火力发电厂变形蒸汽管道的分析调整和监督研究.pdf
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1、簟3 5 1期 2 O O 2年 1胄 中国电力 E L EC T RI C P OWER V o 1 3 5N o 1 2 0 0 2 火 力 发电 厂 变 形 蒸 汽管 道的 分 析 调整 和 监 督 研 究 杨 杰 , 李俊昆 , 王敏明 , 方安千 , 王新民 ( 1山西电力科学研 究院, 山西 太厚0 3 0 0 0 1 ; 2 娘子关电厂 , 山西 阳泉0 4 5 2 O 3 ) 摘要 :通 过对 山西某电厂 3号机组 主蒸汽管道发生变形进行 深入研究 ,从失效分析人手 ,有针对性地对 管 系进行改造设计和更换 必要 的支 吊架 经处理后的臂系补偿 良好 、疏水畅通 、流阻较 小
2、、支吊合理 、维 护方便 。同时确定 了管系的危 险截面位置 ,并在该处采取了有效 的监督手段 ,使之成为监督 的重点 ,确保 了管系安垒运行 关蕾词 :变形 ;蒸汽管道 ;分析 ;调整 ;监督 中田分类号:T K 2 2 3 1 1 文献标识码:B 文章编号:1 0 0 4 - 9 6 4 9 ( 2 0 0 2 ) 0 1 0 0 1 8 - 0 3 许 多 发 达 国 家 从 7 0年 代 起 开 始 把 注 意 力 转 向 研 究 机 组 延 寿 上 来 。 如 美 国 从 8 0年 代 开 始 , 基 本 已 停 止 建 设 新 的 火 电 机 组 ,到 2 0 0 0年 4 0 机
3、 组 将 运 行 3 0 a , 而 2 0 机 组 将 已 运 行 4 0 a 。 我 国 火 电 机 组 也 同 样 面 临 这 样 的 问题 。延 长 主 蒸 汽 管 道 使 用 寿 命 是 整 个 火 电 机 组 寿 命 延 长 的 必 要 条 件 和 重 要 组 成 部 分 。因 此 保 证 主 蒸 汽 管 道 在 设 计 寿 命 期 内安 全 运 行 和 适 当 延 长 其 使 用 寿 命 是 非 常 重 要 的 研 究 课 题 。本 文 通 过 对 某 电 厂 主 蒸 汽 管 道 发 生 变 形 的 分 析 调 整 和 监 督 研 究 , 论 述 变 形 蒸 汽 管 道 的 处
4、理 和 延 寿 方 法 。 山 西 某 电 厂 3号 机 组 为1 o oMw 汽 轮 发 电 机 组 1 9 8 0年 l 1月 2 2 日正 式 投 产 , 至 1 9 9 9年 5月 累 积 运 行 1 3 96 2 4h 机 组 启 停 2 4 9次 。 主 蒸 汽 管 道 材 质 为 1 0C r M0 91 0钢 , 规 格 D2 7 3mm 2 8mm, 新 蒸 汽 温 度 5 4 0 , 压 力 为 9 8MP a 。该 机 组 运 行 中 发 现 主 蒸 汽 管 道 部 分 管 段 发 生 明 显 下 沉 和 变 形 ,部 分 支 吊 架 失 效 , 严 重 影 响 该 机
5、组 主 蒸 汽 管 道 的 寿 命 。 为 此 从 失 效 分 析 人 手 ,通 过 对 主 蒸 汽 管 道 失 效 原 因 的 深 入 研 究 和 分 析 , 针 对 性 地 对 管 系 进 行 了 改 造 设 计 , 并 通 过 大 修 得 以 实 施 。 同 时 在 管 系 的 危 险 截 面 处 , 采 取 了 有 效 监 督 手 段 , 确 保 了 管 系 安 全 运 行 。 现 在 整 条 管 系 运 行 良好 。 1 影 响蒸汽管道寿命 的因素 影 响 蒸 汽 管 道 寿 命 的 因 素 主 要 有 内 因 和 外 因 : 内部 因 素 主要 是 管 道 及 其 部 件 的 钢
6、材 性 能 ,如 室 温 和 运 行 温 度 下 的 短 时 力 学 性 能 , 蠕 变 和 持 久 强 度 、 组 织 性 质 稳 定 性 、材 质 均 匀 性 、抗 氧 化 和 抗 腐 蚀 性 能 等 , 这 些 因 素 在 选 用 主 蒸 汽 管 道 钢 材 时 已 考 虑 到 。 同 时 , 管 材 中 的 缺 陷 种 类 、 性 质 、 大 小 和 分 布 也 影 响 主 蒸 汽 管 道 的 运 行 寿 命 ,所 以 有 关 规 程 都 规 定 对 用 作 主 蒸 汽 管 道 的 管 材 要 进 行 多 项 检 查 、 选 用 合 格 的 管 材 。 外 部 因 素 主 要 是 温
7、度 和 应 力 。运 行 温 度 对 主 蒸 汽 管 道 的蠕 变 速 度 、管 道 材 质 的组 织 性 质 老 化 速 度 有 很 大 影 响 。 应 力 不 变 时 , 根 据 L 4 L r $ o n Mi l l e r 参 数 法 可 近 似 地 估 算 温 度 对 主 蒸 汽 管 道 寿 命 的 影 响 。 计 算 表 明 , 主 蒸 汽 管 道 工 作 温 度 提 高 l 0 , 寿 命 缩 短 一 半 。温 度 不 变 时 , 根 据 Mo n k ma n Gr a n t方 程 可 近 似 地 估 算 应 力 对 主 蒸 汽 管 道 寿 命 的 影 响 。计 算 表 明
