管道支吊架调整报告

1、- i - *2 号机组四大管道支吊架状态检验及调整技术报告* * * * * * * * * * * * * * *二二 一一 年年 一一 月月- ii - iii -摘 要本文综述了*2 号机组四大管道及炉顶集箱支吊架的运行现状和存在的问题，分析评估了支吊架问题对管道运行安全性的影响；并对四大管道进行了载荷、位移和应力校核计算，列出了各管种一次应力、二次应力最大值及其在管系中的位置，为管道支吊架调整提供了理论依据；在支吊架检验及管道应力校核计算的基础上，通过综合分析提出了管道支吊架调整方案，并在机组大修期间进行了工程实施；经检验，调整后管道支吊架恢复至正常的工作状态，管系应力合格，达到了预

2、期的整改目的。此外，还对 2 号机组支吊架今后的运行监督提出了意见和建议。关键词：支吊架；管道；调整；应力计算- iv -目 录1 概述.11.1 项目概况.11.2 项目进程.21.3 存在的主要问题及危害 .21.4 施工调整工作量统计.32管道支吊架状态检验 .42.1 管道支吊架状态检验概况.42.2 主蒸汽及高压旁路阀前管道支吊架状态检验.62.3 再热蒸汽热段管道支吊架状态检验 .72.4 再热蒸汽冷段及高压旁路阀后管道支吊架状态检验.72.5 低压旁路管道支吊架状态检验.92.6 高压给水管道支吊架状态检验.92.7 炉顶集箱吊架状态检验 .103 管道应力计算、分析.113.1

3、 管道应力计算概述.113.2 计算说明以及计算参数 .133.3 管道应力计算结果与分析.154 支吊架状态调整.194.1 支吊架调整准备工作.194.2 管道支吊架调整方案.205 主蒸汽管道去除水压试验堵阀后临近支吊架调整方案.216 热态复查.227 结论和建议 .227.1 结论.22- v -7.2 建议.228 致谢.23附录 A 管道支吊架布置图.24附录 B 2 号机组管道支吊架典型问题照片 .33附录 C 2 号机组管道支吊架调整订货清单 .43附录 D 管道应力计算结果.46附录 D1 主蒸汽-高压旁路-再热蒸汽冷段及高压旁路阀后管道应力计算结果 .47附录 D2 高温

4、再热蒸汽-低压旁路管道应力计算结果.56附录 D3 高压给水管道应力计算结果 .62附录 E 支吊架状态检验结果与调整方案 .73- 1 -1 概述1.1 项目概况*2 号机组于 2006 年 1 月 21 日投运，锅炉系北京巴威公司设计的B&WB-2028/17.5-M 型亚临界参数、一次中间再热、自然循环锅炉。2 号机组锅炉的主要设计参数为：名 称单位B-MCR 锅炉最大连续蒸发量t /h2028过热器出口蒸汽压力MPa17.5过热器出口蒸汽温度541再热蒸汽流量t /h1678再热器进口蒸汽压力MPa3.835再热器出口蒸汽压力MPa3.665再热器进口蒸汽温度326再热器出口蒸汽温度5

5、41省煤器进口给水温度2802 号机组汽轮机系上海汽轮机有限公司生产的 N600-16.7/538/538 型汽轮机，为亚临界、一次中间再热、单轴、双背压凝汽式汽轮机。2 号机组汽轮机的主要设计参数为：项目热耗考核工况（THA）额定工况（TRL）最大连续出力工况（TMCR）阀门全开工况（VWO）主蒸汽压力（MPa）16.716.716.716.7主蒸汽温度（）538538538538再热蒸汽压力（MPa）3.1573.433.4473.604再热蒸汽温度（）538538538538进气量(t /h)1754.8081931.4291931.4292028.003给水温度（）272.2278.2

6、278.4281.6- 2 -机组输出功率600MW603.7MW648.6MW673.6MW根据 DL/T 616-2006火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则的规定，应对投运后 3 万 h 到 4 万 h 的四大汽水等重要管道支吊架或存在问题的管道支吊架进行全面的检验、计算、调整，对发现的问题进行处理，以改善支吊架的工作状况，使其达到或接近设计要求，提高管系及机组的安全运行水平。为了消除管道支吊架问题对管系及机组安全运行的影响，满足管道安全运行要求，*委托西安热工研究院有限公司对其 2 号机组四大汽水管道支吊架及炉顶集箱吊架进行全面的状态检验，进行四大汽水管道应力校核计算，对存在问题的支

7、吊架提出整改方案，并负责支吊架调整工程施工及技术指导，以期改善管道支吊架的工作状况，达到安全运行的目的。本次项目工作内容如下： 主蒸汽管道支吊架；再热蒸汽热段管道支吊架；再热蒸汽冷段管道支吊架；高压旁路管道支吊架；低压旁路管道支吊架；高压给水管道支吊架；炉顶集箱吊架。1.2 项目进程2009 年 8 月 30 日至 9 月 4 日，四大管道及炉顶集箱吊架资料收集、热态检验；2009 年 9 月 1 日至 9 月 15 日，四大管道应力校核计算及支吊架调整方案编写；2009 年 9 月 17 日至 9 月 18 日，四大管道及炉顶集箱吊架冷态检验；2009 年 9 月 19 日至 10 月 17

