管道重量偏离设计值,或支吊架载荷调整偏离设计值的情况是大量存在的。如果管道全部采用弹性支吊架(特别是大量采用恒吊时),这种不平衡力将大部分转移到管道端点,引起管道弹性变形和自重一次应力的增加,也可能对连接设备的正常运行带来危害。如果管道中采用了一定数量的承重型限位支吊架,则上述不平衡力将分摊到限位支吊架和管道端点上,对管道和连接设备的危害将大大减小。
限位支吊架主要用于热胀量大的主蒸汽、再热蒸汽等高温管道中。 2 . 限位支吊架常用型式
广义的说,凡是具有限位功能的支吊架都应属于限位支吊架,如固定支架、滑动支架、导向支架、刚性吊架等,但目前所指的限位支吊架并不完全包括这些支吊架。这一方面考虑历史上形成的支吊架分类习惯,另一方面这些支吊架的使用方式,也与专用限位支吊架有一定的差别。如固定支架是限制三个方向的线位移和角位移(即完全限位);一般的滑动支架和刚性吊架,用在y向位移近似为零的支吊点,因而也就不存在限位问题。
由于采用限位支吊架的目的不同和安装位置的差异,限位支吊架的标准化工作比较困难。下面介绍几种常用的限位支吊架型式和它们的特点。
导向支架是承垂型限位支架,用于水平管道上,限位方向是y向向下和垂直于管道轴线的水平方向,导向支架已列入支吊架设计标准中。
现行标准中,导向板与支架管部的间隙为4mm,允许管道水平面角位移为0.6o~2o(大径管为小值),而管道的实际型位移一般是0.5o左右,加上导向板的刚度较弱,所以导向支架一般不具备限制管道角位移的功能。
导向支架多用于水平布置的门形补偿器两侧,或用于轴向补偿的波形补偿器两侧,达到防止门形补偿器背部热位移过大和避免波形补偿器的目的。
限位刚吊的结构与一般刚性吊架相同,只是使用条件的不同。限位刚吊用在有y向热位移的吊点,用来限制吊点的向下热位移。限位刚吊不但承重而且承受较大的限位力,载荷较大,吊杆比一般刚性吊架粗的多。按限位刚吊的限位功能,一般只能用于有向下y向位移的吊点,但实际工程中也用于有向上热位移的吊点。此时,应特别注意在热态时刚吊载荷的大幅度减小,甚至完全悬空不吃力的情况发生,以免使管道自重一次应力的大量增大。火力发电厂主蒸汽、再热蒸汽管道的y向膨胀量都很大,因而限位刚吊应用很普遍。在管系中,限位刚吊和管道端点构成重力静不定力系,它们的实际安装载荷与设计安装载荷往往存在较大的偏差,在安装、调整支吊架载荷时,需要对限位刚吊的载荷进行实测调整,否则会对管道的自重一次应力有不利影响。限位支架是限制支吊点水平位移的限位支吊架,可装于水平
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管和立管上。
3. 设有限位支吊架管道的冷紧
管道设限位支吊架后,管道为膨胀补偿由限位支吊架分成若干个独立管段,管系的冷紧方式和具体工艺要求,也就与无限位时有所不同。为了说明设有限位支吊架管系的冷紧特点,首先回顾一下无限位管系的冷紧。管系无限位时,整个管系为一个膨胀补偿段,三个方向的冷紧集中在一个冷紧口进行。冷紧时,如果冷紧口两侧的冷紧位移量不按两侧管段的柔性进行分配,则冷紧装置未松开前,两侧管段冷紧效果不相同;但冷紧装置松开后,管道可按各段的柔性自行调整冷紧位移量,特别是支吊架的载荷调好后,管道重量对冷紧位移的影响因素可以消除,管道各点的冷紧位移,完全由管道各段柔性自行调整,热位移时,各点的热位移量也是按各段柔度自行分配膨胀量,达到整体管道为同一冷紧比。因此,对无限位管道的冷紧,其冷紧口两侧的冷紧位移量,可不作严格的限制,也可以靠管道重力进行冷紧,因为它们对冷紧效果的影响,只存在于冷紧装置未松开前,或支吊架载荷未调好前,对最终冷紧效果并无实质性影响。
