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作者简介：中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广东 广州 510663 李小龙 （1979.11~），男，湖北钟祥，工程师，双学士学位，2003年毕业于华中科技大学，现就职于广东省电力设计研究院，主要从事核电、火电及燃机电厂设计工作。
摘要：汽水管道是火力发电厂的生命线，汽水管道的安全稳定运行对于电厂的安全生产、经济运行具有重要意义。本文分析了火电厂管道系统及其配件设计的最主要、最基本的标准,是用于指导管道设计,特别是施工图设计的技术规范。它是火电厂汽水管道设计人员必备的设计规定之一,在管道设计方面起着重要的作用。
关键词：汽水管道 节流孔板 设计
1引言
随着近年我国电力工业的持续快速发展,新建火力发电厂单元机组容量和参数不断提高。单元机组的热力系统也趋于庞大和复杂,加之高温高压管道对金属性能要求的提高,大量新型金属材质投入电厂使用。对电厂的设计、施工以及机组今后的生产运行等各个环节,都提出了更高的技术要求。
2 火力发电厂汽水管道应用
2 . 1 汽水管道中节流孔板的合理使用
节流孔板具有易于安装、方便维护、价格低廉等特点,在火电厂汽水管道中得到了广泛的应用。流体在通过装有节流孔板的管道时,由于节流孔板的局部阻力而产生的部分能量损耗使得通过孔板流体的压力降低；同时,节流孔板的使用也会改变相应流体驱动设备的出口管路特性,使得通过该管路的流体流量减小。正是通过以上这两种作用,节流孔板实现了其两个主要的使用目的：一是降低汽水压力；二是减小汽水流量。
由于节流孔板选用不当而带来的问题在新建火电机组运行的初期比较突出,其中最主要的表现形式就是相应汽水管路振动剧烈、噪音超标和参数达不到相应设备的运行要求,至于因节流孔板选用不当而造成的热力系统的经济性下降則会在火电厂的长期运行中逐渐暴露出来,因此,给汽水管道选择合适的节流孔板对火电厂安全经济运行有很大的现实意义。
2 . 2 火电厂汽水管道支吊架检查与调整
2.2.1 管道支吊架易发生的问题
(1)支吊架安装不当；(2)管道热膨胀受阻；(3)管道支吊架损坏失去支吊功能；(4)支吊架受力和热位移与设计不符；(5)支吊架锁定装置未去除；(6)限位装置、导向装置冷热态间隙与设计不符。
2.2.2 管道支吊架检查
(1)安装原始情况检查：检查管道支吊架安装情况是否与设计相符。(2)管道膨胀、振动情况检查：除了限位装置、刚性支吊架、固定支架部位外,管道应处于自由膨胀状态。(3)管道支吊架各组件损坏情况检查：主要检查支吊架管部是否断裂、管部焊缝是否撕裂、根部结构是否变形、根部焊缝是否撕脱或开裂、连接件是否断裂、功能件是否损坏等。(4)管道支吊架受力和热位移情况检查整定式弹簧支吊架,检查冷、热态荷载指示是否在冷、热态标识位置,对简易式弹簧支吊架,要通过测量弹簧的高度来判定支吊架受力与设计荷载是否相符。
2 . 2. 3 建议
(1)严格按设计要求进行支吊架的安装是保证管道支吊架可靠运行的前提。(2)定期对管道支吊架进行检查、调整和维护,及时发现和处理支吊架所出现的问题,保证管道支吊架处于良好工作状态。(3)开展管道支吊架检查、维修和调整工作主要应依靠发电厂专业人员,但要做好此项工作,必须要了解管道支吊架设计、配制和安装相关知识,掌握管道支吊架检查、调整和维护方法,因此要重视管道支吊架相关知识的培训,提高发电厂专业人员对管道支吊架的认识。(4)一般情况,按原设计提供资料对管道支吊架进行检查与调整,不需要对管道的应力进行重新校核,但如果管道、管道附件变更较大,如更换不同单重的管道、管道系统增减阀门、改变管道布置、更换与原保温材料重量相差10%的保温、改变管道支吊架的类型,则应重新对管道进行应力分析,对管道支吊架进行必要的更换或调整。
3 火力发电厂汽水管道的安全性
3 . 1 发电厂防止汽水管道水击的措施
发生水击现象时管道内压力会有一个急剧的升高，其数值可能达到正常工作压力的几十倍甚至几百倍，使管壁材料及管道上的设备及附件承受很大的压力，并伴随着管壁的扩张和收缩，发出强烈的振动和噪音，有如管道受到锤击的声音，同时，高频交变压力作用在管壁上，加之强烈的振动和流体的冲击，使金属表面打击出许多麻点。如果此时管道系统存在缺陷，则有可能对管系或设备造成破坏，导致事故的发生。所以水击不仅增加流体的流动阻力，而且也严重危及到管道系统及有关设备的安全运行。特别是大流量、高流速的长管中以及输送水温高、流量大的水泵中更为严重。
