赵广元
河北邯郸热电股份有限公司 056004
摘 要: 本文对火力发电厂压力管道支吊支吊架的运行现状中存在的问题及其对管道受力的影响进行了叙述，指出管道支吊架的检查及调整的一般要求，提出了有针对性的调整措施，力求使工程改造实施后支吊架处于正常工作状态。
关键词? 压力管道 支吊架? 应力? 检查? 调整
0 引言
电厂汽水压力管道爆破是一种可以危及人身的恶性运行事故，同时给电厂安全生产带来重大损失，火电厂的压力管道布置大部分为高温高压管道，其性能状况直接影响到机组的安全运行，甚至影响运行和维护人员人身安全，应当予以高度重视。
1 压力容器支吊架系统概述
压力管道泄漏及爆破绝大多数原因，除严重超压外，是由于膨胀或其他原因造成异常应力后，支吊架未及时跟随管道膨胀，而造成的卡、挤、掰等不正常应力或不正常应力造成的局部缺陷而导致的。失效的支吊架不但会导致管道冷、热态承载重新分布，使部分管段局部变形，令其使用寿命大大缩短，而且还会损坏邻近支吊架的正常工作状态，引起连锁的失效反应，严重影响机组的安全运行。因此电厂路外压力管道支吊架的定期检查与调整，是电厂维护检修工作不可或缺的重要工作。
2支吊架调整原理
管道的安全性问题，归结到一点，就是其材料强度与实际应力之间的关系问题，只要应力不超过材料的强度，就不会发生破坏。应力影响管道的安全性通常分为两种情况，一是应力大于材料强度，直接导致破坏；另一种是由于应力的存在对材料产生损伤，使材料强度逐渐降低，当强度降到与应力相等的临界值时产生破坏。实际管道中产生的破坏多是第二种情况。从应力角度研究管道的安全性，可从两方面进行考虑。一方面通过采取措施降低管道中的应力峰值，可以降低管道材料的损伤速度，防止一次性破坏事故，对管道支吊架的调整属于这方面的考虑。另一方面帮助确定管道中的最大应力位置、损伤严重部位及危险部位，以利于对管道的安全监督。
管道在工作状态下承受的应力分为一次应力和二次应力。一次应力是指管道在内压、自重和其它持续外载(包括支吊架反力等)作用下所产生的应力；二次应力是指管道在热胀、冷缩或其它位移受约束时产生的应力。
一次应力是由于外力荷载而使管道产生的正应力和剪应力，必须满足外部及内部的力或力矩的平衡法则。二次应力是由于管道变形受约束而产生的正应力和剪应力，其本身不是直接与外力相平衡的，具有自限性的特点，即当局部屈服或产生小量塑性变形时，就能使工作状态下的热胀应力降下来。对于管道应力的核算是一个相当复杂的运算过程，建议建议使用专门的计算软件进行计算和校核。
从力学角度分析，决定管道系统应力的主要因素有：管道内压即管道运行压力；管道(包括管道、管件、阀门等)及保温层自重；支吊架配置与荷重；管道的空间布置；管道的冷、热态温度。内压、管道及保温自重、和支吊架配置三方面决定了管道一次应力的大小；支吊架配置、管道空间布置与管道运行温度，决定了二次应力水平。通过应力分析发现决定管道系统应力水平的关键因素是管道运行压力、运行温度、管道布置和支吊架状态。运行压力和温度通常按设计要求变化很小。在役机组管道布置及特性已定。因此，从长期运行的角度分析，支吊架(位置、类型与运行状态)决定管道系统的应力水平与安全性。
3支吊架检查
3.1管道设计、竣工的相关技术资料审查
查阅管道设计资料、管线在设计状态下和在竣工状态下的轴测布置图。将设计资料中给出支吊架的位置、编号、类型与相关的支吊架施工图进行核对，审查两者是否一致。查阅并记录管道设计参数、管道实际运行参数以及支吊架的历次检验和更改记录。如果管线进行过改造，还需审查管道改造方面的设计资料和施工记录。对查阅过的资料进行整理，给出所有要检查的支吊架清单及冷热态检查项目。
