某热电厂高压给水管道吊架拉杆断裂问题分析及解决

牛冠军、孙希文

（中海油山东化学工程有限责任公司，山东济南，250000）

管道支吊架管托结构的设计和形式选用是高压给水系统设计中的一个重要组成部分，管托除支撑管道重量外，特制的管托可平衡管系作用力，限制管道位移和吸收振动，在高压给水管道系统设计时，正确选择和布置结构合理的管托，能够改善管道的应力分布和对管架的作用力，确保管系统安全运行。

一、高压给水系统的特点

目前我国一般是采用单元制来设计高压给水系统，其中每台的机组的给水系统都要设置2×50%容量的汽动给水泵和1×50%容量的电动调速给水泵，以确保其能够正常运行，而且在高压给水系统正常运行状态下，2×50%容量的汽动给水泵的运行是并联的，而50%容量电动调速给水泵主要作用就是启动和备用泵来使用，在设计过程中，一定要注意汽动给水泵组和电动给水泵组不能发生汽蚀问题，就需要将一个给水再循环管道设置在电动给水泵和汽动给水泵出口后止回阀前，然后再安装一个最小的流量阀门，并一级调节，给水量的就 由小汽机转速来调节实现。另外，采用快速电动三通大旁路保护系统对3台卧式高压加热器进行保护，从而能够确保只要其中任何一台卧式高压加热器出现问题切除时，这三台卧式高压加热器都能同时从系统中退出来，并且机组还能够带额定负荷。

二、高压给水管道吊架拉杆断裂问题分析

经过多年对高压给水管道吊架拉杆断裂分析发现，其断裂部分主要发生在以下两个处：一是，根部的焊缝开裂；二是，吊杆处的断裂。并且对大量的高压给水管道吊架拉杆断裂分析来看，基本上可以分为以下两种类型：第一种类型是支吊架实际能够承受的最大荷载在达到或者超过时，直接被拉断的现象就称为吊杆轴向静态拉伸断裂；第二种类型是支吊架吊杆在承受多次弯曲后，从而使吊架最薄弱处由于长时间受力而致使材料由于疲劳而出现的断裂就成为吊杆径向疲劳断裂。

2.1.轴向静态断裂

目前高压给水管道吊架拉杆断裂还是以轴向静态断裂为主，出现这种现象的主要原因就是，在对高压给水管道吊架设计时没有将其型号选择好，从而造成这种问题的出现，比如，吊架拉杆在选择型号时偏小，无法承受正常工作荷载而拉裂；也有可能是由于弹簧支吊架未拆除定位销，造成机组启动后，出现由于管道热膨胀受阻，从而造成吊架拉杆出现断裂现象；还有可能是由于机组一直处于长时间的稳定运行状态，当机组变工况运行造成管道热位移发生变化，而弹簧吊架没有进行及时的调整或者是调整不到位，这样就会出现弹簧吊架的指针会达到最大位置后被压死，从而使弹簧吊架变成了刚性吊架，这样就会使管道不能正常的进行自由膨胀，从而出现轴向静态断裂。

2.2.径向疲劳断裂

管道系统振动是造成径向疲劳断裂的主要原因，其中管道系统振动的原因有很多种，其中最主要的两个诱因是与管道连接设备的系统外部作用和管道内介质在输送过程中产生的系统内部作用了这两种。另外系统设计参数的取值、安装偏差、正常运行状况下的各种环境因素的影响以及设备特性，管道的规格、布置，管道系统的柔性设计、支撑，实际运行工况与设计工况的差异等，都可能是造成径向疲劳断裂的原因。其中管道的振动形式主要分为以下两种：瞬态振动、稳定振动，但是不管是这两种振动中的哪一种，只要是按照他们的振动特征来分，可以分为两种即：高频低幅和低频高幅。

三、处理措施

最前面增加：经现场踏勘和分析，，而且在本工程高压给水管道设计时，由于生根面和管道中心高度差过小，发生断裂的刚性吊架均采用单根M30拉杆直接连接根部与管部，根部采用梁底双槽钢悬臂吊，拉杆在根部处的摆动受双槽钢间隙和球面垫圈的限制，所以要从限制管道振动和提高吊杆的抗震能力这两方面来解决吊架断裂问题。

3.1.限制管道振动

目前一般采用加装液压阻尼器或减振弹簧的方法来限制管道水平轴方向上的振动，因此本工程解决吊架拉杆断裂问题的措施之一即在实际运行发现振动剧烈处，沿管道轴线方向加装规格为25KN的液压阻尼器，安装调试完成实际运行后现场反馈，加装液压阻尼器限制了管道的振动，最大程度地避免了管道振动对吊架拉杆的破坏。

3.2.提高吊杆的抗震能力

改变现采用的单拉杆连接和梁底双槽钢悬臂吊的根部形式，提高生根标高并将拉杆分为两段，中间采用耳子连接，根部亦改为单孔吊板和耳子的组合，同时适当加大拉杆规格，并改为金属性能相对较好的材质。即拉杆及配套螺母、连接件规格由原设计的M30加大至M42，材质由Q235-A.F改为Q235-B。以上吊架结构的修改，最大限度提高拉杆刚度和整个吊架的摆动自由度，大大减小了管道振动对吊架拉杆产生破坏的可能性。

四、结论

热电厂高压给水管道吊架是管道系统中的重要组成部分，它的好坏直接影响到管道及相关设备的安全可靠性，因此，本文重点分析其断裂的原因，并提出相应的解决措施，以便能够使其更好地满足热电厂多工况运行的需要。

【参考文献】

【1】刘 浩 国产超临界600 MW机组高压给水管道的设计优化[期刊论文]-热力发电2008（9）

【2】严 菁 火力发电厂管道支吊架存在的问题及调整措施[期刊论文]-科技与生活2012(11)