在热力发电厂各类给水管道设计中，已经采取相当多的技术措施，如尽量缩短管道长度或保证阀门一定的启闭时间；如增大管道直径以降低管中流速，从而使水击发生时速度的变化量降低，相应地减小水击压力的数值；如在管道上装设安全阀及抗水击的专用阀门，当管中压力升高值超过允许数值时，安全阀开启泄压，使管中压力不致有过大的升高等一系列防范措施。运行时对于发生给水管道发生水击时，也能采取适当处理措施控制防范水击的产生与扩大：
此类水击一般容易发生在循环水管道系统，最易形成水击的运行工况是循环水泵启、停，出口蝶阀开、关过程时。避免发生水击的措施是：水泵出口蝶阀开、关行程的时间曲线应符合设计要求进行调整，启泵前应设法向管道系统内灌水、排尽空气，启泵后再排出剩余的空气。
3 . 2 电厂冲管对汽水管道系统的安全性影响
依照我国现行的《火力发电厂设计技术规程》、《火力发电厂汽水管道设计技术规定》和《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》,在工程设计中并未考虑临时冲管接入系统对原设计汽水管道热力系统的影响。这样就造成了冲管临时系统接入原设计汽水管道系统时,给原汽水管道系统带来一系列的问题如汽水管道系统的冷热态位移变化、支吊点荷载变化、管系应力变化以及设备接口推力、扭矩变化等,这些问题可能对原汽水系统和热力设备造成破坏,直接影响并威胁机组整套启动及运行的安全性和可靠性,所以分析冲管对汽水管道的安全性影响是十分必要和重要的。
参考文献
[1] 谷敬泽.汽水管道支吊架问题分析及调整措施[J].河北电力技术,2006．
[2] 林友新,窦洪,肖志前.火力发电厂汽水管道应力验算与应用[J ].广东电力,2005．
[3] 刘忠泽.DL_T5054_1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》内容简介[J].电力标准化与计量,1997．
[4] 郑勇.发电厂防止汽水管道水击的措施[J].中国新技术新产品,2010．
[5] 张宝,胡能祥,徐熙瑾,沈全义．汽水管道中节流孔板的合理使用[J]．电站系统工程,2005．
摘要：汽水管道是火力发电厂的生命线，汽水管道的安全稳定运行对于电厂的安全生产、经济运行具有重要意义。本文分析了火电厂管道系统及其配件设计的最主要、最基本的标准,是用于指导管道设计,特别是施工图设计的技术规范。它是火电厂汽水管道设计人员必备的设计规定之一,在管道设计方面起着重要的作用。
关键词：汽水管道 节流孔板 设计
1引言
随着近年我国电力工业的持续快速发展,新建火力发电厂单元机组容量和参数不断提高。单元机组的热力系统也趋于庞大和复杂,加之高温高压管道对金属性能要求的提高,大量新型金属材质投入电厂使用。对电厂的设计、施工以及机组今后的生产运行等各个环节,都提出了更高的技术要求。
2 火力发电厂汽水管道应用
2 . 1 汽水管道中节流孔板的合理使用
节流孔板具有易于安装、方便维护、价格低廉等特点,在火电厂汽水管道中得到了广泛的应用。流体在通过装有节流孔板的管道时,由于节流孔板的局部阻力而产生的部分能量损耗使得通过孔板流体的压力降低；同时,节流孔板的使用也会改变相应流体驱动设备的出口管路特性,使得通过该管路的流体流量减小。正是通过以上这两种作用,节流孔板实现了其两个主要的使用目的：一是降低汽水压力；二是减小汽水流量。
由于节流孔板选用不当而带来的问题在新建火电机组运行的初期比较突出,其中最主要的表现形式就是相应汽水管路振动剧烈、噪音超标和参数达不到相应设备的运行要求,至于因节流孔板选用不当而造成的热力系统的经济性下降則会在火电厂的长期运行中逐渐暴露出来,因此,给汽水管道选择合适的节流孔板对火电厂安全经济运行有很大的现实意义。
2 . 2 火电厂汽水管道支吊架检查与调整
2.2.1 管道支吊架易发生的问题
(1)支吊架安装不当；(2)管道热膨胀受阻；(3)管道支吊架损坏失去支吊功能；(4)支吊架受力和热位移与设计不符；(5)支吊架锁定装置未去除；(6)限位装置、导向装置冷热态间隙与设计不符。
