發(fā)電廠管道強度與布置

1、發(fā)電廠管道強度與布置,主要內容：概述電廠壓力管道輸送介質特點電廠壓力管道設計常用標準管道的公稱壓力和公稱通徑管道直徑選擇及介質流速直管壁厚計算管道附件選擇管道及管道附件的布置汽輪機防進水設計,一、概述2003年6月1日開始實施的《特種設備安全監(jiān)察條例》，把涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施共七類設備，定為特種設備并實行安全監(jiān)察。 《條例》中壓力管道

2、的定義和范圍是： “利用一定的壓力，用于輸送氣體或液體的管狀設備。其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質或可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作壓力高于等于標準沸點的液體介質，且公稱直徑大于25mm的管道” （見《條例》第88條）,,國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒發(fā)的《壓力容器壓力管道設計單位資格許可與管理規(guī)則》中，將壓力管道分為三大類六個級別：GA類： GA1級

3、 GA2級GB類： GB1級 GB2級GC類： GC1級 GC2級,二. 電廠壓力管道輸送介質特點介質的可燃易爆性－－火災危險性分類： GB 50016－2006《建筑設計防火規(guī)范》中火災危險性分類：可燃氣體分為甲、乙兩類 ：與空氣的混合物的爆炸極限下限 ＜10％（體積比）的為甲類，≥10％（體積比）的為乙類；如：氫氣、天然氣、高爐煤氣等

4、 可燃液體分為甲A/B、乙A/B 、丙A/B三類六段： 如：鍋爐點火和燃機用的輕柴油屬于丙類可燃液體,2. 介質的毒性 GB5044《職業(yè)性接觸毒物為害程度分級》中把毒物的危害程度分為四個級別： 極度危害（Ⅰ） 高度危害（Ⅱ） 中度危害（Ⅲ） 輕度危害（Ⅳ） 如：液氯、聯(lián)氨等

5、3. 介質的腐蝕性 如：硫酸、鹽酸、氨水等4. 介質的高溫高壓 如：主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、高壓給水管道、IGCC電站氣化爐出口管道,三、電廠壓力管道設計常用標準GB 50049－94《小型火力發(fā)電廠設計規(guī)范》DL 5000－2000《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》DL／T 5054－1996《火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定》DL／T 5366《火力發(fā)電廠汽水管道應力計算技術規(guī)定》GB 50229－2

6、006《火力發(fā)電廠與變電站設計防火規(guī)范》DL／T 715－2000《火力發(fā)電廠金屬材料選用導則》DL／T 438－2000《火力發(fā)電廠金屬監(jiān)督技術規(guī)程》DL／T 819－2002《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術規(guī)程》DL／T 441－2004《火力發(fā)電廠高溫高壓蒸汽管道蠕變監(jiān)督規(guī)程》,DL／T 616－1997《火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調整導則》 DL／T 869－2004《火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程》 DL／T 850

7、－2004《電站配管》 《火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設計》（2000版） DL／T 5204－2005《火力發(fā)電廠油氣管道設計規(guī)程》 GB 50016－2006《建筑設計防火規(guī)范》 GB 50028－93《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》 CJJ 34－2002《城市熱力網設計規(guī)范》 GB／T 17116《管道支吊架》19. DL／T 820－2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術規(guī)程》 DL／T

8、776－2001《火力發(fā)電廠保溫材料技術條件》21. ASME B31.1－2004《動力管道》,四. 管道的公稱壓力和公稱通徑管道的公稱壓力 管道的參數(shù)等級常用公稱壓力來表示，符號為PN，壓力等級系列應符合國家標準《管道元件的公稱壓力》（GB 1048）的規(guī)定。 管道的參數(shù)等級也可用同時標注設計壓力和設計溫度的方式來表示。2. 管道的公稱通徑

9、 管道的公稱通徑用DN表示，公稱通徑等級應符合國家標準《管道元件的公稱通徑》（GB 1047）規(guī)定的系列。3. 允許工作壓力與公稱壓力的換算 管子和管件的允許工作壓力與公稱壓力按下式換算：,［P］－允許的工作壓力，MPa； [σ]t －鋼材在設計溫度下的許用應力，MPa； [σ]s－公稱壓力對應的基準值，是指鋼材在200℃時的許用應力，MPa。 PN－公稱壓力。 電廠安裝設