管道设限位支吊架后,由于膨胀位移和冷紧位移受到限位支吊架的制约,故冷紧量如何分配到各限位段,或冷紧口两侧的冷紧位移如何分配,以及冷紧过程的工序和工艺,将直接影响到冷紧效果,因而冷紧方法和具体要求也就变得较为复杂。有限位支吊架管道的冷紧,按冷紧口数量分为整体冷紧和分段冷紧两类;整体冷紧时,整个管系只设一个冷紧口,分段冷紧则每个限位段都设冷紧口。按冷紧量的分配方式,可分为按限位段柔度分配冷紧量和按膨胀量分配冷紧量两类。对冷紧效果有直接影响的是冷紧量的分配方式,而冷紧口的数量只是具体工艺过程不同而已。
分段冷紧是各限位段都设冷紧口,分别进行冷紧。冷紧前需装好限位支吊架,限位支吊架参与冷紧。进行冷紧前,需对各冷紧量统一进行检查,然后依次进行冷紧。冷紧过程中,限位支吊架不作调整。
分段冷紧采用按限位管道柔度分配冷紧量时,由于各限位段的柔度和膨胀量并不成比例,各段的冷紧比不相同,特别是各限位段的柔度和膨胀量之比相差悬殊时,各段冷紧比就会相差很大。冷紧结束时,限位点两侧的冷紧力大小相等方向相反,限位支吊架不受冷紧力。对端点的冷紧力和管道的冷紧应力,与同一总冷紧量的无限位时相同。管道热态时,限位点两侧的热态推力不相等,限位支吊架承受热胀推力。
管道二次应力不但要看应力水平,而且还要看冷热态的应力变化幅度。而冷紧比大小并不能改变二次应力冷热态的变化幅度,冷紧比只能改变冷热态的应力值。因此,只要二次
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应力值和端点推力满足要求,冷紧比可大可小,各限位段的冷紧比也不必强求一律,这是按限位段柔度分配冷紧量冷紧法实际应用的前题。实际工程设计中,有的限位段冷紧比只有0.5左右,而另一些限位段的冷紧比高达1.5以上。
分段冷紧采用按限位段的膨胀量分配冷紧量时,各限位段的冷紧比相同。冷态时,由于限位点两侧的冷紧力值不等,限位支吊架承受冷紧力。热态时,管道二次应力和对限位支吊架的推力各限位段按同一比例反向变化(相对于冷态的);如果冷紧比取1、冷紧有效系也为1、则热态时各管道段的二次应力为零,限位支吊架和端点热胀推力也为零。整体冷紧只设一个冷紧口。当采用不同的冷紧位移分配方式时,冷紧效果和冷紧工艺要求也不相同。
当采用按各限位段的柔度分配冷紧位移时,限位支吊架不参与冷紧,限位支吊架一般应在冷紧后安装。此法的冷紧效果、限位支吊架的冷热态推力,等效于按柔度分配冷紧量的分段冷紧。如果限位支吊架在各支吊架载荷调整后安装,则冷紧口两侧的冷紧位移也与无限位时一样,可不作严格要求。如限位支吊架需在冷紧前安装(如限位刚吊),则冷紧口两侧的冷紧位移量和已安装的限位支吊架的冷紧位移量(即冷紧时限位支吊架的调整量),冷紧过程中需按要求严格控制。
按限位段的膨胀量分配冷紧的整体冷紧,等效于按膨胀量分配冷紧量的分段次冷紧。冷紧时需对冷紧口两侧和各限位点的冷紧位移进行严格控制,故限位支吊架需在冷紧前装好。
各种冷紧方式的冷紧工序和具体要求,应遵守下列原则:
采用按限位段柔度分配冷紧量的分段冷紧时,冷紧前各限位支吊架需事先装好,各冷紧口的冷紧量应统一检查,各冷紧值由设计给定。各冷紧口两侧的冷紧位移量,一般可不进行严格控制。
设有限位刚吊的管系,冷紧次序从管道最下方冷紧口开始,如管系中无其他方向限位时,x、z向冷紧宜放在最后一个冷紧口进行。如管系中有x、z向限位所在管段的y向冷紧,然后依次进行相临冷紧口的冷紧。
显然,当管系中有多个限位点,特别是有多个不同方向的限位时,冷紧工序将变得很复杂。
采用按限位段膨胀量分配冷紧量的分段冷紧,与前者比较,只是冷紧量分配方式和冷紧效果不同,冷紧工序和要求则一样。
采用按限位段柔度分配冷紧位移的整体冷紧时,冷紧前限位支吊架一般不装(承重的限位支吊架可装),限位支吊架需在支吊架载荷调好后装。冷紧口两侧的冷紧位移量,可不作
