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1、汽水管道支吊架检查调整,山东电力工业锅炉压力容器检验中心张广成,前言,支吊架是火电厂蒸汽管道系统中的重要组成部分，具有安全承受管道载荷、合理约束管道位移、限制管道对所连接设备的推力和推力矩、增加管系的稳定以及防止管道振动等功能。目前，无论是新建机组或是在役机组，蒸汽管道系统都普遍存在着支吊架异常甚至失效的现象。失效的支吊架会导致管道系统偏离原来的设计状态，对管系及相连设备的安全运行带来重大的安全隐患，进而影响整个电厂生产运行的安全性和可靠性。,电厂汽水管道支吊架在长期运行后，经常存在着大量的异常、损坏以及失效现象，常见支吊架失效形式有以下几种：刚性吊架：拉杆弯曲、折断损坏、松动失载、吊杆偏斜；
2、变力弹簧吊架：弹簧过载、欠载、失载、弹簧损坏、吊杆偏斜；滑动支架：失载脱空、接触面位移受阻、支撑件损坏；导向支架：失载脱空、导向支架底板损坏、接触面位移受阻、支撑件损坏；恒力弹簧吊架：弹簧过载位移指示器卡死或变为刚性吊架、拉杆弯曲、恒力弹簧失载、折断损坏、吊杆偏斜、欠载；阻尼器：对管道的偶然载荷无反应，阻尼器失灵、承受管道工作载荷。,1.支吊架失效形式及原因,造成支吊架失效的主要原因有：设计失误造成管系整体走向设计的不合理、支吊点的位置设计不合理、支吊架荷载设计与管道系统实际运行载荷分配不匹配、支吊架连接件选择不合理、支吊架类型选用错误等。支吊架制造质量不能满足设计要求，如恒力吊架载荷偏差超过
3、5%，恒定度偏差超过6%，有的甚至达到30%以上，远远超过标准要求；又比如变力弹簧载荷偏差超过10%，弹簧间距不均匀等。支吊架安装时，由于施工人员的技术水平、人为误差、失误等，不能实现原设计意图，导致管系的位移、荷载分布发生重大变化。常见有：未拔定位销、偏装不到位、偏装反向、安装顺序不对、安装后未整体调整、冷紧不符合要求、吊杆不够长等。运行过程中支吊架外表面的变形和腐蚀，载荷轴锈蚀，摩擦力增大，导致支吊架承载能力发生大的变化。运行中多种原因导致管道发生不规律长时间的强烈振动和晃动、大幅度的冲击载荷会导致支吊架连接件弯曲、折断及偏斜等损坏。长期运行后弹簧刚度等性能的改变，弹簧松弛，支吊架承载能力
4、发生变化，会导致管系位移和荷载分配发生变化。以上因素均会改变管系受力及支吊架承载分配，加大部分管段的局部变形，使得管系的局部应力增大甚至超过管材的基本许用应力。另外，与管道相联的设备接口处推力和力矩也会大幅度提高，造成管道局部和设备接口处提前损坏和失效，从而缩短管道的剩余使用寿命，严重影响电厂的安全经济运行。,我国电力行业从上世纪90年代初开始研究汽水管道应力和支吊架分析调整方法，随着技术的发展和火电站安全生产的需要，1997年电力工业部颁布了火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则（DL/T6161997），2006年又推出新版本DL/T6162006。本导则与DL438火力发电厂金属技术监督
5、规程分别从管系受力与材料两方面对火力发电厂汽水管道检验和安全性评定提出了规范性要求。该导则的颁布使管道支吊架维修调整规范化、系统化。同时电站锅炉压力容器检验规程也对管道支吊架的检查调整提出力明确的要求。管道支吊架状态检验与调整的目的是为了校验支吊架配置、载重及热位移的正确性，评估支吊架系统的安全运行水平，消除支吊架存在的直接与间接隐患，通过支吊架的调整来改善管道的一次应力与二次应力水平，延长管道运行寿命，达到动力管道安全经济运行之目的。,2.管道支吊架状态检验与调整的必要性,2.1 管道安全事故频发是支吊架调整工作的根本原因近年来，发电站汽水管道及管件泄漏或爆裂事故时有发生，对电厂的安全生产和
6、人身安全构成严重威胁。1998年山东莱芜发电厂#2机组主蒸汽管道爆破，幸无人员伤亡。2000年5月26日，山西永济电厂#2炉炉水下降管连接管弯头爆裂，造成一人死亡。2000年8月18日，上海南市电厂12-9主蒸汽管道接口焊逢爆裂。,2000年8月31日，新疆红雁池电厂#6机与#5机主蒸汽联络门环焊逢突然断裂，造成一死一伤。2004年沾化电厂#1机组再热热段管道因振动造成支吊架吊杆断裂。2006年，广州恒运热电厂汽机房内消防管道爆裂，造成一人死亡。北京京能热电股份有限公司#3机主蒸汽管左侧电动主汽门前至疏水管二次门后直管段发生爆破。国电北仑电厂#1机辅汽母管与主汽接口处开裂造成强迫停机，其原因是
