摘要：随着中国经济社会发展的转型升级，对电力的需求大幅增长，火电厂的机组设计和建设周期等随之加快。但在机组设计中，设计管道的标准却与管道的实际情况稍有出入。因此，在电厂新机组投入运营之前，应该得到准确的再热蒸汽管道的设计和安装资料信息。在机组首次升温和运行的初期，应当严格检查管道各处位移与设计计算值，并做好记录。文中笔者结合自身工作实际，通过采用CAESARIIV5.0管道应力分析程序对火电厂高温再热管道相关数据的计算，对不同后壁管道的热位移的变化做了模拟计算，并在现场测量了恒力吊架的恒定度。测算结果表明，恒力吊架的恒定度不合乎规范和再热管道的厚度偏差是其热位移的组要原因。
关键词：热位移；厚度偏差；恒力吊架
1、管道壁厚的变化对管道热位移的影响分析
某火电厂在调试1000MW超临界机组的过程中发现，在吹管和定速冲转之后，有一些恒力吊架的位移没能够回到冷态设计中的预定文治，且每次启停机时均会出现管道下沉的状况。定速冲转结束之后——之间经历了四次启停机——的测量发现，下沉状况最为严重的是30号吊架附近的管道标高，偏离设计的标高足足有120mm。因此，笔者结合自身工作实际和掌握的理论知识，对恒力吊架的力学性能和管道壁厚的偏差进行了测试，并做了系统分析，探讨了造成1000MW机组高温再热蒸汽管道热位移异常的主要原因。
笔者首先查阅的是管材的到货记录，结果发现高温再热蒸汽管道的设计规格为：壁厚为41mm，外径为830mm，管道的平均重量是801.2kg/m，而供应商实际供应的管道的质量为843kg/m，而与之相对应的管道的实际规格为壁厚43mm，外直径838mm，也就是实际的管道重量比设计的重量重了7%。
为了确定是不是管道壁厚偏差对蒸汽管道的热位移产生了影响，影响程度究竟有多大，笔者采用数据计算的方式对四种不同壁厚下的管道的冷位移变化情况进行了相关的模拟计算。在实际计算中，吊架依据的是原设计的标准载荷，而管道的规格则分别选取的是830mm×41mm、832mm×42mm以及834mm×43mm、839.8mm×43mm。而相关的计算采用的是CAESARIIV5.0管道应力分析的相关程序。
笔者以30号吊架为例进行了具体的说明，管道规格如果取得是830mm×41mm。那么冷位移向上移动了2.5mm；如果管道规格取得是832mm×42mm，那么管道的冷位移为向下57.8mm；如果管道的规格取得是834mm×43mm，那么冷位移为向下115mm；而如果管道规格取得是839.8mm×43mm，则冷位移为向下133.2mm。这也就是说，如果在管道增重7%的情况下，吊架的荷载不做相应的调整，那么管道冷态位置就会比设计位置低大约135mm。
2、恒力支吊架性能的测试
该机组的管道中配备了大量的恒力弹簧支吊架，在比较理想的状态之下，恒力吊架在整个的回转过程中，其荷载是一样的。但如果管道的质量不好的话，则荷载就会出现一定的偏差；而如果偏差比较大，那么就会对管系的冷位移和热位移产生比较大的影响。因此，笔者从现场随机选取了两组恒力弹簧支吊架开展性能测试，为管系的分析和支吊架的调整或者是更换提供数据参考。详细的测试结果见表。
支吊架性能测试表
当恒力吊架的行程无限接近极限位置的时候，恒力吊架的整个荷载变大的情况比较明显，而如果放松行程，则荷载会大幅度变小。在整个变化过程当中，支吊架荷载很明显，一直是小于设计的荷载，大约仅仅相当于设计值的90%。当接近上限值时，则荷载更是只有设计值的56%。
从表中我们可以得知，本次抽查的两组支吊架恒定度没有全部达到JB/T《恒力弹簧支吊》的要求，要控制在6%以内。恒定度比较差。
3、恒力吊架恒定度对管系位移的影响分析
为了确定恒力吊架的恒定度对蒸汽管道热位移产生的影响，应当按照设计状态、荷载加大等情况对最高温再热蒸汽管道的恒力吊架进行计算。其中设计的状态主要指管道重量和支吊架荷载。荷载加大、设计状态和平均值等于15%这三种情况下的部分管道冷位移、热位移的情况。如果把恒定度定位15%，那么30号吊架处管道的冷位移情况为向下99mm，也就是管道在冷态下会下沉99mm；而热位移则由原来的位置向上移动了53mm。这说明热位移的偏差情况与经计算分析得出的结果相一致，这也就是说，机组高温再热蒸汽管道热位移产生的原因之一便是恒力支架恒定度的超标。
4、高温再热管道热位移产生后的处理措施和相关的结论
4.1处理措施
在上文中，笔者对随机选定的4号和8号的管道厚度和恒力支架的恒定度做了相关计算，证实这两个是导致高温再热蒸汽管道热位移发生异常最主要的原因。一昵称，需要采取调整恒力吊架载荷螺栓的方法来处理，把4到8号的恒力吊架的载荷增加7%，从而使管道的质量与支架荷载基本保持一致。该方法实施之后，管道冷态的实际位置上升了50mm。在随后进行的机组186启动中，返现管道冷态指征文治稳定在调整之前的位置，没有出现下沉的情况。
4.2相关的结论
通过实测高温再热蒸汽管道恒力吊架恒定度的相关数据，分别模拟计算出了管道厚度和恒力吊架对管道冷热位移产生的影响，计算结果表明，恒力支吊架载荷的重量小于管道的重点是其运行初期出现管道下沉的主要原因。 在机组运行之初的几次调试中，管道的中间部位最大下沉深度为120mm，大此后就处于稳定的状态。
结语：
在火电厂机组运行过程中，如果机组高温再热蒸汽管道发生热位移，则会严重影响机组的正常运行。笔者从管道厚度变化对管道冷位移所产生的影响入手，从恒力支吊架性能的测试、恒力支吊架的恒定度变化对管道热位移产生的影响等几个方面探究了1000MW机组高温再热蒸汽管道热位移异常发生的原因；其主要原因是管道的厚度差和恒力支吊架的恒定度。
参考文献：
[1]张伟江，卫大为，刘宾等. 某火电厂1000MW机组高温再热蒸汽管道热位移异常原因分析[J]. 理化检验（物理分册），2013（09）.
[2]刘宾，王军民，董雷等. 恒力吊架力学性能对低温再热蒸汽管道热位移的影响[J]. 理化检验（物理分册），2013（04）.
论文作者:顾勇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/15
标签：恒力论文; 管道论文; 吊架论文; 位移论文; 荷载论文; 机组论文; 蒸汽论文; 《电力设备》2018年第26期论文;