8、 日，完善支吊架调整方案、支吊架调整施工工作及冷态验收；2009 年 10 月至 2009 年 12 月，现场记录资料的整理归档、热态验收及技术报告编写。- 3 -1.3 存在的主要问题及危害弹簧支吊架承载不合理，如欠载或过载；恒力支吊架位移指针顶死在上极限或者卡死至下极限位置；支吊架偏装错误（偏装方向相反或者没有偏装） ；支吊架横担梁倾斜；支吊架安装类型错误。由于支吊架存在以上问题，引起支吊架受力不合理或运行时管道系统的受力重新分配（可能会导致管道系统的一次、二次应力升高） ，使管道运行达不到设计要求，同时，将不同程度地影响了邻近支吊架的工作状态，甚至引起连锁失效反应，为机组的运行留下安全隐

9、患。如不及时调整处理，随着运行时间增长，管道高应力蠕变损伤加快，将加快管道材质劣化的速度，其设计寿命将被缩短，造成较大的经济损失并严重影响机组的安全运行。1.4 施工调整工作量统计本项目对四大管道共 155 组支吊架进行了检验，对存在问题的 89 组支吊架进行了施工调整和改造，占支吊架总数的 57%，对炉顶集箱共 275 组支吊架进行了检验，对存在问题的 5 组弹簧支吊架进行了施工调整，占支吊架总数的 1.8%，四大管道支吊架配置类型、数量及问题数量统计如表 1.1 所示。 表 1.1 四大管道支吊架数量及问题统计表 单位： 组序号管 系名 称弹簧吊架恒力吊架刚性吊架滑动支架固定支架限位支架阻

10、尼器类型合计缺陷数量缺陷比例1主蒸汽及高旁阀前管道9940012252288%2再热蒸汽热段管道9820011211257%3再热蒸汽冷段及高旁阀后管道17313014291862%4低压旁路管道901201013862%5高压给水管道434413120672945%- 4 -序号管 系名 称弹簧吊架恒力吊架刚性吊架滑动支架固定支架限位支架阻尼器类型合计缺陷数量缺陷比例7管别合计872412181671558957%2管道支吊架状态检验2.1 管道支吊架状态检验概况支吊架状态检验与调整主要包括以下四方面的内容：首先是资料审查，根据设计资料，逐一对支吊架进行核查，检验各弹簧支吊架、恒力支吊架及其

11、他支吊架型号、工作参数、热位移变化等是否与设计相符；其次，检验支吊架本身，检查恒力弹簧支吊架内部机构是否卡死，弹簧支吊架是否过载或松驰等情况，记录冷、热态时支吊架指针位置及热位移变化情况，并由此判定支吊架的运行现状；其三，进行管系应力计算，根据管系布置及设计参数，对管系进行应力校核计算，为支吊架调整提供必要的理论支持；最后，综合分析设计资料及支吊架检验、计算情况，提出整改方案并进行工程实施。支吊架状态检验与调整工作流程图如图 2.1 所示。- 5 - 管系应力分析竣工验收方案审查通过？达到预期目的？YNNNYY设计、施工及运行资料整理与分析保温结构与尺寸 确认或测量 管道膨胀是否受阻检查支吊架

12、质量及老化程度评价 管道支吊架状态初步评估 弹吊冷、热态状态检查与记录 刚性支吊架及其它支吊架 冷、热态状态检查与记录 恒吊冷、热态状态检查与记录管道支吊架是否受异常冲击振动损伤管道支吊架状态复评支吊架调整方案 可解决问题？ 原因分析及改进方案 支吊架调整及改造施工或特殊状况性能测试调整后冷、热态复检实际管壁厚度 资料收集 与实际热位移对比与原载荷、热位移对比得到正确载荷、热位移？N- 6 -图 2.1 支吊架状态检验与调整工作流程图2.2 主蒸汽及高压旁路阀前管道支吊架状态检验2.2.1 管道原始数据及计算复核主蒸汽及高压旁路阀前管道的主要技术参数为：管道类别管道规格(mm)管道材质压力(M

13、Pa)温度()主管611.060.0支管423.039.0锅炉厂主管615.062.0高旁阀前管道336.031.0A335P9117.5546为了复核主蒸汽及高压旁路阀前管道原始设计，根据该管道设计参数和基本布置，对管系重新进行了静力计算，得到的支吊架荷重分配、吊点热位移见附录 D1。- 7 -2.2.2 安装情况复核根据原始设计资料，对主蒸汽及高压旁路阀前管道每一只弹簧支吊架、恒力支吊架的型号、冷/热态荷重及安装位置进行核对。核对结果表明原施工安装与设计相符。2.2.3 支吊架状态检验主蒸汽及高压旁路阀前管道支吊架布置示意图及坐标系规定见附录 A 图 2-01，共布置有 25 组支吊架，其

14、中有 9 组恒力弹簧支吊架(以下简称恒力支吊架)、9 组可变弹簧支吊架(以下简称弹簧支吊架)、4 组刚性吊架、1 组限位支架、2 组阻尼器。通过对主蒸汽及高压旁路阀前管道支吊架状态检验发现，发现有 22 组支吊架状态异常，占支吊架总数的 88%。支吊架检验结果详见附录 E，部分严重问题如下：106 号单恒吊，热态根部向-Y 侧严重偏斜。108 号单恒吊，热态管部向+Y 侧严重偏斜。114 号 Y 向限位支架，滑动组件倾斜。116 号单弹吊，弹簧过压缩 30mm，吊架严重过载。201 号单刚吊，热态管部向X 侧偏斜严重。401、402 号横担弹吊，横担梁倾斜，吊杆与管夹挤碰。406 号横担恒吊，