7、恒力吊架锁定装置没有拆除而造成管道热位移受阻引起过应力开裂。2009年6月，国电北仑电厂7号机组168h期间，省煤器出口至水冷壁下联箱分配管道的恒力吊架拉杆（M56）突然断裂，给机组168h试运造成重大影响，被迫采取紧急措施。,2000年，深圳能源集团妈湾发电总厂2号机组凝结水管道支吊架断裂，管道塌陷，将主蒸汽管道上仪表管压断，蒸汽泄露，导致1、2号机组被迫停机。四川泸州电厂2*600MW机组2007年11月吹管后发现低再集箱入口前冷段管道翘起变形，支吊架松弛、失载，其原因是支吊架设计有误。华能瑞金电厂2*350MW机组2008年11月整套试运行时，因支吊架设计不合理，致使管系对中联门推力和力
8、矩异常超标，造成中联门整体严重倾斜。华能海门电厂1、2号1000MW机组在吹管及冲转后，发现主蒸汽和高温再热蒸汽管道没有复位，管道发生“下沉”现象，最大下沉量达200mm左右，给机组的安全运行带来重大安全隐患。究其原因主要是由于支吊架和设计原因造成的。,华能平凉电厂5、6号600MW在机组吹管后，发现低温再热蒸汽管道没有回复原位，管道发生“下沉”现象，最大下沉量达100mm左右，给机组运行带来重大的安全隐患，其原因主要是由于支吊架问题造成的。德州电厂三期主给水管道因壁厚超厚，支吊架载荷超过设计载荷20%，造成整体坍塌。此外，还有多家电厂因为支吊架状态异常导致管道焊口多次泄漏、换管等事故发生。炉
9、外管爆破杀伤力极大，其后果难以预料和控制，对现场工作人员的人身安全构成极大威胁，而支吊架性质（状态、类型、位置）决定了管道系统的应力水平与安全性。针对近年来炉外管道暴破呈频繁发生态势，各大电力局、发电公司对管道支吊架检验调整工作越来越重视，希望通过这项工作的开展以减少恶性事故的发生。,2.2 有关标准及规程对管道支吊架调整的要求2.2.1 DL/T438-2009火力发电厂金属技术监督规程（1）第节“应定期检查管道支吊架和指示器的状况，特别要注意机组启停前后的检查，发现支吊架松脱、偏斜、卡死或损坏等现象时，及时调整修复并做好记录”。（2）第节“管道安装完毕和机组每次A级检修，对管道支吊架进行检
10、验。根据检查结果，在第一次或第二次A级检修期间，对管道支吊架进行调整；此后根据每次A级检修检验结果，确定是否再次调整。”2.2.2 DL/T616-2006火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则（1）第节“当限位装置出现异常变形或开裂是，应立即进行处理”。,（2）第节“严禁主蒸汽管道、高低温再热蒸汽管道、高压给水管道或其他重要管道的任何部位因保温脱落而裸露运行。不应将弹簧、吊杆、滑动与导向装置的活动部分包在保温层内”。（3）第节“当更换管子、管件或保温材料在重量、尺寸、布置或材质等方面与原设计不同时，应根据实际数据重新经行应力分析”。（4）第节“根据GB/T17116.1和DL/T5054的原
11、则确定，支吊点与着力点需要偏装当吊架的拉杆在各种工况下，刚性吊杆摆角超过3、弹性吊杆摆角超过4时，应查明原因，并进行处理”。（5）第节“机组在投运前，应对支吊架进行全面的冷态调整，保证各个支吊架弹簧指针处于冷态标示点上、恒力吊架指针处于安装位置、固定支架和各种限位装置稳定牢固、减振器和阻尼器的安装状态指针处于起始点、管道冷位移值与设计值接近”。,（6）第节“主蒸汽、高低温再热蒸汽管道、高压给水管道等重要管道的支吊架，每年应在热态时逐个目测检查一次，并记入档案”。（7）第节“一般汽水管道，大修时应对重要支吊架进行检查，检查项目至少应包括下列内容：”。（8）第节“主蒸汽、高低温再热蒸汽管道、高压给
