管段危险性增大，严重时会影响邻近支吊架的正常工作状态，引起连锁反应。如不及时处理，随着时间的推移，管道高应力蠕变损伤加快，将必然缩短其应有寿命，并严重影响机组的安全运行。因此，定期对管道支吊架进行全面检测调整，及时消除隐患，对电厂的安全运行至关重要[1]。

1 存在问题以及解决方案

1.1 设备概况

在整个再热蒸汽热段管道支吊系统中，1#侧和2#侧母管共布置2×13 个支吊点，二级旁路布置6 个支吊点。该吊系统涉及的功能支吊架类型共有4 种，即恒力弹簧吊架11组、变力弹簧支吊架17 组、刚性吊架2 组以及水平导向支架2 组。每种类型的支吊架在管系中具有不同的功能，因此对其工作状态的要求也有较大差异。

1.2 存在问题

1.2.1 管道支吊架热态检测

对支吊架的热态（运行状态）工况进行了检测，并做记录。除14#支吊点的双弹簧支架因包在保温层内未进行检测外，其余支吊架均进行了检测。

检测结果表明，支吊架在热态工况下出现的异常状况主要包括1）变力弹簧支吊架弹簧压并。112#吊点的上吊架和142#吊点的右吊架属于此类问题。2）恒力吊架回转框架受到卡阻。31#吊点的左吊架和右吊架属于此类问题。3）恒力吊架回转框架向下卡死。82#吊点的吊架属于此类问题。4）恒力吊架回转框架位置向下转动过度，易造成冷态卡死。61#、62#、71#、72#、81#吊点的吊架属于此类问题[2]。

1.2.2 管道支吊架冷态检测

对支吊架的冷态（停机检修状态）工况进行了检测，检测范围包括各功能支吊架状态、吊杆直径、管部到根部的垂直连接尺寸等。

检测结果表明，支吊架在冷态工况下出现的异常状况主要包括1）恒力吊架回转框架向下卡死。61#、62#、71#、72#和82#吊点的吊架属于此类问题。2）刚性吊架失载。101#、102#吊架属于此类问题。

在冷态工况下，除检测支吊架状态外，还对吊杆直径、支吊架根部及部分连接尺寸进行了检查和测量，发现的主要问题包括1）支吊架管部到根部的垂直连接尺寸与原设计误差较大。11#、12#、22#、41#、42#、51#、62#、81#、91#、122#吊点属于此类问题。2）根部承载焊缝虚焊。12#吊点属于此类问题。3）支吊架包在保温层内。14#吊点属于此类问题。4）变力弹簧支吊架的指示牌冷热态标记反向或被油漆覆盖。32#吊点、92#吊点属于此类问题。5）恒力吊架无指示销。52#吊点的右吊架属于此类问题。6）吊架或吊杆无锁紧螺母或锁紧螺母松弛。32#吊点右吊架吊杆、71#吊点吊杆、111#吊点下吊架、112#吊点下吊架等属于此类问题[3]。

1.3 提出方案

为了解决以上问题，再热蒸汽热段管道支吊架进行全面检测，根据设计运行资料进行了复核计算，并对关键支吊点进行了载荷测量，在此基础上确定需调整的支吊架，提出具体调整方案并加以实施，使调整后的各支吊架的工作状态在冷热态状况下均处于正常状态[3]。

1.3.1 管道支吊点载荷测量

鉴于61#、62#、71#、72#、81#和82#吊点的恒力吊架在冷热态情况下均出现回转框架向下转动过度或卡死的情况，难以确定能否通过支吊架调整使其恢复到正常或基本正常状态。此时有选择地进行吊点载荷测量十分必要。虽然对吊点进行载荷测量时会发生载荷转移和再分配且与吊点产生的位移关系很大，会造成该吊点的实际载荷与理论计算载荷相差十分悬殊的假象，但对支吊架的调整具有重要的指导意义。经分析，该文选择对61#和62#吊点的载荷进行测量，同时对该吊点的垂直位移实施全过程监测，对相邻支吊架的状态变化进行观察记录，并对部分数据重复测量2 次，测量结果见表1。