2.2.2 管道支吊架检查
(1)安装原始情况检查：检查管道支吊架安装情况是否与设计相符。(2)管道膨胀、振动情况检查：除了限位装置、刚性支吊架、固定支架部位外,管道应处于自由膨胀状态。(3)管道支吊架各组件损坏情况检查：主要检查支吊架管部是否断裂、管部焊缝是否撕裂、根部结构是否变形、根部焊缝是否撕脱或开裂、连接件是否断裂、功能件是否损坏等。(4)管道支吊架受力和热位移情况检查整定式弹簧支吊架,检查冷、热态荷载指示是否在冷、热态标识位置,对简易式弹簧支吊架,要通过测量弹簧的高度来判定支吊架受力与设计荷载是否相符。
2 . 2. 3 建议
(1)严格按设计要求进行支吊架的安装是保证管道支吊架可靠运行的前提。(2)定期对管道支吊架进行检查、调整和维护,及时发现和处理支吊架所出现的问题,保证管道支吊架处于良好工作状态。(3)开展管道支吊架检查、维修和调整工作主要应依靠发电厂专业人员,但要做好此项工作,必须要了解管道支吊架设计、配制和安装相关知识,掌握管道支吊架检查、调整和维护方法,因此要重视管道支吊架相关知识的培训,提高发电厂专业人员对管道支吊架的认识。(4)一般情况,按原设计提供资料对管道支吊架进行检查与调整,不需要对管道的应力进行重新校核,但如果管道、管道附件变更较大,如更换不同单重的管道、管道系统增减阀门、改变管道布置、更换与原保温材料重量相差10%的保温、改变管道支吊架的类型,则应重新对管道进行应力分析,对管道支吊架进行必要的更换或调整。
3 火力发电厂汽水管道的安全性
3 . 1 发电厂防止汽水管道水击的措施
发生水击现象时管道内压力会有一个急剧的升高，其数值可能达到正常工作压力的几十倍甚至几百倍，使管壁材料及管道上的设备及附件承受很大的压力，并伴随着管壁的扩张和收缩，发出强烈的振动和噪音，有如管道受到锤击的声音，同时，高频交变压力作用在管壁上，加之强烈的振动和流体的冲击，使金属表面打击出许多麻点。如果此时管道系统存在缺陷，则有可能对管系或设备造成破坏，导致事故的发生。所以水击不仅增加流体的流动阻力，而且也严重危及到管道系统及有关设备的安全运行。特别是大流量、高流速的长管中以及输送水温高、流量大的水泵中更为严重。
在热力发电厂各类给水管道设计中，已经采取相当多的技术措施，如尽量缩短管道长度或保证阀门一定的启闭时间；如增大管道直径以降低管中流速，从而使水击发生时速度的变化量降低，相应地减小水击压力的数值；如在管道上装设安全阀及抗水击的专用阀门，当管中压力升高值超过允许数值时，安全阀开启泄压，使管中压力不致有过大的升高等一系列防范措施。运行时对于发生给水管道发生水击时，也能采取适当处理措施控制防范水击的产生与扩大：
此类水击一般容易发生在循环水管道系统，最易形成水击的运行工况是循环水泵启、停，出口蝶阀开、关过程时。避免发生水击的措施是：水泵出口蝶阀开、关行程的时间曲线应符合设计要求进行调整，启泵前应设法向管道系统内灌水、排尽空气，启泵后再排出剩余的空气。
3 . 2 电厂冲管对汽水管道系统的安全性影响
依照我国现行的《火力发电厂设计技术规程》、《火力发电厂汽水管道设计技术规定》和《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》,在工程设计中并未考虑临时冲管接入系统对原设计汽水管道热力系统的影响。这样就造成了冲管临时系统接入原设计汽水管道系统时,给原汽水管道系统带来一系列的问题如汽水管道系统的冷热态位移变化、支吊点荷载变化、管系应力变化以及设备接口推力、扭矩变化等,这些问题可能对原汽水系统和热力设备造成破坏,直接影响并威胁机组整套启动及运行的安全性和可靠性,所以分析冲管对汽水管道的安全性影响是十分必要和重要的。
参考文献
[1] 谷敬泽.汽水管道支吊架问题分析及调整措施[J].河北电力技术,2006．
[2] 林友新,窦洪,肖志前.火力发电厂汽水管道应力验算与应用[J ].广东电力,2005．
[3] 刘忠泽.DL_T5054_1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》内容简介[J].电力标准化与计量,1997．
[4] 郑勇.发电厂防止汽水管道水击的措施[J].中国新技术新产品,2010．
[5] 张宝,胡能祥,徐熙瑾,沈全义．汽水管道中节流孔板的合理使用[J]．电站系统工程,2005．