12、水管道等重要管道投运后3万h至4万h及以后每次大修时，应对管道和所有支吊架的管部、根部、连接件、弹簧组件、减振器与阻尼器进行一次全面检查”。（9）第节“其他管道，根据日常目测和抽样检测及结果，确定是否对支吊架进行全面检查。当管道已经运行了8万h后，即使未发现问题，也应计划安排一次支吊架的全面检查”。,2.2.3 DL647-2004电站锅炉压力容器检验规程第12.18条“在新装机组第一次大修时，应对本规程适用范围的管道支吊架根部、功能件、连接件和管部进行全面检查；对有异常情况的支吊架应进行处理并进行调整；支吊架检验项目和质量要求按DI/T616执行”。第12.19条“汽水管道运行8万h后，应结
13、合每次大修对管道支吊架进行全面检查；对有异常情况的支吊架应进行处理并进行调整，必要时进行管系应力分析；支吊架检验项目和质量要求按DL/T616执行”。,2.3 支吊架性质决定管道系统的应力水平与安全性支吊装置是管道系统的重要组成部分，起着承受管道重量、限制管道位移和控制管道振动的重要作用。支吊架的配置（状态、类型、位置）将直接影响管系的应力分布和大小，其性能的好坏、承载是否合理都直接影响管道的使用寿命及安全运行。支吊架状态的异常将会造成整个管系的刚度加大，部分管段局部变形，管系应力重新分布、管系的高应力点增多和最大应力值增加，甚至局部超过管材的基本许用应力，使与之相联设备接口处的推力和力矩大幅
14、度的提高，造成管道局部或设备接口处损坏和失效，从而缩短管道的剩余使用寿命，严重影响电厂的安全经济运行。对于发电厂而言，管道及设备安全可靠运行是至关重要的，因此，我们在对管道进行分析评估时，必须找到影响其安全运行的关键因素。,3.支吊架检查调整,支吊架调整一般过程：（1）管道支吊架图纸查阅、收集，包括管道安装图、支吊架图、运行资料等。（2）管道支吊架状态现场冷、热态检验，对存在问题的支吊架拍照记录。（3）对管系应力及支吊架进行整体计算，得出各吊点的热位移、载荷值，对原设计计算进行校核，校核设计中的支吊架配置、选型是否合理，为支吊架调整方案的制定提供依据。（4）对管道应力进行整体计算，得出各管种最
15、大应力值及其在管道中的具体位置，使四大管道日常金属监督有的放失。（5）根据管道支吊架检验、计算结果，综合分析制定支吊架调整方案。（6）在机组检修时依据管道支吊架调整方案对存在问题的管道支吊架进行调整。,3.1支吊架检查内容,支吊架检查又分为安装质量检查和运行期间的定期检查,3.1.1支吊架安装检查,检查支吊架安装质量，要求如下：a）吊架的吊杆偏装方向和偏装量应符合设计要求；b）管道穿墙处应留有足够的管道热位移间距；c）弹簧支吊架的冷态指示位置应符合设计要求，支吊架热位移方向和范围内应无阻挡；d）支吊架调整后，各连接件的螺杆丝扣必须带满、锁紧螺母应锁紧；e）活动支架的滑动部分应裸露，活动零件与其
16、支承件应接触良好，滑动面应洁净，活动支架的位移方向、位移量及导向性能应符合设计要求；f）固定支架应固定牢靠；g）变力弹簧支吊架位移指示窗口应便于检查；h）参加锅炉启动前水压试验的管道，其支吊架定位销应安装牢固；i）定位销应在管道系统安装结束、且水压试验及保温后方可拆除，全部定位销应完整、顺畅地拔除；,3.1.2支吊架运行检查的主要内容,3.1 检查周期管道支吊架在管道的运行时应定期进行检查和维护，在DL/T616火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则中作了明确的规定。汽水管道首次试投运时，在蒸汽温度达到额定值8h后，应对所有支吊架进行一次目视检查，对弹性支吊架荷载标尺或转体位置、减振器及阻尼器
17、行程、刚性支吊架及限位装置状态进行记录。发现异常应分析原因，并进行调整或处理。对于300MW及以上机组的主蒸汽管道、高低温再热蒸汽管道的支吊架，每年应在热态时逐个目视观察一次，并记入档案。300MW及以上新装机组的主蒸汽管道、高低温再热蒸汽管道运行34万h后的大修时，应对所有支吊架的根部、功能件、连接件和管部进行一次全面检查。本导则适用范围内的汽水管道，运行812万h后的大修时，应对支吊架进行一次全面检查。,3.2支吊架检查内容,总的要求：a）各支吊架结构正常，转动或滑动部位灵活和平滑。支吊架根部、连接件和管部部件应无明显变形，焊缝无开裂；b）各支吊架热位移方向符合设计要求。恒力和变力弹簧吊架