10、計中常用的公稱壓力對應的基準溫度為200℃，如：《火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設計》中，管道和管件中，公稱壓力對應的基準溫度為200℃。注意：閥門和法蘭的公稱壓力對應的基準溫度不同。,五. 管道直徑選擇及介質流速管徑選擇 對于單相流體管道，根據(jù)推薦的介質流速按下列公式計算：或,Di－管子內徑，mm；G －介質質量流量，t/h；υ－介質比容，m3／kg；ω－介質流速；m／s；Q －介質容積流量，m3／h

11、。 對于主蒸汽管道、再熱蒸汽管道和高壓給水管道等主要管道的管徑尺寸，宜通過優(yōu)化計算確定。 對于汽水兩相流體（如：加熱器疏水、鍋爐排污等）的管道，應按《管規(guī)》中6.4節(jié)兩相流體管道的計算方法求取管徑或核算管道的通流能力。2. 汽水管道推薦介質流速（《管規(guī)》表3.1.2）,,,,六. 直管壁厚計算最小壁厚 對于承受內壓的直管的最小壁厚，《管規(guī)》和《應規(guī)》的規(guī)定基本相同。按直管外徑確定壁厚：

12、 按直管內徑確定壁厚：,,,,,Sm－直管的最小壁厚，mm；Do－直管外徑，取用管道名義外徑，mm；Di－直管內徑，取用最大內徑，mm；Y－溫度計算對直管壁厚的修正系數(shù)；[σ]t－鋼材在設計溫度下的許用應力，MPa；α－考慮腐蝕、磨損和機械強度要求的附加壁厚，mm；η－許用應力的修正系數(shù)。2. 直管的計算壁厚 直管的計算壁厚公式：,,Sc－直管的計算壁厚，mm；C1－考慮壁厚負偏差的附加值，mm；

13、 壁厚負偏差的附加值C1外徑無縫管 式中： m－壁厚負偏差，％；按相關的標準選取，如：GB5310、GB3087等。,b. 內徑管 內徑管的壁厚負偏差的附加值為零。c. 焊接管 焊接管的壁厚偏差取用所用板材的厚度偏差，但最小不得小于0.5mm。3. 管道取用壁厚 管道取用壁厚是在計算壁厚的基礎上考慮一定對口裕量。外徑無縫管 在計算壁厚的基礎上考

14、慮一定的余量，圓整到管道壁厚系列。b. 焊接管 對于大口徑薄壁焊接管（如冷再熱蒸汽管道），對口余量應在外徑無縫管的基礎上適當加大，圓整到相應板材厚度系列系列。,,c. 內徑管 對于內徑管，對口裕量按下式計算： Sm＋0.5×（內徑偏差＋0.25） 考慮對口裕量后為取用最小壁厚。4. 管道壁厚計算中應注意的問題 1）計算公式中的管徑建議取最大直徑（內徑、外徑），考慮最大管徑正偏

15、差； 2）用于核算已有管道壁厚時，應取用實測的最大直徑（內徑或外徑）和實測的最小壁厚，此時，不需再考慮管徑偏差和壁厚偏差。 3）管徑偏差和壁厚偏差要符合所用管材相應的標準規(guī)定，不是特殊情況，不要嚴格限制偏差，否則會人為增加造價。 4）壁厚計算公式的適用條件為：Do／Di＜1.7。,5. 強度及嚴密性試驗1）強度試驗 強度試驗用于檢驗管子和附件的強度，一般采用水壓試驗；2）嚴密性試驗 管

16、道安裝完畢后，必須對管道系統(tǒng)進行嚴密性試驗，常用的方式有：水壓試驗、無損探傷3）水壓試驗要求a）水壓試驗壓力（表壓），應不小于1.5倍的設計壓力，且不得小于0.2MPa；b）水壓試驗用水溫度應不低于5℃，也不應高于70℃；c）水壓試驗用水水質，必須清潔且對管道系統(tǒng)材料的腐蝕性要??；d）對于奧氏體不銹鋼管道，水的氯離子含量不應超過25mg/L；,4）對于大型機組的主蒸汽管道、再熱蒸汽管道及其他大直徑管道的焊縫，可采用無損探傷代替