15、两侧位移指针冷态均卡死于下极限。2.3 再热蒸汽热段管道支吊架状态检验2.3.1 管道原始数据及计算复核再热蒸汽热段管道的主要设计参数为：管道类别管道规格(mm)管道材质压力(MPa)温度()主管1047.046.0支管749.034.0锅炉厂安全阀段1057.651.5A335P22锅炉厂主管1053.655.012Cr1MoV3.85546为了复核再热蒸汽热段管道原始设计，根据该管道设计参数和基本布置，对管系重新进行了静力计算，得到的支吊架荷重分配、吊点热态位移见附录 D2。- 8 -2.3.2 安装情况复核根据原始设计资料，对再热蒸汽热段管道每一只弹簧支吊架、恒力支吊架的型号、冷/热态荷

16、重及安装位置进行核对。核对结果表明原施工安装与设计相符。2.3.3 支吊架状态检验再热蒸汽热段管道布置示意图及坐标系规定见附录 A 图 2-02，共布置有 21 组支吊架，其中有 8 组恒力支吊架、9 组弹簧支吊架、2 组刚性吊架、1 组限位支架、1 组阻尼器。通过对再热蒸汽热段管道支吊架冷、热态检验，发现有 12 组支吊架状态异常，占支吊架总数的 57%，支吊架检验结果详见附录 E，部分严重问题如下：2 号立管恒吊，热态两侧位移指针均接近下极限位置。6 号单恒吊，冷态吊架位移指针顶死于上极限。10 号横担弹吊，热态管部向+Y 侧严重偏斜。13 号横担弹吊，弹簧严重欠压缩。802、803 号横

17、担弹吊，热态弹簧压死。2.4 再热蒸汽冷段及高压旁路阀后管道支吊架状态检验2.4.1 管道原始数据及计算复核再热蒸汽冷段及高压旁路阀后管道的主要设计参数为：管道类别管道规格(mm)管道材质压力(MPa)温度()主管1066.822.2支管863.617.5锅炉主管1066.830.0高旁阀后管道680.034.0A672B70CL323.73321.3高旁阀后管道660.019.05A335P223.73541为了复核再热蒸汽冷段及高压旁路阀后管道原始设计，根据该管道设计参数和基本布置，对管系重新进行了静力计算，得到的支吊架荷重分配、吊点热态位移见附录 D1。2.4.2 安装情况复核- 9 -

18、根据原始设计资料，对再热蒸汽冷段及高压旁路阀后管道每一只弹簧支吊架、恒力支吊架的型号、冷/热态荷重及安装位置进行核对。核对结果表明：304 号单弹簧吊架实际安装为单刚性吊架；416 号吊架原设计工作载荷为 121500N，吊架铭牌工作载荷为 154490N；417 号吊架原设计工作载荷为 110000N，吊架铭牌工作载荷为150000N；原设计工作载荷未考虑水压试验堵阀重量。其余支吊架施工安装与设计相符。2.4.3 支吊架状态检验再热蒸汽冷段及高压旁路阀后管道布置示意图及坐标系规定见附录 A 图 2-03，共布置有 29 组支吊架，其中有 3 组恒力支吊架、17 组弹簧支吊架、1 组刚性吊架、

19、3 组滑动支架、1 组限位支架、4 组阻尼器。通过对再热蒸汽冷段及高压旁路阀后管道支吊架冷、热态检验，发现有 18 组支吊架状态异常，占支吊架总数的 62%，支吊架检验结果详见附录 E，部分严重问题如下：208 号横担弹吊，横担梁倾斜。304 号单弹吊，吊架安装为单刚吊，安装类型错误。306 号横担弹簧吊架，横担梁倾斜。313 号横担恒吊，热态两侧位移指针均卡死于上极限位置，+Y 侧吊杆弯曲变形。416 号横担恒吊，经计算校核吊架铭牌载荷偏大。2.5 低压旁路管道支吊架状态检验2.5.1 管道原始数据及计算复核低压旁路管道的主要设计参数为：管道类别管道规格(mm)管道材质压力(MPa)温度()

20、低旁阀前主管74934A335P22低旁阀前支管54926A335P223.85546低旁阀后管道863.69.5A691CL42-2 1/4Cr0.8360低旁阀后管道863.69.5A691CL42-2 1/4Cr0.8180为了复核低压旁路管道原始设计，根据该管道设计参数和基本布置，对管系重- 10 -新进行了静力计算，得到的支吊架荷重分配、吊点热态位移见附录 D2。2.5.2 安装情况复核根据原始设计资料，对低压旁路管道每一只弹簧支吊架、恒力支吊架的型号、冷/热态荷重及安装位置进行核对。核对结果表明原施工安装与设计相符。2.5.3 支吊架状态检验低压旁路管道布置示意图及坐标系规定见附录

21、 A 图 2-04，共布置有 13 组支吊架，其中有 9 组弹簧支吊架、1 组刚性吊架、2 组滑动支架、1 组限位支架。通过对低压旁路管道支吊架冷、热态检验，发现有 8 组支吊架状态异常，占支吊架总数的 62%，支吊架检验结果详见附录 E，部分严重问题如下：2、4 号单弹吊，热态管部向+X 侧偏斜。3 号单刚吊，热态管部向+X 侧偏斜。2.6 高压给水管道支吊架状态检验2.6.1 管道原始数据及计算复核高压给水管道的主要技术参数为：管道类别管道规格(mm)管道材质压力(MPa)温度()汽泵至出口关断阀323.928.0WB3626.14170.6汽泵出口关断阀后323.928.0WB3622.

