某熱電廠高壓給水管道吊架拉桿斷裂問題分析及解決

牛冠軍、孫希文

（中海油山東化學工程有限責任公司，山東濟南，250000）

管道支吊架管托結構的設計和形式選用是高壓給水系統設計中的一個重要組成部分，管托除支撐管道重量外，特制的管托可平衡管系作用力，限制管道位移和吸收振動，在高壓給水管道系統設計時，正確選擇和布置結構合理的管托，能夠改善管道的應力分布和對管架的作用力，確保管系統安全運行。

一、高壓給水系統的特點

目前我國一般是采用單元制來設計高壓給水系統，其中每臺的機組的給水系統都要設置2×50%容量的汽動給水泵和1×50%容量的電動調速給水泵，以確保其能夠正常運行，而且在高壓給水系統正常運行狀態下，2×50%容量的汽動給水泵的運行是并聯的，而50%容量電動調速給水泵主要作用就是啟動和備用泵來使用，在設計過程中，一定要注意汽動給水泵組和電動給水泵組不能發生汽蝕問題，就需要將一個給水再循環管道設置在電動給水泵和汽動給水泵出口后止回閥前，然后再安裝一個最小的流量閥門，并一級調節，給水量的就 由小汽機轉速來調節實現。另外，采用快速電動三通大旁路保護系統對3臺臥式高壓加熱器進行保護，從而能夠確保只要其中任何一臺臥式高壓加熱器出現問題切除時，這三臺臥式高壓加熱器都能同時從系統中退出來，并且機組還能夠帶額定負荷。

二、高壓給水管道吊架拉桿斷裂問題分析

經過多年對高壓給水管道吊架拉桿斷裂分析發現，其斷裂部分主要發生在以下兩個處：一是，根部的焊縫開裂；二是，吊桿處的斷裂。并且對大量的高壓給水管道吊架拉桿斷裂分析來看，基本上可以分為以下兩種類型：第一種類型是支吊架實際能夠承受的最大荷載在達到或者超過時，直接被拉斷的現象就稱為吊桿軸向靜態拉伸斷裂；第二種類型是支吊架吊桿在承受多次彎曲后，從而使吊架最薄弱處由于長時間受力而致使材料由于疲勞而出現的斷裂就成為吊桿徑向疲勞斷裂。

2.1.軸向靜態斷裂

目前高壓給水管道吊架拉桿斷裂還是以軸向靜態斷裂為主，出現這種現象的主要原因就是，在對高壓給水管道吊架設計時沒有將其型號選擇好，從而造成這種問題的出現，比如，吊架拉桿在選擇型號時偏小，無法承受正常工作荷載而拉裂；也有可能是由于彈簧支吊架未拆除定位銷，造成機組啟動后，出現由于管道熱膨脹受阻，從而造成吊架拉桿出現斷裂現象；還有可能是由于機組一直處于長時間的穩定運行狀態，當機組變工況運行造成管道熱位移發生變化，而彈簧吊架沒有進行及時的調整或者是調整不到位，這樣就會出現彈簧吊架的指針會達到最大位置后被壓死，從而使彈簧吊架變成了剛性吊架，這樣就會使管道不能正常的進行自由膨脹，從而出現軸向靜態斷裂。

2.2.徑向疲勞斷裂

管道系統振動是造成徑向疲勞斷裂的主要原因，其中管道系統振動的原因有很多種，其中最主要的兩個誘因是與管道連接設備的系統外部作用和管道內介質在輸送過程中產生的系統內部作用了這兩種。另外系統設計參數的取值、安裝偏差、正常運行狀況下的各種環境因素的影響以及設備特性，管道的規格、布置，管道系統的柔性設計、支撐，實際運行工況與設計工況的差異等，都可能是造成徑向疲勞斷裂的原因。其中管道的振動形式主要分為以下兩種：瞬態振動、穩定振動，但是不管是這兩種振動中的哪一種，只要是按照他們的振動特征來分，可以分為兩種即：高頻低幅和低頻高幅。

三、處理措施

最前面增加：經現場踏勘和分析，，而且在本工程高壓給水管道設計時，由于生根面和管道中心高度差過小，發生斷裂的剛性吊架均采用單根M30拉桿直接連接根部與管部，根部采用梁底雙槽鋼懸臂吊，拉桿在根部處的擺動受雙槽鋼間隙和球面墊圈的限制，所以要從限制管道振動和提高吊桿的抗震能力這兩方面來解決吊架斷裂問題。

3.1.限制管道振動

目前一般采用加裝液壓阻尼器或減振彈簧的方法來限制管道水平軸方向上的振動，因此本工程解決吊架拉桿斷裂問題的措施之一即在實際運行發現振動劇烈處，沿管道軸線方向加裝規格為25KN的液壓阻尼器，安裝調試完成實際運行后現場反饋，加裝液壓阻尼器限制了管道的振動，最大程度地避免了管道振動對吊架拉桿的破壞。

3.2.提高吊桿的抗震能力

改變現采用的單拉桿連接和梁底雙槽鋼懸臂吊的根部形式，提高生根標高并將拉桿分為兩段，中間采用耳子連接，根部亦改為單孔吊板和耳子的組合，同時適當加大拉桿規格，并改為金屬性能相對較好的材質。即拉桿及配套螺母、連接件規格由原設計的M30加大至M42，材質由Q235-A.F改為Q235-B。以上吊架結構的修改，最大限度提高拉桿剛度和整個吊架的擺動自由度，大大減小了管道振動對吊架拉桿產生破壞的可能性。

四、結論

熱電廠高壓給水管道吊架是管道系統中的重要組成部分，它的好壞直接影響到管道及相關設備的安全可靠性，因此，本文重點分析其斷裂的原因，并提出相應的解決措施，以便能夠使其更好地滿足熱電廠多工況運行的需要。

【參考文獻】

【1】劉 浩 國產超臨界600 MW機組高壓給水管道的設計優化[期刊論文]-熱力發電2008（9）

【2】嚴 菁 火力發電廠管道支吊架存在的問題及調整措施[期刊論文]-科技與生活2012(11)