摘要：随着电力建设的迅猛发展，火力发电厂大容量、高参数机组不断建成投产，管道支吊架引发的安全事故时有发生，给机组的顺利投产和安全稳定运行带来严重的影响。无论是在建机组或者在役机组，管道系统中存在管道支吊架失效问题，很大一部分问题是在施工选配和调整过程中造成的。文章根据汽水管道及其冷热补偿的相关基本理论，分析了火电厂管道支吊架合理配置与调整的相关细节，旨在为火力发电厂汽水管道的冷热补偿和支吊架设计及改造提供参考，保障良好运行。
关键词：发电厂；汽水管道；支吊架
一、火力发电厂汽水管道冷热补偿
1、自然补偿器
由于自然补偿器是布置管道时自然形成的，不必多费管材，也不增加介质的流动阻力，因此应尽量利用自然补偿器，只有在自然补偿器不能满足要求时，才采用人工补偿器。当弯管转角大于150度时不能用自然补偿，自然补偿的弯曲应力不应超过80MPa。
2、π形补偿器
π形补偿器是最常用的人工补偿器。它是用无缝钢管弯制成的，由4个90度弯管组成。π形补偿器的补偿能力大（可达400mm），使用和维护都很简便。缺点是尺寸大，占地面积大，结构也比较复杂，还增加了介质的流动阻力。由于优点多于缺点，π形补偿器在发电厂得到广泛应用，只有当安装地点受限制时才选用其它类型补偿器。
3、波纹式补偿器
这种补偿器是用3~4mm的钢板、红铜、铝板等金属薄片制成的。它利用金属本身的弹性伸缩来减小管道的热应力。每个波纹可吸收膨胀值5~15mm，波纹总数一般不超过6个。波纹补偿器的优点是体积小和结构严密，缺点是强度低，补偿能力小，通常只适用于直径大于150mm的低压管道和内压力小于0.7MPa的气体管道上。
4、套管式补偿器
这种补偿器是用铸铁或钢制成的。用铸铁制成的用于内压不超过10MPa的管道上，用钢制成的用于内压不超过1.6MPa的管道上。这种补偿器的优点是体积小，补偿能力大（可达150~300mm），使用于因地域受到限制不宜采用π形补偿器的管道上。这种补偿器的最大缺点是结构难于做得十分严密，填料压得太紧会妨碍伸缩，太松易漏油，需要经常检修更换填料。因此这种补偿器不宜用于轻油管道及埋地铺设的管道上。
二、管道系统运行过程中管道支吊架存在的问题
1、弹簧支吊架异常
①脱开；②压死；③压偏；④弹簧断裂；⑤规格型号与设计不符；⑥弹簧压缩高度与设计值相差过大。
弹簧支吊架承载异常，表现为部分吊架弹簧压缩不足，吊架欠载，甚至脱载；部分吊架弹簧压缩过量，甚至被完全压死。
2、刚性支吊架卡塞或脱空
刚性支吊架是对管道某一方向给予刚性约束，以限制该方向位移并承受该方向载荷的管道支吊架，包括滑动支座、导向支座、固定支座和刚性吊架。在实际中由于错误施工、锈蚀、变形等原因，导致滑动支座卡塞而不能滑动；刚性吊架的冷态脱空主要是在安装时没有将其调紧，刚性吊架的热态脱空主要是实际热位移方向与预计不一致。刚性支吊架卡塞或脱空都会使管道的热位移偏离设计值，导致管道的应力增大，给管道的安全运行带来隐患。
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3、恒力吊架状态异常
恒力吊架异常归纳起来，一般有：设计与现场情况不符使得恒力吊架脱空（转动体转至上30°后被上限位器卡死）；恒力吊架卡死成为“刚吊”（转动体转至下30°后被下限位器卡死）；挂孔位置安装错误，不符合设计要求；偏装角与设计要求不符（上偏装误装成下偏装、下偏装误装成上偏装、偏装角不符等）；吊杆明显偏斜。
4、管道膨胀受阻
管道膨胀受阻主要是因为对管道布置的设计考虑不周所引起的，管道膨胀受阻对管道的应力会产生较大的影响，对于大容量机组，因管道尺寸大、刚度大，当膨胀受阻时，管道对基础结构的反作用力非常大，可能引起结构的破坏。因此，在进行管道支吊架检验时应注意检查管道的膨胀情况，确定是否有膨胀受阻现象。
三、管道冷热补偿及支吊架的检查与调整
1、支吊架的检查
在机组停运之前和之后，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。
（1）检查支吊架是否有损伤或劣化的迹象，如构件外表面变形和腐蚀等。管道是否遭受过大幅度的冲击荷载或剧烈振动，如造成元件变形、焊接接头开裂、固定螺栓松弛或水泥碎裂等。（2）检查管道热膨胀是否受建筑物或结构件的限制；管道保温是否良好，是否存在局部裸露运行的情况。（3）检查弹簧是否发生过载压死、失载悬空或折断的情况；检查弹簧机构的可操作性，确定其是否完整有效；检查弹簧线圈内部有无腐蚀物积聚、有无卡涩，弹簧压板是否被吊杆顶死等。
2、支吊架的检修与调整
（1）在布置管道和安装支吊架时，要严格按照图纸要求进行，不得随意改动。（2）弹簧支吊架应满足以下要求：1）弹簧表面不得有裂纹、折叠、分层和严重氧化等缺陷；2）弹簧两端应有不少于3/4的拼紧圈，两端应磨平，磨平部分不少于3/4圈；3）弹簧两端面应与轴线垂直，弹簧的倾斜度不应超过自由高度的2%；4）弹簧在允许压缩范围内，其荷重与设计荷重偏差不应超过±10%；5）吊架和弹簧杆应无松动、裂纹、弯曲，吊杆焊接应牢固，吊杆螺母应完整，与螺栓配合良好。（3）固定支架埋件生根牢固，与管部连接焊缝饱满（必须满焊）；合金管道支架焊接材质应与母材相符。（4）限位与导向支架安装方向与设计图纸一致，并能够向膨胀方向自由膨胀，导向支座底部同样加垫聚四氟乙烯板。（5）支吊架安装结束后应仔细核对每套支吊架安装是否正确，是否有漏装、少装和未装现象，如有应立即补全。（6）整定弹簧要按设计要求进行安装，固定销应在管道系统安装结束，且严密性试验及保温后方可拆除。（7）管道穿过楼板和墙的预留孔要满足管道膨胀。（8）支吊架的冷态调整应在机组投运前进行，保证各个支吊架弹簧指针处于冷态标识上、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、减震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。（9）汽水管道首次试投运，在蒸汽温度达到额定值8小时后，应对所有支吊架进行目测检查，对弹性支吊架荷载标尺后转体位置、振动器及阻尼器行程、刚性支吊架和限位支吊架状态进行记录。发现异常应分析原因，并进行调整和处理。
结束语
汽水管道的冷热补偿装置及支吊架的合理选配与调整，虽不是发电厂重大的工作项目，但我们决不能因此而忽视它的重要性。在管道敷设前，一定要通过详细的计算来选配管道的冷热补偿装置及支吊架，并严格按照图纸要求施工。在日常工作中，也应加强巡视和维护、检查和调整，以防管道膨胀受阻和支吊架失效或设置不合理使主设备遭到破坏，以致影响到机组的安全运行。
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论文作者:胡鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：吊架论文; 管道论文; 弹簧论文; 补偿器论文; 恒力论文; 汽水论文; 火力发电厂论文; 《电力设备》2018年第2期论文;