22、90170.6电泵至出口关断阀273.025.0WB3625.45170.6电泵出口关断阀后273.022.2WB3622.90170.6出口关断阀至 3 号高加进口508.036.0WB3622.90170.6自锅炉上水泵来273.034.0WB3622.90170.63 号至 2 号高加间508.036.0WB3622.90202.12 号至 1 号高加间508.036.0WB3622.90246.01 号高加出口至省煤器508.036.0WB3622.90278.4给水操作台旁路194.024.020 钢22.90278.4为了复核高压给水管道原始设计，根据该管道的设计参数和基本布置，对

23、管系- 11 -重新进行了静力计算，得到的支吊架荷重分配、吊点冷/热态位移见附录 D3。2.6.2 安装情况复核根据原始设计资料，对高压给水管道每一只弹簧支吊架、恒力支吊架的型号、冷/热态荷重及安装位置进行核对。核对结果表明 9 号立管弹簧吊架实际安装为立管刚性吊架，其余支吊架施工安装与设计相符。2.6.3 支吊架状态检验高压给水管道支吊架布置示意图及坐标系规定见附录 A 图 2-05-0102，共布置有 67 组支吊架，其中有 4 组恒力吊架、43 组弹簧支吊架、4 组刚性吊架、13 组滑动支架、1 组固定支架、2 组限位支架。通过对高压给水管道支吊架冷、热态检验，发现共有 29 组支吊架状

24、态异常，占总数量的 45%，支吊架检验结果详见附录 E，部分严重问题如下：9 号立管弹吊，实际安装为立管刚性吊架。13 号立管弹吊，弹簧严重过压缩，吊架过载。2831 号恒力吊架，冷态位移指针顶死于上极限。46 号横担弹吊，弹簧严重过压缩，吊架过载。53 号单弹吊，热态弹簧完全松弛，吊架脱载。2.7 炉顶集箱吊架状态检验2.7.1 支吊架状态检验炉顶集箱吊架布置示意图及坐标系规定见附录 A 图 2-06，共布置有 275 组支吊架，其中有 63 组弹簧支吊架、212 组刚性吊架。通过对炉顶集箱吊架冷、热态检验，发现共有 5 组弹簧吊架承载异常，各刚性吊架均状态正常，支吊架检验结果详见附录 E。

25、3 管道应力计算、分析3.1 管道应力计算概述计算标准：火力发电厂汽水管道应力计算技术规定(DL/T 5366-2006)。计算软件：等值刚度单元法计算程序。坐标规定：X由固定端指向扩建端为X的正方向； Y由汽机指向锅炉为Y的正方向； - 12 -Z垂直向上为Z的正方向。计算条件：静力工况。管道应力计算的任务：验算管道在内压、自重和其它外载荷作用下产生的一次应力和在热胀、冷缩以及位移受约束时所产生的二次应力，确定管道的变形、应力分布以及支承结构的约束反力等，以判明所计算的管道是否安全、经济、合理以及管道对设备的推力和力矩是否在设备所能安全承受的范围内。并以此为基础确定管系的薄弱环节或关键部位，

26、计算评估管系的使用安全性。管道应力分析的原则管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止因热胀冷缩、管道支撑或者端点附加位移造成的应力问题。管道应力分析的主要内容a. 压力载荷和持续载荷作用下的一次应力计算防止管道塑性变形破坏；b. 管道热胀冷缩以及端点附加位移等作用下的二次应力计算防止管道疲劳破坏；c. 管道支吊架的受力计算为支吊架设计及调整提供依据；d. 管道对设备的作用力计算防止对设备作用力过大，保证设备正常运行。管道支吊架设计计算原理a)利用标准跨距原理来选择支吊架位置。假设在某点有一个刚性垂直方向约束，然后进行重量载荷分析。这种分析称为“约束-重量”分析。在这一分析中，分布

27、在每个约束上的重量载荷将被作为弹簧选型时的热态载荷。b)其次，从管架位置除去约束，进行热膨胀分析。这种分析称为“自由-热态”分析。每个支架位置的热态位移将被作为弹簧选择时的热位移。c)利用从约束-重量计算得出的热态载荷和自由-热态得到的位移，对每个点从弹簧表中选择一个弹簧，利用弹簧刚度来确定安装所需冷态载荷（预置的弹簧载荷） 。d)通过在每个弹簧作用点增加一个刚度等于弹簧刚度的约束并且通过增加弹簧预置载荷（冷态载荷）作为在持续载荷工况起作用的力来调整模型以反映弹簧的存在，然后重新分析所有载荷工况以获得弹簧真实存在时的效应。- 13 -管道应力分类为了便于工程应用， 火力发电厂汽水管道应力计算规

28、定将管道应力分为一次应力和二次应力。一次应力包括管道重力、内压应力等持续外载引起的轴向应力；二次应力是管道由于热胀冷缩和其它位移受约束而产生的热胀应力范围。a)管道在工作状态下，由内压、自重和其他持续外载产生的轴向应力之和（一次应力） ，必须满足下式的要求：L=PD2i(D2oD2i)+0.75iMAW1.0 t （1）式中 P 设计压力，MPa；Do管子外径，mm；Di 管子内径，mm；MA由于自重和其他持续外载作用在管子横截面上的合成力矩，Nmm；W管子截面抗弯矩，mm3；t钢材在设计温度下的许用应力，MPa；i 应力增强系数；L由于内压、自重和其他持续外载所产生的轴向应力之和，MPa；b