17、水壓試驗，無損探傷應滿足相關標準要求（超聲波、射線、磁粉、滲碳）。,七.管道附件選擇管道附件型式 1）法蘭 a）設計溫度300℃及以下且PN≤2.5，應選用平焊法蘭； b）設計溫度 大于300℃或PN≥4.0MPa，應選用對焊法蘭； c）所選法蘭應符合國家標準GB／T 9124的要求； d）油管道法蘭應選用對焊法蘭； e）油管道法蘭墊片不得采用橡膠、塑料和石

18、棉材料。 2）三通 a）不宜采用現(xiàn)場制作的單筋加強焊制三通； b）焊接三通應采用工廠加工，不應現(xiàn)場制作：,c. 主要管道三通形式按下表選用：,,,,3）彎管彎頭 a）PN≥6.3的管道，應采用中頻加熱彎管，也可采用符合國家標準（或行業(yè)標準）的彎頭； b） PN＜6.3的管道宜采用熱成型的彎頭； c）PN＜1.0，DN＜50的管道可采用冷彎彎管； d）縱縫熱成型彎頭宜用于

19、PN≤2.5的管道上； e）對于冷再熱蒸汽管道的大直徑彎頭，可采用高質量縱縫熱成型焊接彎頭。4）閥門 a）對于油系統(tǒng)管道閥門、與除氧器及給水箱直接相連接的管道閥門、給水泵進口閥門均應選擇鋼制閥門，不得采用鑄鐵閥門； b）調節(jié)閥不宜做關斷閥使用；,C）在下列情況下工作的閥門，需裝設動力操作裝置：◆ 按工藝需要，有控制聯(lián)鎖要求的閥門；◆ 需要頻繁啟閉或遠方操作的閥門；◆ 安裝在手動操作難以實現(xiàn)的位置的閥門；

20、◆ 扭轉力矩較大，或開關時間較長的閥門。2. 管道附件強度計算1）計算方法 彎管（彎頭）、異徑管、三通、封頭堵頭、法蘭等管件的強度計算按《火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定》（DL／T 5054－1996）附錄C中推薦的計算方法計算。2）注意事項◆ 對于彎管（彎頭）、異徑管和三通應控制其通流能力不小于連接直管的90％；,◆ 注意不同型式的管件所適用的計算方法如：擠壓三通強度計算應采用“壓力面積法”，鍛制三通和焊接三通的強度

21、計算應采用“面積補強法”；◆ 注意不同計算公式的適用范圍如：彎管（彎頭）的強度計算公式，為德國TRD301標準中的簡化計算公式。,八. 管道及管道附件的布置管道布置的基本原則1）管道走向宜盡量與廠房軸線一致；2）在水平管道交叉較多的區(qū)域（如；主廠房內），宜按管道走向劃定縱、橫走向的標高范圍，將管道分層布置；3）存在汽水兩相流的管道，介質流向由高向低時，宜先垂直走向，后水平布置；介質流向由低向高時，宜先水平走向，后垂直布置；

22、4）對于大容量機組的主蒸汽、再熱蒸汽或背壓機的排汽管道，如果管道數(shù)量為偶數(shù)時，應盡量采用對稱布置；5）管道與墻、梁、柱、設備間的凈空應滿足規(guī)定要求（見《管規(guī)》5.1.9～5.1.12條要求），注意冷、熱位移;6）管道跨越各類通道的凈空距離應滿足規(guī)定要求（《管規(guī)》5.14條）；,7）排汽管道的排汽出口離屋面（樓面、平臺）的高度，應不小于2500mm；8）各類水平管道的安裝坡度及坡向應滿足規(guī)定要求，注意汽輪機抽汽管道、汽輪機軸封蒸汽管

23、道的坡度和坡向要求；9）地溝內布置的管道為多層時，應將直徑小的、壓力高的、閥門多的布置在上面；10）地溝內布置管道的各種凈空要求應符合規(guī)定要求（《管規(guī)》5.1.19條）。2. 管道附件布置1）兩個成型管件連接時，中間宜設置一段直管，直管長度可按下列要求選?。?對于DN≥150的管道，不小于200mm； 對于DN＜150的管道，不小于150mm； 對于大直徑管，上述直管段應適當加長。,,,2.

