火力發電廠變形蒸汽管道的分析調整和監陳棟（浙江城建煤氣熱電設計院股份有限公司，浙江杭州310030）0引言隨著當今社會用電需求的不斷增加，火力發電廠的運行效果也開始備受關注。在火電廠的具體運行中，蒸汽管道變形和下沉是比較常見的問題，如果此類問題得不到有效處理，會對整體管道的使用壽命造成不良影響，不僅影響火電廠的發電效果，也會加大火電廠的機組運維成本。在火電廠機組的運維過程中，技術人員一定要做好蒸汽管道檢查，科學分析其變形，通過合理措施進行調整，才可以有效解決蒸汽管道變形問題，在確保機組運行質量的同時進一步節約運維成本。1項目概況以某火電廠4#汽輪發電機組為研究對象，該機組自2022年開始投運,截至2022年5月累積運行時間近1.4萬小時，機組的啟停次數是249次。在該機組中，主蒸汽管道應用10CrMo910型鋼材，規格D273X28mm,承壓9.8MPa,新蒸汽溫度540℃o在該機組的運維檢修中發現，部分主蒸汽管道段出現了顯著的變形和下沉情況，一些支吊架已經失效，對整體管道使用壽命造成了不良影響。為實現蒸汽管道變形問題的有效解決，技術人員特對其進行分析，并根據實際情況進行管道的改造設計，合理調整變形管道。本文主要對該火電廠機組蒸汽管道變形分析、調整及其監督結果進行研究。2蒸汽管道變形原因分析經初步分析可知，該火電廠機組中的主蒸汽管道之所以出現變形問題,主要原因是支架失效，所以在其變形原因分析中應對支吊架失效的具體原因進行分析。通過管道尺寸、熱位移情況、支吊架和應力等的反復測量與計算，確定導致支吊架失效與管道變形的主要原因有：①管道并不具備良好的穩定性；②管道在受熱膨脹作用下產生了變形；③一部分支吊架已經失效；④爐頂位置上的吊架并不能對豎直管段起到有效的約束作用；⑤5#主機蒸汽管道對該管道產生了影響。1管道穩定性不佳通過實地考察發現，在該蒸汽管道段，2條標高在14.5m以上的管道部分，其主要支承方式為恒力懸吊，位移量較大；而在14.5m以下的管道部分，其主要的支承為彈簧吊架，在總體的29個吊架中，只有主汽門前設置了2個剛性吊架，其余的吊架都是恒力吊架和彈簧吊架。因為這兩種吊架比剛性支吊架的剛度低很多，所以在主體管道受熱變形的情況下，支吊架并不能對其起到足夠的約束作用，使得管道各個支點位置的位移方向失控。在長時間運行中，一些支架在管道受熱變形的影響發生偏斜，這些部位的蒸汽管道也出現了坡度過大或斜坡現象［1］。管道受熱膨脹3#蒸汽管道具有較大的長度，經現場測量發現，其中的2條管道總體長度達到了210m,且包含著2個37.8m長的豎直管段。在啟動鍋爐時，管道將會從冷態轉變到熱態，此時的數值管道將會比原來伸長275mm0如果這些膨脹量都向下作用，便會導致6#和19#吊架位置的荷載顯著增加。現場檢查發現，在本次改造之前，當管道處在冷態時會有個別的吊架處在脫空狀態，而在管道轉變到熱態時，這些吊架又會被全部壓牢［2］。這樣的情況也充分表明這些吊架在熱態情況下受到的荷載很大，進而導致6#吊架在鍋爐運行中斷裂。部分支吊架失效在現場檢查支吊架的過程中發現，在變形的蒸汽管道段，部分彈簧支吊架已經出現過壓現象，而另一部分彈簧支吊架則會在管道處于冷態情況下脫空，并不會承擔起任何的受力荷載。因很多吊架都出現了傾斜現象，甚至有個別支吊架嚴重傾斜，其傾斜度數在9。左右。當蒸汽管道發生了變形后，其中的應力便會重新分配，讓部分支吊架出現荷載過大現象，進而使其的預埋鐵出現強度不足甚至脫落損壞等問題。經現場的不完全統計分析發現，在該火電廠機組的主蒸汽管道中，大約有1/2的支吊架均已失效，并對管道自重和熱膨脹所導致的應力變化產生了直接影響，加速了部分管材的損傷，對蒸汽管道的運行安全造成嚴重影響。爐頂位置的吊架無法約束豎直管段因為該火電機組爐頂位置的吊架大多數都是恒力吊架，導致整體管系具有較大的位移量。