29、)管系热胀应力（二次应力）必须满足下式的要求：E=iMCWf 1.2 20+0.2 t+ ( tL) （2）其中：20管道钢材在 20时的许用应力，MPa； MC 按全补偿值和钢材在 20时的弹性模量计算的，热胀引起的合成力矩，Nmm； E 热胀应力范围，MPa； f 应力范围减小系数。预期电厂在运行年限内，系数 f 与管道全温度周期性的较变次数 N 有关。当 N2500 时，f = 1；当 N2500 时，f = 4.78N-0.2 。3.2 计算说明以及计算参数计算中各管道支吊架编号依据施工图。管道支吊架立体布置图以及支吊架编号- 14 -见附录 A。各主要管种计算参数见下表 3.1。表

30、3.1 管道主要管种计算参数管道名称及材质t()P(MPa)外径壁厚(mmmm)(10-6/)E20(MPa)Et(MPa)20(MPa)t(MPa)R(mm)主蒸汽管道A335P9154617.5615.062.0611.060.0611.060.0423.039.013.026213010154660141.395.839149502450650再热蒸汽热段12Cr1MoVA335P22A335P22A335P22A335P225463.851053.655.01057.651.51047.046.0749.034.0749.034.014.59214.38914.38914.38914.

31、389208010211050211050211050211050157400168970168970168970168970157.0103.4103.4103.4103.467.849.8649.8649.8649.861600160016001143617再热蒸汽冷段A672B70CL32A672B70CL32A672B70CL32321.33.731066.830.01066.822.2863.617.513.04713.04713.047203010203010203010182120182120182120120.7120.7120.7120.7120.7120.716001650

32、1300高压旁路A335P91A335P22A672B70CL32546541321.317.53.733.73336.031.0680.034.0660.019.0513.02614.36513.047213010211050203010154660169660182120141.3103.4120.795.8352.32120.755010501000低压旁路A335P22A335P22A691CL42-2 1/4CrA691CL42-2 1/4Cr5465463601803.853.850.80.8749.034.0549.026.0863.69.5863.69.514.38914.38

33、913.31411.292211050211050211050211050168970168970187800200750103.4103.4122.04122.0449.8649.86122.04122.04114385013001300高压给水WB36WB36WB36WB36170.6170.6170.6170.626.1422.9022.9022.90323.928.0323.928.0508.036.0273.022.212.69412.69412.69412.694211050211050211050211050201730201730201730201730203.01203.01

34、203.01203.01203.01203.01203.01203.01507507812431- 15 -表 3.1 管道主要管种计算参数管道名称及材质t()P(MPa)外径壁厚(mmmm)(10-6/)E20(MPa)Et(MPa)20(MPa)t(MPa)R(mm)管道WB36WB36WB36WB3620WB36WB36170.6170.6170.6278.4278.4202.1246.022.9022.9025.4522.9022.9022.9022.90273.034.0273.025.0273.025.0508.036.0194.024.0508.036.0508.036.012.

35、69412.69412.69413.29212.64012.91013.130211050211050211050211050211050211050198000201730201730201730193690168190199870196340203.01203.01203.01203.01131.0203.01203.01203.01203.01203.01203.01118.0203.01 203.01 431431431812270812812表中各参数为：t 设计温度，；P 设计压力，MPa；热膨胀系数，10-6/；E20钢材 20时弹性模量，MPa；Et 钢材设计温度下弹性模量，M

36、Pa；20钢材 20时基本许用应力，MPa；t钢材设计温度下的许用应力，MPa；R弯管弯曲半径，mm。3.3 管道应力计算结果与分析3.3.1 主蒸汽管道（包括阀前高旁管道）与再热蒸汽冷段管道（包括阀后高旁管道）主蒸汽管道和再热蒸汽冷段管道通过高压旁路管道连接在一起，进行管道计算时，将两者连在一起进行计算，支吊架编号与施工图编号保持一致。计算结果见附录 D1。应力校核计算结果表明，主蒸汽管道、高压旁路管道及再热蒸汽冷段管道支吊架调整后，其一次、二次应力均能满足管道安全运行的要求，各主要管种最大应力计算结果分别见表 3.2、表 3.3、表 3.4 所示，各表中同时给出了一次、二次应力的- 16

37、-允许值，最大应力点位置分别见附录 A 所列图 2-01、2-03。 （注：1为一次应力，2为二次应力，下同。 ）再热蒸汽冷段管道 304 号单弹簧吊架现场安装为单刚性吊架，代入计算表明，管道二次应力超标，经更换调整后，其二次应力能满足管道安全运行的要求。再热蒸汽冷段管道 416 号横担恒力吊架原设计工作载荷为121500N，吊架铭牌工作载荷为 154490N，校核计算工作载荷为 126650 N，吊架载荷偏大导致管道下位移受阻，经更换调整后，管道下位移正常。再热蒸汽冷段管道417 号横担恒力吊架原设计工作载荷为 110000N，吊架铭牌工作载荷为 150000N，校核计算工作载荷为 1500