8、 , 主 蒸 汽 管 道 工 作 应 力 提 高 l 0 , 寿 命 缩 短 一 半 。可 见 , 外 部 因 素 对 主 蒸 汽 管 道 寿 命 有 非 常 大 的 影 响 。 其 中 超 温 影 响 在 运 行 中 已 得 到 严 格 控 制 , 同 时 有 关 规 程 已 要 求 在 管 道 温 度 最 高 处 设 置 监 察 段 。 而 应 力 的 影 响 目 前 有 关 规 程 还 没 有 明 确 提 出 在 应 力 较 大 处 设 置 监 察 段 。管 道 应 力 通 常 由 内 压 、 白重 和 热 膨 胀 等 产 生 , 内 压 应 力 与 管 件 结 构 形 状 等 几 何
9、参 数 有 关 ; 而 自 重 、 热 膨 胀 产 生 的 应 力 主 要 取 决 于 管 道 及 支 吊 架 的 布 置 。如 果 蒸 汽 管 道 受 力 不 均 匀 , 应 力 大 处 , 其 使 用 寿 命 必 定 鞍 短 。要 使 蒸 汽 管 道 受 力 均 匀 , 通 过 对 蒸 汽 管 道 支 吊 架 的 调 整 是 有 效 途 径 。 由 于 主蒸 汽 管 道 长 期 运 行 后 容 易 出 现 管 系 变 形 或 支 吊架 失效 , 引 起 整 个 管 系 应 力 重 新 分 配 , 势 必 引 起 管 道 局 部 应 力 过 大 , 造 成 管 道 局 部 损 坏 , 这 是
10、 电厂 收稿 日期 2 0 0 1 0 5 一 l 0 ;修 回 日期 :2 0 0 1 一 l 0 0 8 作者 简介:杨杰 ( 1 9 6 6 - ) , 男 , 山西万荣 , 副院长兼总工程师 , 从事电力试验和研究工作 。 1 8 维普资讯 http:/ 第 3 5卷 火力发 电厂变形蒸汽管道的分析调整和监督研究2 0 0 2年第 1 期 普 遍 存 在 的 现 象 ,但 人 们 常 常 忽 视 这 种 现 象 所 产 生 的 严 重 危 害 。 2 主蒸汽管道失效原因分析 主 蒸 汽 管 道 走 向及 支 吊 架 设 置 情 况 见 图 l 。 根 据 反 复 测 量 管 道 足 寸
11、 、 管 道 热 位 移 、 支 吊 架 的 宏 观 检 查 及 应 力 测 量 和 计 算 结 果 ,得 出 管 道 失 效 原 因 主 要 由 以 下 几 方 面 造 成 。 围 1 管道及支吊架设置 示意 2 1 热膨胀影响 3号 主 蒸 汽 管 道 较 长 , 2条 管 道 总 长 约 2 1 om 其 中 包 括 2段 3 7 8m 的 竖 直 管 段 锅 炉 在 启 动 时 , 主 蒸 汽 管 道 由 冷 态 到 热 态 ,竖 直 管 段 的 伸 长 量 可 达 2 7 5mm。 这 样 大 的 热 膨 胀 量 如 果 都 是 向 下 , 则 必 然 导 致 一 些 吊架 特 别
12、是 6、 1 9号 吊 架 承 受 较 大 的 工 作 荷 载 。 实 际 检 查 还 发 现 , 在 改 造 前 冷 态 时 个 别 吊架 完 全 脱 空 , 而 热 态 时 这 些 吊架 完 全 被 压 牢 , 这 也 充 分 说 明 热 态 时 这 些 吊架 承 受 了较 大 荷 载 以 至 在 运 行 中 发 生 6号 吊 杆 断 裂 现 象 。 对 原 管 系 冷 态 到 热 态 的 位 移 值 进 行 测 量 结 果 发 现 实 测 值 与 原 设 计 值 差 别 较 大 : x 方 向 最 大 相 差 约 2 7 0mm; Y 方 向 最 大 相 差 约 2 5 0mm; Z方
13、向 最 大 相 差 约 2 3 0mm, 甚 至 有 的 支 吊 点 位 移 方 向 相 反 , 测 量 时 还 发 现 2处 热 位 移 受 阻 现 象 。 2 2 管系稳定性差 2条 主 蒸 汽 管 道 1 4 5m 标 高 以上 部 分 多 由恒 力 悬 吊 支 承 , 允 许 有 较 大 位 移 , l 4 5m 下 部 分 也 是 由 弹 簧 吊 架 支 承 , 总 共 2 9个 吊 架 中除 主 汽 门 前 有 2个 刚 性 吊架 外 , 其 余 均 为 恒 力 吊 架 或 弹 簧 吊 架 , 由 于 恒 力 吊架 和 弹 簧 吊 架 的 刚 度 远 低 于 刚 性 支 吊 槊 ,
14、整 个 管 系 在 变 形 时 , 支 吊架 约 束 作 用 不 够 。 因 此 可 能 会 引 起 管 系 各 点 位 移 方 向失 去 控 制 ,造 成 管 系 稳 定 性 较 差 ,在 实 际 运 行 中 导 致 部 分 支 吊 架 偏 斜 和 某 些 管 段 出 现 倒 坡 度 和 坡 度 过 大 现 象 2 3 部分 支 吊架失效 对 支 吊 架 宏 观 检 查 时 发 现 一 些 弹 簧 吊 架 被 过 压 , 另 一 些 弹 簧 吊 架 在 冷 态 时 脱 空 , 投 有 承 受 任 何 载 荷 。 发 生 倾 斜 的 吊架 较 多 , 个 别 吊 架 倾 斜 严 重 , 约 有
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- 关 键 词:
- 火力发电厂 变形 蒸汽 管道 分析 调整 监督 研究
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