表1 载荷测量数据表（61#和62#吊点的载荷测量）

1.3.2 管道支吊架工作状态分析

根据支吊架冷热态检测结果不难发现，在整个再热蒸汽热段管道系统中，2 组水平导向支架在冷热工况下的状态均正常，能够按照预定的水平X轴胀缩，实测热位移值与理论计算值基本一致。2 组刚性吊架热态正常，但冷态均出现失载现象，这与刚吊设计布置位置及整个支吊系统的安装有密切关系。为确保支吊架在运行状态下的工作正常，同时不增加管道的附加应力，对刚性吊架在冷态条件下出现的失载间隙予以保留，并密切关注失载间隙的变化情况。在16 组已检测的变力弹簧支吊架中，该文发现112#吊点的上吊架和142#吊点的右吊架弹簧压并，其他弹簧支吊架工作状态正常。112#吊点为上、下串联弹簧吊架，理论上要求上、下吊架采用相同载荷范围的弹簧，设计也按此原则选择弹簧。但实际上2 个弹簧的高度不同，加上弹簧的刚度误差，很容易造成上、下弹簧所能承受的最大载荷不同。当上吊架承受的最大载荷小于下吊架时，就会出现上吊架弹簧压并现象，造成上吊架弹簧失效[4]。142#吊点采用左、右并联弹簧吊架，2 个吊架应采用规格号相同、实际刚度相同的弹簧。但实际上弹簧刚度存在误差，加上安装误差产生的载荷分配不均，导致左、右吊架的承载能力及实际承受的载荷不同。当左、右吊架无法合理匹配时，就会出现单边吊架弹簧压并现象。在11 组恒力吊架中，31#、41#、42#、51#、52#吊点均采用并联吊架，除31#吊点外，其余4 个吊点的左、右吊架冷热态均正常。31#吊点因安装吊架时生根螺栓过长导致回转框架转动受阻，上位移（+Y方向）受到限制。该吊架是由偶然因素引起的非系统性问题，可通过局部处理使其状态恢复正常。61#、62#、71#、72#和82#吊点的吊架冷热态条件下工作状态均不正常。热态时位移指示销靠近下限位置，冷态时处于卡死状态。81#吊点的吊架冷热态位移指示虽然看似“正常”，但冷热位移几乎无变化，与该吊点的实际存在的热位移状况不符，因此也处于关联不正常状态。在总计11 组恒力吊架中，6 组吊架（占54%）出现状态不正常现象，对管道的安全运行构成了较大威胁。对比该6 组吊架的原设计及复核计算数据可以确认，吊点的工作载荷和热位移均在所选吊架的载荷和位移范围之内，因此吊架的调整应从整个支吊系统的角度进行系统性考虑，实际载荷测量结果也进一步证明了这一点。

2 支吊架调整方案

支吊架调整与处理方案见表2 和表3。支吊架调整后，在冷热态条件下再次对整个管系的支吊架进行检测，检测主要针对各功能支吊架调整后的实际状态。调整前处于向下卡死状态的恒力吊架在调整后恢复到正常状态，同时，为降低支吊架及管系调整幅度，对个别吊点（如61#和62#吊点）的吊架进行适度调整，即没有必要将其调整到理想状态。调整前142#吊点的右吊架弹簧热态压并（弹簧高度为88mm），调整后状态有所改善，热态时弹簧不再处于压并状态（弹簧高度为101mm）。但由于之前的长期压并，弹簧性能已受到很大损伤，建议在机组运行的日常监督中加以注意，并在机组检修时予以更换。112#吊点的上吊架调整前弹簧压并，调整后弹簧依然处于压并状态，弹簧已失效，因此应密切关注，并在机组检修时予以更换。

表2 支吊架调整与处理方案

表3 支吊架调整与处理方案

3 结论

再热蒸汽热段管道支吊架的热位移与载荷大都在设计范围内，恒力吊架存在的指示销卡死或回转框架受阻等工作状态不正常的情况，已通过支吊架调整或处理得到解决。变力弹簧支吊架存在2 个吊架弹簧压并的现象，调整后虽有所改善，但仍然建议在机组再次检修时予以更换。对112#吊点，只需要更换上吊架。对142#吊点，建议左、右吊架同时更换。更换吊架的型号、规格与原设计相同。刚性吊架在整个管系中的作用非常重要，鉴于其在冷态出现的失载现象，在日常监督中应密切关注。

支吊架调整后的冷热态检查结果显示，除112#吊点上吊架和142#吊点右吊架外，其余各支吊架工作状态基本正常，管道原有的振动得以基本消除，表明管道支吊架调整方案是科学合理、切实可行的，达到了支吊架调整的预期目的。

旁路上14#支吊点布置的双弹簧支架整体包在保温层内，既不利于日常监督检查和维护，也不符合《火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则》的要求，建议再次检修时拆除该支吊架上的保温层。另外，在对支吊架进行日常维护和涂漆防护时，应注意保护支吊架上的冷热态标志牌和指示销。