超超临界机组四大管道支吊架调整及管系应力分析

高 扬，田成川，王巍麟

（华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

管道支吊架是管道系统的重要组成部分，对于在役管道，支吊架既影响管系的应力水平，又是改善应力的主要手段。支吊架的性能状况直接影响管系的应力分布和应力大小，支吊架性能的好坏以及承载合理性将直接影响管道的使用寿命和机组的安全运行[1]。但随着机组服役时间的增加，管系支吊架的工作状态会发生变化，一旦支吊架工作状态发生变化，管道承载和约束条件就将发生变化，管系应力和管道位移将偏离设计状态，从而导致管道应力增大，甚至可能超过许用应力，加快高温管道高应力蠕变损伤，缩短管道使用寿命[2]。而通过对支吊架状态的检查与合理的调整，可以消除支吊架存在的安全隐患，改善管道的一次应力和二次应力，使管道膨胀正常，从而保障整个机组的安全可靠运行[3]。因此近年来管道支吊架检查调整工作得到越来越多的重视。某电厂1 号机组为1 000 MW 超超临界燃煤发电机组，2012 年投入运行，机组运行过程中发现多组恒力吊架回转框架指针在极限位置，弹簧吊架荷载过大，阻尼器漏油等。文中以该电厂1号机组为例，简述超超临界机组运行过程中支吊架常见的问题，并结合应力分析计算提出调整措施，从而消除管系的应力安全隐患，提高机组安全性。

1 支吊架的类型与功能

火电厂管道支吊架类型大致包括承重吊架、限位支吊架以及缓冲吸能装置三种类型，具体详见表1。

表1 支吊架类型及功能

2 支吊架失效形式

不同类型的支吊架有不同的失效形式，具体失效形式见表2。

表2 各类型支吊架常见失效形式

3 案例分析

3.1 支吊架现场冷、热态检查

在机组检修停炉前进行支吊架热态检查，机组停运管道冷却至室温后进行支吊架的冷态检查。

经对该机组四大管道支吊架进行外观冷、热态检查，发现主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道、低温再热蒸汽管道、高压给水管道均存在不同程度的问题，其中主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道支吊架存在问题比较严重，发现个别支吊架性能失效，恒力吊架回转框架指针在极限位置，弹簧吊架也存在过载或欠载现象，此外还有阻尼器漏油或行程不足等问题。吊架失效问题如图1所示。

图1 吊架失效问题

3.2 静力分析计算

管道静力计算的任务通过有限元软件对管系进行应力复核，确定管系的应力是否超过许用应力，并且复核支吊架的选型是否存在不合理之处，为支吊架的调整提供有力的理论支持。

采用CAESAR II 软件对该机组进行应力复核计算，管系一次应力、二次应力均未超标，四大管道最大一次应力、二次应力见表3。同时对所有支吊架进行统计分析，计算结果表明该机组四大管道个别支吊架存在选型过大的问题。主蒸汽管道计算模型如图2所示。结合应力校核计算结果，经综合分析后制定支吊架调整方案。

表3 各管系最大应力计算结果

图2 主蒸汽管道计算模型

4 支吊架调整

如前所述，通过现场检查并结合静力分析计算，得出如下调整措施：1）对于选型过大的恒力吊架，调整载荷螺栓减小10%-15%载荷；2）对于性能不合格的恒力吊架或弹簧吊架选择更换；3）对于位移指示不正确的恒力吊架将回转框架指针根据设计位移调整至上10%位置或下10%位置；4）对于过载或欠载的弹簧吊架将弹簧调整至冷态安装载荷；5）对于漏油的阻尼器，无法修复，选择更换；6）对于横担偏斜严重的，应将横担调整至水平位置；7）对于阻尼器行程不足的问题，调整拉撑杆长度使阻尼器在冷热态均在行程范围内。

整个调整处理过程按照“单线”、“渐进”、“微调”和“反复”调整的原则进行，每次调整量应适当，避免一次调整量过大。这样经过反复多次调整，使状态异常的支吊架得以改善状态或调整到基本正常状态。

5 结语

超超临界机组温度、压力都较大，应加强对管道支吊架的日常检查，通过对管道支吊架的检查与调整，可有效改善管道的运行状态，减少恶性事故发生的概率。但随着机组运行时间的增加，吊架性能可能会出现退化，管系吊架会出现新的问题，因此仅仅靠一次检查和调整是不可能永远消除隐患的，应加强对管道支吊架的日常监督检查工作，及时发现并消除安全隐患，延长机组的使用寿命。