38、00 N，该吊架铭牌工作载荷与校核计算工作载荷相符，原设计工作载荷未考虑水压试验堵阀重量。由表 3.2 可知，主蒸汽管道最大一次应力、最大二次应力均在允许范围之内，管道应力合格。其中第 3 类管种（423.039.0mm）最大一次应力最高，为允许值的 44.7%(最大应力在 MS5 点)，第 2 类管种（611.060.0mm）最大二次应力最高，为允许值的 23.9%(最大应力在 MS4 点)。由表 3.3 可知，高压旁路管道各管种最大一次应力、最大二次应力均在允许范围之内，管道应力合格。其中第 1 类管种（336.031.0mm）最大一次应力最高，为允许值的 41.9%(最大应力在 HPS1

39、 点)，第 3 类管种（660.019.05mm）最大二次应力最高，为允许值的 37.8%(最大应力在 HPS6 点)。由表 3.4 可知，再热蒸汽冷段管道各管种最大一次应力、最大二次应力均在允许范围之内，管道应力合格。其中第 2 类管种（863.617.5mm）最大一次应力最高，为允许值的 46.0%(最大应力在 CS3 点)，第 1 类管种（1066.822.2mm）最大二次应力最高，为允许值的 26.8%(最大应力在 CS2 点)。表 3.2 主蒸汽管道主要管种最大应力计算结果序号管 种应力分类最大应力计算值(MPa)应力允许值(MPa)计算值 /允许值（%）最大应力点位置137.839

40、5.8339.5%MS11615.062.0241.40251.4416.5%MS2138.9495.8340.6%MS32611.060.0260.18252.1423.9%MS43423.039.0142.8595.8344.7%MS5- 17 -242.39249.1517.0%MS6表 3.3 高压旁路管道主要管种最大应力计算结果序号管 种应力分类最大应力计算值(MPa)应力允许值(MPa)计算值 /允许值（%）最大应力点位置140.1995.8341.9%HPS11336.031.02 58.12248.3823.4%HPS2116.5552.3231.6%HPS32680.034.

41、02 9.71170.575.7%HPS4134.72120.7028.8%HPS53660.019.052 96.48255.3837.8%HPS6表 3.4 再热蒸汽冷段管道主要管种最大应力计算结果序号管 种应力分类最大应力计算值(MPa)应力允许值(MPa)计算值 /允许值（%）最大应力点位置153.86120.7044.6%CS111066.822.2265.55244.4126.8%CS2155.52120.7046.0%CS32863.617.5227.66234.1611.8%CS4136.83120.7030.5%CS531066.830.0245.36255.5617.7%C

42、S63.3.2 再热蒸汽热段管道与低压旁路管道再热蒸汽热段管道和低压旁路管道连接在一起进行计算，热段管道支吊架编号与施工图编号保持一致；低旁管道支吊架计算编号在施工图编号基础上加 19，如施工图编号为 1 号的支吊架计算编号为 20 号。计算结果见附录 D2。应力校核计算结果表明，再热蒸汽热段管道及低压旁路管道支吊架调整后，其一次、二次应力均能满足管道安全运行的要求，各主要管种最大应力计算结果分别见表 3.5、表 3.6，表中同时给出了一次、二次应力的允许值，最大应力点位置见附录 A 所列图 2-02、2-04。由表 3.5 可知，再热蒸汽热段管道各管种最大一次应力、最大二次应力均在允许范围之

43、内，管道应力合格。其中第 3 类管种（1047.046.0mm）最大一次应力- 18 -最高，为允许值的 49.1%(最大应力在 RS5 点)，第 4 类管种（749.034.0mm）最大二次应力最高，为允许值的 67.0%(最大应力在 RS8 点)。由表 3.6 可知，低压旁路管道各管种最大一次应力、最大二次应力均在允许范围之内，管道应力合格。其中第 1 类管种（749.034.0mm）最大一次应力最高，为允许值的 44.0%(最大应力在 LPS1 点)，第 2 类管种（549.026.0mm）最大二次应力最高，为允许值的 58.9%(最大应力在 LPS4 点)。表 3.5 再热蒸汽热段管道

44、主要管种最大应力计算结果序号管 种应力分类最大应力计算值(MPa)应力允许值(MPa)计算值 /允许值（%）最大应力点位置122.1367.8032.6%RS111053.655.0244.44250.0017.8%RS2119.6849.8639.5%RS321057.651.5220.80164.5712.6%RS4124.4849.8649.1%RS531047.046.02104.78162.4764.5%RS6119.7849.8639.7%RS74749.034.02110.56165.0167.0%RS8表 3.6 低压旁路管道主要管种最大应力计算结果序号管 种应力分类最大应力计

45、算值(MPa)应力允许值(MPa)计算值 /允许值（%）最大应力点位置121.9649.8644.0%LPS11749.034.02 60.17164.8736.5%LPS2120.7549.8641.6%LPS32549.026.02 97.80166.1158.9%LPS4119.73122.0416.2%LPS53863.69.52 131.27273.6448.0%LPS63.3.3 高压给水管道对高压给水管道进行计算时，支吊架编号与施工图保持一致，计算结果见附录D3。高压给水管道最大应力计算结果见表 3.7，表中同时给出了一次、二次应力的- 19 -允许值，最大应力点位置分别见附录