同时为了进行管系应力计算，需要整理四类基本参数，即管件材料性能，包括弹性模量、材料许用应力、线胀系数等；运行工况，如运行温度、压力及其波动范围等；各种管道口径的几何尺寸，弯管形状及尺寸、三通类型等；管道的保温状况。
3.2 管道及支吊架冷/热态检查
一般来说，支吊架系统较为常见的问题应查阅相关技术要求和厂方提供的相关资料。
在机组停运的之前和之后，应分别对管道及支吊架进行热态/冷态现场检验，记录各个支吊架存在的问题，对重大缺陷拍照记录，得到一套完整的管道及支吊架运行状态报告。根据运行状态报告，结合冷热态各管道及支吊架系统的位置对比进行相应的调整。主要检验内容应参照相关的支吊架检验规程。
4管道应力计算
对管道的原始数据和计算书进行复核，根据管道的设计参数、管系布置和《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》SDGJ6-90，采用与原设计计算相同的方法对管道进行校核计算。应准确提供材质、规格、弹性模量、许用应力、线膨胀系数等管件材料性能数据；运行温度和压力、累计运行时间和启停次数、超温、超压统计数据等管道运行工况；管道、弯管规格，三通类型；管道保温状况等数据管道及管件参数。计算结果中包含以下信息：支吊架型号；吊点热态荷重；吊点冷态荷重；支吊架三向热位移；设备连接端点推力；管系最大应力位置及应力是否超标评定；可计算出管道中任意点应力及热位移。根据计算结果确定是否存在管道设计或支吊架选型错误。更为精确和详细的自重、内压、支吊架反作用力以及热胀位移受约束的情况，可以委托专业的相关机构进行局部或整体的核算后得出调整建议。
5支吊架调整
5.1制订支吊架调整方案
根据管道及支吊架受损原因，区分不同性质，选择解决问题的方法，经反复优化验算后给出合理的解决方案。提供需要更换的支吊架或其部件订货清单，并给出吊点整改施工图。
5.2支吊架现场调整
在全面深入检查的基础上，需对管系支吊架进行全面调整。《火电厂金属技术监督规程》（DL438-2000）中明确规定，应对状态异常的支吊架进行调整。调整的内容主要是荷载分配、管道标高、规定间隙数值、减振器防振力与阻尼器行程分配等，一般要求参照相关的支吊架检验规程。
根据调整方案，坚持统筹兼顾的原则，在调整一个支吊架的同时，必须检查和调整相近的支吊架，对管道进行反复校核计算，包括各吊点的热位移、载荷、最大应力值等详细数据，直至整个管系应力平衡合理及其支吊架承载正常。
对暂不能或不宜进行改造的结构进行评估计算，给出运行是否安全的评估及相应监督重点。
5.3调整后后续工作
整改工作结束，管道重新运行后，对支吊架再进行一次全面热态检验，对支吊架进行必需的微调，直到全部符合要求。
6结束语
对于炉外、机外承压管道来说，管道的公称通径和对支吊架调整要求成正比，较小的管道可以通过一定空间允许的塑性变形来吸收应力变化，需要注意的是，通径和壁厚较大的管道由于限位和空间的原因往往无法完全吸收。目前火电厂管道支吊架调整工作已越来越受到各电厂的重视，目的就是通过这项工作有效地减少恶性事故的发生，确保电厂安全生产，并相应减少非计划停运次数，从而延长机组的使用寿命。
参考文献：
《火电厂四大管道支吊架的检查与调整》 王建忠 苏州热工研究所
《火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则》（DL/T616-1997）
《吉林省火力发电机组汽水管道支吊架监督与管理》 刘铁军 吉林省电科院