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严格规定。冷紧过程与无限位时大体相同。特别需要指出的是,支吊架载荷调整,不但包括各弹性支吊架,也包括承重的限位支吊架(需实测整定),此冷态载荷由设计给定。 分段冷紧不宜用于多限位点的管系;而限位点少时,分段与整体冷紧工序的繁简程度并无多大区别。就管道施工工序而言,施工中需预先清洗接口,焊接式流量装置需在冲管后才能正式安装,管道安装工作难以一次正式完成,给分段冷紧工作带来困难。因此,整体冷紧方式就显出通用性广、简便、实用的优点。特别是按管段柔度分配冷紧位移的整体冷紧,冷紧工序与无限位管道没有什么区别。
采用按限位段膨胀量分配冷紧量或冷紧位移的冷紧方法,有较小的热态二次应力和较小的热态端点推力。而冷紧的主要目的就在于使热态二次应力减小,使管道投运初期的蠕动速度减小,因而此种冷紧方式较为合理。当然,实际管道的二次应力水平一般都较小,不是管道设计的主要矛盾,故按柔性分配冷紧量或冷紧位移的冷紧方式,在实际工程中也多有采用。按柔性分配冷紧量的方式,在冷紧过程中,对承重支吊架的载荷状态无特殊要求,冷紧工序也较为简便。
四 、减振器
在管道设计中,由于参数的提高、主辅机设备机械振动的传递、各主要管道内工质运行工况大幅度变化及布置方式的改变,电厂的部分管道容易产生较严重的振动,设计过程中,为控制振动的发生,往往采用减震器。常见的减震器的类型有弹簧式减振器、轮鼓式减振器、液压式阻尼器和机械式阻尼器。
弹簧式减振器是借助减振弹簧的刚度及弹簧顶压缩的初始力,以减少或消除管道周期性的摆动或振动。
轮鼓式减振器是靠摩擦力来控制管道摆动、振动和吸收冲击载荷,起限制管道热位移的作用。
液压式阻尼器是借助特殊结构的阀门控制液压缸活塞移动以抑制管道或设备受周期性荷载和冲击性荷载影响的阻尼装置。它适用于防止管道因地震、流动瞬变成风载产生的破坏性响应。专用的液压式阻尼器也可用来承受安全阀排放或破管引起的持续推力。液压式阻尼器对管道热胀冷缩的缓慢移动几乎没有阻尼,而且它对低幅高频振动也不起作用。
机械式阻尼器是利用机械传动原理限制管道或设备移动的线加速度或线速度的阻尼装置,但它有不允许设备或管道自由的膨胀。
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第三节 支吊架的运行维护和检查
一、检查周期
管道支吊架在管道的运行时应定期进行检查和维护,在DL/T616火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则中作了明确的规定。
汽水管道首次试投运时,在蒸汽温度达到额定值8h后,应对所有支吊架进行一次目视检查,对弹性支吊架荷载标尺或转体位置、减振器及阻尼器行程、刚性支吊架及限位装置状态进行记录。发现异常应分析原因,并进行调整或处理。
对于300MW及以上机组的主蒸汽管道、高低温再热蒸汽管道的支吊架,每年应在热态时逐个目视观察一次,并记入档案。
300MW及以上新装机组的主蒸汽管道、高低温再热蒸汽管道运行3—4万h后的大修时,应对所有支吊架的根部、功能件、连接件和管部进行一次全面检查。
本导则适用范围内的汽水管道,运行8—12万h后的大修时,应对支吊架进行一次全面检查。
二、检查内容
对于管道、支吊架在冷热态时位移正常,不与其他构件相碰。支吊架根部受力正常,钢架不存在变形现象,吊杆的倾斜度不大于4度。具体来讲:
(一). 弹簧支吊架:
1.变力弹簧支架是否过度压缩、卡死、偏斜或失载,弹簧盒内有无其它杂物 2.记录弹簧刻度(如有位移指示器则直接读数,没有,用尺子测量弹簧的高度)。 (二).恒力支吊架:
1.恒力弹簧支吊架位移指示是否越限。
2.恒吊的位移指示器在两端有余量,不卡死,不脱载。 (三). 固定支架、滑动支架、导向支架、刚性吊架和限位支架: 1. 工作面应平整,无卡涩或脱空现象 2.管部滑动底扳是否越限。
3.主要受力焊缝是否有裂纹,是否存在破坏现象。 (四).阻尼器
1.阻尼器的油系统与行程是否正常,是否漏油。 2.阻尼器位移是否正常。
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