具體應用中，這些吊架將會對管系位移，尤其是豎直管段在垂直方向上的位移起不到約束作用。所以在豎直管段中的某個吊架失效后，管道荷載將會轉移到與失效吊架臨近的吊架上，嚴重情況下甚至會導致整體管系朝下方位移，進而對管道運行造成十分不良的影響⑶。受5#機組主蒸汽管道影響在該火電廠中，5#機組主要通過4#主蒸汽管道進行取汽，且該機組是在既有的4#機組主蒸汽上進行設計，設計中并未將5#機組中的主蒸汽管道與4#機組中的主蒸汽管道設計為一個整體，也并未對其加以科學計算。這樣，5#機組中的主蒸汽管道會給4#機組中的主蒸汽管道施加一部分的壓力負荷，進而對其變形問題產生一些不良影響。3蒸汽管道變形對管道使用壽命的不良影響分析通過相關研究與分析發現，在蒸汽管道的具體應用中，其使用壽命的主要影響因素可按照內因與外因來進行劃分。其中，內因主要指的是蒸汽管道自身及其相關部件的材料性能，例如運行溫度和室溫條件下的力學性能、持久與蠕變強度、材料均勻性、組織性質穩定性、抗腐蝕、抗氧化等的各種性能。而在蒸汽管道的具體設計和安裝中，相關單位和技術人員通常都會對這些性能加以綜合考慮，在外部因素不對其產生不良影響的情況下，蒸汽管道的使用壽命通常可以達到設計壽命。外部因素主要包括蒸汽管道的運行溫度及其所受應力兩種，運行溫度對蠕變速度和管道材料所具有的組織性能產生直接影響。相關研究發現，在蒸汽管道所受應力不變的情況下，其運行環境溫度上升10℃,管道的使用壽命便會減半；而如果運行環境的溫度不變，蒸汽管道上的應力提升10%,其使用壽命也會減半。在本次所研究的某火電廠中，其蒸汽管道運行環境溫度已經得到了嚴格控制，不可能出現運行環境溫度過高情況。但是經過上述的實地考察與研究分析發現，因為受到管道變形所影響，部分蒸汽管道已經出現了應力過大現象。如果此類問題得不到有效解決，蒸汽管道的使用壽命勢必會受到很大程度的不良影響。4變形蒸汽管道調整及其運行監督結果分析在通過上述分析后，該火電廠4#汽輪機發電機組中的蒸汽管道變形原因已經得到了全面明確。在具體的變形蒸汽管道調整過程中，便可以此為依據，通過合理的技術措施來進行管道與支吊架的調整，有效解決變形問題。為確保調整后的蒸汽管道應用效果，在本次項目結束并確認合格后，特通過3個月的運行試驗及其結果分析來判斷其運行效果。1管道和支吊架調整在本次項目的變形蒸汽管道調整中，技術人員將管道變形原因作為依據，重新設計了支吊架，主要的調整措施包括：①將原來的蒸汽管道走向和支吊架位置保持不變；②因原有的土建資料不足，調整中需要對各個支吊堤岸荷載加以嚴格控制，使其不超過原始設計值［4］；③對于長度較大的豎直管道，應采用剛性吊架，本次主要替換的是6#和19#支吊架，以此來實現豎向管道位移的良好控制；④對于已經失效的支吊架，需對其根部做好加固處理，或是重新進行設計；⑤將每一個管段的坡度恢復到原始狀態；⑥將壓力最大的點調整到更加便于監督和測量的位置，加設蠕脹測點來進行監督［4］；⑦嚴格按照施工規程和相關導則進行調整，確保調整效果，解決蒸汽管道變形問題。4.2調整后的運行監督結果在完成了該火電廠4#機組的蒸汽管道變形調整并檢查無誤后，啟動該機組。啟動后，技術人員對該機組中的主蒸汽管道進行了全面運行監督，經3個月的監督發現該機組的運行完全正常。在結束了3個月的試運行后，技術人員再一次對該機組中的主蒸汽管道進行了全面檢查，主蒸汽管道形狀和調整后、運行之前的形狀完全一致，并未出現任何的變形或下沉現象；每一個支吊架的受力情況都十分良好，并未出現傾斜或脫空情況。由此可見，本次火電廠變形蒸汽管道調整十分成功，該機組主蒸汽管道變形問題已經得到了有效解決，既滿足了機組的實際運行需求，也保障了蒸汽管道的使用壽命。5結束語在火電廠機組的運行過程中，如果蒸汽管道出現了變形情況，機組運行效率將會受到很大影響，且蒸汽管道