某熱電廠高壓給水管道吊架拉桿斷裂問(wèn)題分析及解決

牛冠軍、孫希文

（中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南，250000）

管道支吊架管托結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和形式選用是高壓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)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(dòng)，在高壓給水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，正確選擇和布置結(jié)構(gòu)合理的管托，能夠改善管道的應(yīng)力分布和對(duì)管架的作用力，確保管系統(tǒng)安全運(yùn)行。

一、高壓給水系統(tǒng)的特點(diǎn)

目前我國(guó)一般是采用單元制來(lái)設(shè)計(jì)高壓給水系統(tǒng)，其中每臺(tái)的機(jī)組的給水系統(tǒng)都要設(shè)置2×50%容量的汽動(dòng)給水泵和1×50%容量的電動(dòng)調(diào)速給水泵，以確保其能夠正常運(yùn)行，而且在高壓給水系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，2×50%容量的汽動(dòng)給水泵的運(yùn)行是并聯(lián)的，而50%容量電動(dòng)調(diào)速給水泵主要作用就是啟動(dòng)和備用泵來(lái)使用，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要注意汽動(dòng)給水泵組和電動(dòng)給水泵組不能發(fā)生汽蝕問(wèn)題，就需要將一個(gè)給水再循環(huán)管道設(shè)置在電動(dòng)給水泵和汽動(dòng)給水泵出口后止回閥前，然后再安裝一個(gè)最小的流量閥門，并一級(jí)調(diào)節(jié)，給水量的就 由小汽機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。另外，采用快速電動(dòng)三通大旁路保護(hù)系統(tǒng)對(duì)3臺(tái)臥式高壓加熱器進(jìn)行保護(hù)，從而能夠確保只要其中任何一臺(tái)臥式高壓加熱器出現(xiàn)問(wèn)題切除時(shí)，這三臺(tái)臥式高壓加熱器都能同時(shí)從系統(tǒng)中退出來(lái)，并且機(jī)組還能夠帶額定負(fù)荷。

二、高壓給水管道吊架拉桿斷裂問(wèn)題分析

經(jīng)過(guò)多年對(duì)高壓給水管道吊架拉桿斷裂分析發(fā)現(xiàn)，其斷裂部分主要發(fā)生在以下兩個(gè)處：一是，根部的焊縫開(kāi)裂；二是，吊桿處的斷裂。并且對(duì)大量的高壓給水管道吊架拉桿斷裂分析來(lái)看，基本上可以分為以下兩種類型：第一種類型是支吊架實(shí)際能夠承受的最大荷載在達(dá)到或者超過(guò)時(shí)，直接被拉斷的現(xiàn)象就稱為吊桿軸向靜態(tài)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(zhǎng)時(shí)間受力而致使材料由于疲勞而出現(xiàn)的斷裂就成為吊桿徑向疲勞斷裂。

2.1.軸向靜態(tài)斷裂

目前高壓給水管道吊架拉桿斷裂還是以軸向靜態(tài)斷裂為主，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因就是，在對(duì)高壓給水管道吊架設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有將其型號(hào)選擇好，從而造成這種問(wèn)題的出現(xiàn)，比如，吊架拉桿在選擇型號(hào)時(shí)偏小，無(wú)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(jī)組啟動(dòng)后，出現(xiàn)由于管道熱膨脹受阻，從而造成吊架拉桿出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象；還有可能是由于機(jī)組一直處于長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)機(jī)組變工況運(yùn)行造成管道熱位移發(fā)生變化，而彈簧吊架沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整或者是調(diào)整不到位，這樣就會(huì)出現(xiàn)彈簧吊架的指針會(huì)達(dá)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(huì)使管道不能正常的進(jìn)行自由膨脹，從而出現(xiàn)軸向靜態(tài)斷裂。

2.2.徑向疲勞斷裂

管道系統(tǒng)振動(dòng)是造成徑向疲勞斷裂的主要原因，其中管道系統(tǒng)振動(dòng)的原因有很多種，其中最主要的兩個(gè)誘因是與管道連接設(shè)備的系統(tǒng)外部作用和管道內(nèi)介質(zhì)在輸送過(guò)程中產(chǎn)生的系統(tǒng)內(nèi)部作用了這兩種。另外系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的取值、安裝偏差、正常運(yùn)行狀況下的各種環(huán)境因素的影響以及設(shè)備特性，管道的規(guī)格、布置，管道系統(tǒng)的柔性設(shè)計(jì)、支撐，實(shí)際運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)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(dòng)形式主要分為以下兩種：瞬態(tài)振動(dòng)、穩(wěn)定振動(dòng)，但是不管是這兩種振動(dòng)中的哪一種，只要是按照他們的振動(dòng)特征來(lái)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(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和分析，，而且在本工程高壓給水管道設(shè)計(jì)時(shí)，由于生根面和管道中心高度差過(guò)小，發(fā)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(dòng)受雙槽鋼間隙和球面墊圈的限制，所以要從限制管道振動(dòng)和提高吊桿的抗震能力這兩方面來(lái)解決吊架斷裂問(wèn)題。

3.1.限制管道振動(dòng)

目前一般采用加裝液壓阻尼器或減振彈簧的方法來(lái)限制管道水平軸方向上的振動(dòng)，因此本工程解決吊架拉桿斷裂問(wèn)題的措施之一即在實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)振動(dòng)劇烈處，沿管道軸線方向加裝規(guī)格為25KN的液壓阻尼器，安裝調(diào)試完成實(shí)際運(yùn)行后現(xiàn)場(chǎng)反饋，加裝液壓阻尼器限制了管道的振動(dòng)，最大程度地避免了管道振動(dòng)對(duì)吊架拉桿的破壞。

3.2.提高吊桿的抗震能力

改變現(xiàn)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(biāo)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(shí)適當(dāng)加大拉桿規(guī)格，并改為金屬性能相對(duì)較好的材質(zhì)。即拉桿及配套螺母、連接件規(guī)格由原設(shè)計(jì)的M30加大至M42，材質(zhì)由Q235-A.F改為Q235-B。以上吊架結(jié)構(gòu)的修改，最大限度提高拉桿剛度和整個(gè)吊架的擺動(dòng)自由度，大大減小了管道振動(dòng)對(duì)吊架拉桿產(chǎn)生破壞的可能性。

四、結(jié)論

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

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉 浩 國(guó)產(chǎn)超臨界600 MW機(jī)組高壓給水管道的設(shè)計(jì)優(yōu)化[期刊論文]-熱力發(fā)電2008（9）

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