46、A 所列图 2-05-01、2-05-02。由表 3.7 可知，管道支吊架调整后，高压给水管道一次、二次应力均满足管道安全运行的要求，管道应力合格。其中第 9 类管种（508.036.0mm）最大一次应力最高，为允许值的 35.9%(最大应力在 FWS17 点)，第 4 类管种（273.022.2mm）最大二次应力最高，为允许值的 21.5%(最大应力在 FWS8 点)。表 3.7 高压给水管道主要管种最大应力计算结果序号管 种应力分类最大应力计算值(MPa)应力允许值(MPa)计算值 /允许值（%）最大应力点位置169.03203.0134.0%FWS11323.928.0(汽泵至出口关断阀

47、)234.05418.718.1%FWS2157.60203.0128.4%FWS32323.928.0(汽泵出口关断阀后)261.53434.1314.2%FWS4154.52203.0124.0%FWS53273.025.0(电泵至出口关断阀)224.51435.765.6%FWS6157.21203.0128.2%FWS74273.022.2(电泵出口关断阀后)293.31433.2321.5%FWS8171.43203.013.5%FWS95508.036.0(出口关断阀至 3 号高加进口)245.22419.4410.8%FWS10133.61203.0116.6%FWS116273

48、.034.0(自锅炉上水泵来)274.33456.7716.3%FWS12168.16203.0133.6%FWS137508.036.0(3 号至 2 号高加间)241.92422.569.9%FWS14165.77203.0132.4%FWS158508.036.0(2 号至 1 号高加间)223.13422.845.5%FWS16172.96203.0135.9%FWS179508.036.0(1 号高加出口至省煤器)261.51421.7014.6%FWS1810194.024.0139.31118.0033.3%FWS19- 20 -序号管 种应力分类最大应力计算值(MPa)应力允许

49、值(MPa)计算值 /允许值（%）最大应力点位置(给水操作台旁路)230.37259.4911.7%FWS204 支吊架状态调整根据 2 号机组管道支吊架冷、热态检验结果、管系应力校核计算结果和支吊架设计参数，综合分析和评估后提出支吊架调整方案。针对管道及支吊架存在的问题，区分不同性质，分别采取以下主要调整措施：对承载异常的弹簧支吊架进行载荷调整；对指示异常的恒力吊架进行调整；对安装错误的支吊架（偏装错误等）进行重新安装；对横担梁倾斜的支吊架进行相应处理；对安装类型错误的支吊架进行更换。4.1 支吊架调整准备工作4.1.1 基础设施在需要调整的支吊架吊点位置搭设安全可靠的脚手架，根据施工需要拆

50、除吊点处的保温层，调整工作完成后恢复保温。4.1.2 人员配置配置 2 个施工小组，每个小组配备熟练的钳工 3 人、焊工 1 人、起重工 1 人。每小组指定一人为负责人。配备钢筋混凝土钻孔、电火焊、起重、振动治理装置各部件拼装、调整工具。4.1.3 工器具及材料配备根据施工需要配备电、火焊，葫芦、管钳、专用扳手等；根据现场要求加工各型槽钢、吊杆及各型螺帽备用。4.1.4 支吊架调整施工按厂方的要求进度，遵照安规及厂规的有关规定，以安全、高效、优质为原则进行施工。为保证工期，各管系调整工作可根据情况交叉进行。4.1.5 组织领导服从电厂大修的统一调度，定期向电厂有关部门和工程负责人汇报工程进展和

51、动态，严格按方案施工进度，并做好工程自检和配合电厂检查验收工作。- 21 -4.1.6 支吊架调整注意事项调整工作从锅炉炉顶自上而下进行；调整完毕后重新全面检查各支吊架，如有未达到要求的继续调整；搭设脚手架的顺序同调整支吊架顺序，未调整完毕不得拆脚手架；不得用钢丝绳提升管道进行支吊架调整；每条管道上各支吊架是相互关联的，调整时应密切注意被调整支吊架附近几只吊架的位移与承载变化，对发生变化的支吊架做相应调整，直至全部达标。4.2 管道支吊架调整方案支吊架调整方案参数栏中数据为原设计数据；坐标方向的规定详见附录 A 中各图；恒力吊架位移指针位置为弹簧由松态到紧态方向的刻度数，表中刻度 0 到100

52、 为恒力吊架弹簧由松态到紧态方向；恒力吊架的上限指弹簧机构最松弛位置，下限指弹簧机构最紧拉位置。管道支吊架调整方案详见附录 E，方案目录如下表4.1：表 4.1 附录 E 中支吊架调整方案内容汇总表表 E1主蒸汽及高旁阀前管道支吊架状态检验结果与调整方案表 E2再热蒸汽热段管道支吊架状态检验结果与调整方案表 E3再热蒸汽冷段及高旁阀后管道支吊架状态检验结果与调整方案表 E4低压旁路管道支吊架状态检验结果与调整方案表 E5高压给水管道支吊架状态检验结果与调整方案表 E6炉顶集箱吊架状态检验结果与调整方案5 主蒸汽管道去除水压试验堵阀后临近支吊架调整方案2 号机组主蒸汽管道水压试验堵阀需在水压试验

53、结束后返厂检修，并定于返厂检修完毕后于下次机组检修时回装该堵阀。考虑去除堵阀后，若附近吊架不变，管- 22 -道应力及管道对锅炉末级过热器出口联箱的推力必发生较大变化，因此需更换附近支吊架。然而由于工期较短，订货更换吊架无法实施。为此考虑将堵阀附近的 403 号横担恒力吊架中一只保留，改为单恒力吊架，其余吊架不变。代入计算进行优化分析后表明：去除堵阀后 403 号恒力支吊架载荷变化较大，约为原来的 1/2， 401、402、406 号支吊架工作载荷不变无需调整。去除堵阀后优化计算与去除堵阀前原始计算相比较，管道一次、二次应力及端点推力变化不大，能满足管道安全运行的要求。根据优化计算结果制定调整