18、的吊杆偏斜角度应小于4，刚性吊架的吊杆偏斜角度应小于3；,3.2支吊架检查内容,（一）.弹簧支吊架:1变力弹簧支架是否过度压缩、卡死、偏斜或失载，弹簧盒内有无其它杂物 2记录弹簧刻度（如有位移指示器则直接读数，没有，用尺子测量弹簧的高度）。（二）.恒力支吊架：1恒力弹簧支吊架位移指示是否越限。2恒吊的位移指示器在两端有余量，不卡死，不脱载。,3.2支吊架检查内容,（三）.固定支架、滑动支架、导向支架、刚性吊架和限位支架：工作面应平整，无卡涩或脱空现象管部滑动底扳是否越限。主要受力焊缝是否有裂纹，是否存在破坏现象。防反冲刚性吊架横担与管托之间不得焊接，热态间距符合设计要求；管托应无松动或脱落情况
19、；刚性吊架受力正常，无失载；固定支架牢固可靠，混凝土支墩无裂缝、损坏。,3.2支吊架检查内容,（四）.阻尼器阻尼器的油系统与行程是否正常，是否漏油。阻尼器位移是否正常减振器结构完好。,位移指针卡死,位移指针卡死,位移指针卡死,位移指针卡死,位移指针卡死在弹簧侧,位移指针卡死,位移指针卡死在弹簧侧,弹簧失载,弹簧过载压死,吊杆歪斜,一侧吊杆歪斜进保温,横担歪斜,弹簧吊架吊杆歪斜,梁碰吊杆,平台碰吊 杆,管部吊耳开裂,吊 杆断裂,吊 耳脱落,承力销脱开,弹簧进保温,吊杆弯曲,未拔定位销,定位销阻碍转动体,3.3支吊架调整,支吊架的调整是在冷热态检查基础上，结合吊点载荷位移应力分析，确定调整方案，并
20、在冷态时实施。一般的，支吊架的调整适合沿管系走向从上向下依次调整。支吊架的吊杆与垂线间夹角在冷热态时不能满足规定的夹角值时（变力和恒力弹簧吊架吊杆和水平线的夹角应小于4，刚性吊架吊杆和水平线的夹角应小于3），不能满足时，可调整偏装值来实现。,3.3支吊架调整,变力弹簧存在压死或失载情况下，支吊架安装荷载的调整应通过花篮螺丝松紧螺母来进行，必要时可用吊杆最上方或横担下方的螺纹作辅助调整。,恒力支吊架调整,对于恒力吊架的在安装过程和运行过程前，如固定销轴不能自由拔出，可按下列方法调整：调整载荷螺栓与吊杆螺栓之间的松紧螺母，使吊架承受的力与支吊架本体的弹簧力矩平衡，从而拔下固定销轴；当固定销轴在固定
21、空中偏向载荷一侧时（销轴与孔之间有间隙），说明载荷力矩偏大，应旋松松紧螺母；当固定销轴在固定空中偏向弹簧罩筒一侧时，说明载荷力矩偏小，应旋紧松紧螺母；,恒力支吊架调整,当采用上述方法仍不能取出固定销轴，表明实际载荷与计算载荷有较大偏差，应调整吊架本体内载荷调整螺栓，使实际的载荷力矩与支吊架的弹簧力矩相平衡，拔出固定销轴。如采用上述所有的方法，仍不能取出固定销轴，说明选用的恒力吊架型号不对，实际载荷与支吊架标准载荷偏差过大，应改变分配给的支吊架的荷载或改变吊架。恒力吊架在运行过程中，位移指示器的刻槽应在010刻度内移动，不应碰到弧形槽。否则，按照上述方法调整。,恒力支吊架调整,运行过程中发现的恒
22、力吊架载荷及位移指示不正常，过载或欠载等情况，要视现场具体情况结合整条管系支吊架检查情况予以调整。有的支吊架通过自身调整花兰螺丝来解决位移受限；有的支吊架则必须通过调整相邻的支吊架载荷位移来解决问题。有时恒力吊架因制造质量差、或锈蚀造成性能发生根本变化，不能继续满足运行要求，则必须重新选型更换。,支吊架技术管理,建立基础档案、运行管理档案及维修档案；及时分析四大管道存在的问题。发现问题及时处理，并做好记录。按照DF/T616-2006的要求进行支吊架检查、改造、维修、调整。,应由有经验或经过培训的人员承担的项目,管道系统与支吊装置的目视观察、检查、测量和记录；支吊装置的维修和更换；支吊架的采购、验收、入库；在原管道上增加敷设管道、附件和支吊架。,档案建立,设计档案内容（省略）安装移交的资料内容（省略）运行阶段的技术档案内容,运行阶段的技术档案内容,简明的吊点分布单线立体图及管系尺寸分段图；全厂统一的支吊架编号、型号规格、热位移及荷载的支吊装置检查记录表(参见附录B)；同一管系不同保温结构标志与尺寸图；运行小时数、启停时间与次数记录表；支吊架检修记录与位移指示器检查记录；管道超温超压记录支吊架的全面检查与管系异常的专题技术报告。管道与支吊架检查、维修和改造报告,