54、方案无需订货更换支吊架，能满足工期要求并节约经费，并能满足堵阀回装后将支吊架恢复原状的要求。该方案于 2009 年 10 月 15 号到 17 号期间进行了成功实施，机组于 10 月 23 号启动后，管道运行正常。2 号机组主蒸汽管道 403 号吊架整改示意图见附录 A 图 2-07。401、402、403、406 号支吊架在去除水压试验堵阀前设计工作载荷及去除后计算工作载荷见下表：支吊架编号及型式去除堵阀前设计工作载荷(N)去除堵阀后计算工作载荷（N）401 号横担弹簧吊架6630066300402 号横担弹簧吊架8300083000403 号横担恒力吊架14380072000406 号横担

55、恒力吊架94900949006 热态复查机组启动投入正常运行后，西安热工研究院有限公司技术人员会同电厂相关部门对调整后的支吊架状态进行了热态复查。复查结果表明：所调整的支吊架均处于正常、合理的工作状态。支吊架状态正常表明管系的运行状态达到或接近设计要求，管道应力合格。- 23 -7 结论和建议7.1 结论1)本项目共检验 2 号机组四大管道支吊架 155 组，发现 89 组支吊架存在不同程度的卡死、松弛、偏斜、压死等问题；检验炉顶集箱吊架 275 组，发现 5 组弹簧吊架存在不同程度的欠载和过载的问题；再热蒸汽冷段管道 304 号单弹簧吊架现场安装为单刚性吊架导致管道二次应力超标，416 号横

56、担恒力吊架现场安装载荷偏大导致管道热位移异常；经校核计算及更换调整后，消除了管系及机组安全运行的隐患。2)针对支吊架存在的问题，经综合分析制定了相应的调整方案，并进行了工程实施。调整后，冷、热态复检结果表明，支吊架承载及热位移达到或接近设计计算值，能够满足机组安全运行要求。3)管道应力校核结果表明，支吊架调整后管系一次、二次应力均合格，管道应力分布均衡、合理。附录 D 中给出了四大管道的完整计算结果，对电厂金属监督和支吊架维护工作具有重要的参考价值。7.2 建议1)管道支吊架在运行过程中，其状态是会发生变化的，必须按照 DL/T 616-2006火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则的要求进行

57、监察与维护，建立本厂的管理制度，以便于建立完善的管道寿命管理体系。2)机组每次检修时，建议电厂技术人员根据有关规程标准的要求和规定，对机组支吊架目视检查一次，并做好记录，发现问题应及时研究处理，重大问题与相关的研究单位联系解决。3)电厂在大范围更换管道保温或管件时，应及时与有关单位联系，对管系应力进行计算，以防破坏管系及支吊架的受力状态。4)主蒸汽管道堵阀重新安装后，需要将主蒸汽管道 403 号支吊架重新恢复为原横担恒力吊架。8 致谢*2 号机组汽水管道支吊架应力校核与调整工作，在电厂各级领导和有关部门的精心组织和大力支持下，得以圆满完成，在此表示衷心感谢!- 24 -附录 A 管道支吊架布置

58、图*2 号机组管道支吊架系统布置示意图 审核： 校阅： 制图： 日期： 图纸目录 图纸：共 8 张序号图纸名称图 名张 数备注1.主蒸汽及高旁阀前管道支吊架系统布置示意图2-011/2.再热蒸汽热段管道支吊架系统布置示意图2-021/3.再热蒸汽冷段及高旁阀后管道支吊架系统布置示意图2-031/4.低压旁路管道支吊架系统布置示意图2-041/5.高压给水管道支吊架系统布置示意图2-05-01022/6.炉顶集箱吊架系统布置示意图2-061/7.主蒸汽管道去除水压试验堵阀后 403 号吊架整改示意图2-071/- 25 -2-01刘 宾绘 图2009.11图 号日 期校 核 主蒸汽及阀前高旁管道

59、支吊架系统布置示意图李 松YZX主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主主 A主 A主 主 主 主 主 主主 主 主 主 主 主401402403404406405101102103104105106107108109110111201112202113114203115116PC V主 主 主主 主 主主 主 主主 主 主 主 主西安热工研究院支吊架调整与改造岱海发电有限责任公司2号机组78.1239.909.7479.85321.180刚性吊架恒力支吊架弹簧支吊架阻尼器阀门限位支架图 例MS1MS2MS3MS4MS5MS6HPS1- 26 -2-02岱海发电有限责任公司2号机组主 主

60、 主主 主 主RS1RS2RS3RS4RS5RS6RS7RS8郭 凯图 号日 期2009.11校 核蒋建辉绘 图西安热工研究院支吊架调整与改造再热蒸汽热段管道支吊架系统布置示意图图 例阀门弹簧支吊架恒力吊架固定支架刚性吊架导向支架 XZY801802803123467891011121316171514膨胀指示器800522.99- 27 -再热蒸汽冷段及阀后高旁管道支吊架系统布置示意图图 例阀门弹簧支吊架恒力吊架固定支架刚性吊架导向支架 XZYAA3163153062084.04114124134144154164173173143133123113103093083073053043013