24、在三通附近裝設異徑管時，對于匯流三通，異徑管應布置在匯流前的管道上；對于分流三通，異徑管應布置在分流后的管道上；3. 水泵進口水平管道上的偏心異徑管，應采用偏心向下布置（圖）；4. 閥門的布置要求 1）手動閥門應布置在便于操作、維護和檢修的地方，動力操作閥門應布置在便于維護和檢修的地方； 2）重型閥門和較大的焊接式閥門宜布置在水平管道上，且閥桿垂直向上；重型閥門應考慮檢修起吊措施； 3）地埋管道的閥門應設閥門

25、井； 4）水平布置的閥門，無特殊要求時，閥桿不得朝下； 5）閥門手掄的布置應符合規(guī)定要求（《管規(guī)》5.2.6條）（圖）；,6）手動閥門內不能在地面或樓面直接操作時，應裝設操作平臺； 7）存在汽、液兩相流的管系，調節(jié)閥的位置應盡量接近接受介質的容器，如果條件許可，調節(jié)閥應直接與接受介質的容器相連接。調節(jié)閥后的第一個轉向彎頭應改用三通連接，三通直通的一端加設封堵； 8）對于法蘭連接的閥門或鑄鐵閥門，應布置在應

26、力較小處； 9） 安全閥的布置 a. 對于主蒸汽和高溫再熱蒸汽管道上的安全閥，閥門應距上游彎管（或彎頭）起彎點不小于8倍管子內徑的距離；閥門出入口距上下游其他管件的距離也應不小于8倍管子內徑； b. 兩個或兩個以上安全閥布置在同一管道上時，其間距沿管道軸向應不小于相鄰安全閥入口管內徑之和的1.5倍；當兩個安全閥在同一管道斷面的周向引出時，其周向間距的弧長應不小于兩安全閥入口內徑之和；,c. 當安全閥排汽管道為開式

27、排放系統(tǒng)，且安全閥閥管上無支架時，安全閥布置應盡可能使入口管縮短，安全閥出口管的方向應平行于引出主管（或聯(lián)箱）的軸線； d. 在同一根主管（或聯(lián)箱）上布置多只安全閥時，應注意安全閥出口管的引出方向，考慮在安全閥的所有運行方式下，其排放作用力矩對主管的影響力求達到平衡；5. 流量測量裝置（流量孔板或噴嘴）前后應有一定長度的直管段，其直管段長度應滿足不同形式測量元件的要求；6. 蠕變測量截面的設置 1）高溫蒸汽管道蠕變測

28、量截面的設置應符合《火力發(fā)電廠高溫高壓蒸汽管道蠕變監(jiān)督規(guī)程》（DL／T 441－2004）的規(guī)定； 2）蒸汽溫度高于450℃主蒸汽管道和再熱蒸汽管道，應設置蠕變監(jiān)察段，監(jiān)察段應設置在靠近過熱器和再熱器出口聯(lián)箱的水平管段上實際壁厚最薄的區(qū)段，其長度為3000mm～4000mm；,3）監(jiān)察段上不允許開孔和安裝儀表插座，也不得安裝支吊架； 4）主蒸汽管道和再熱蒸汽管道的監(jiān)察段上應設置三個蠕變測量截面，測量截面應等間距設置；

29、 5）每個蠕變測量截面測點的數(shù)量 a. 外徑小于350mm的蒸汽管道，每個蠕變測量截面的蠕變測點至少應有4個（兩對），分布在兩相互垂直的直徑端點上； b. 外徑大于等于350mm的蒸汽管道，每個蠕變測量截面的蠕變測點至少應有8個（四對），分布在互相成45o的截面直徑的端點上。6. 關于雙閥的設置 對于PN≥4.0的疏水、放水、放氣管道應串聯(lián)設置兩道閥門。（注意設置兩道閥門的意圖）,十. 汽輪機防進水設計易

30、造成汽輪機進水的主要管道系統(tǒng) 1）主蒸汽管道系統(tǒng)； 2）再熱蒸汽管道系統(tǒng)； 3）汽輪機抽汽管道系統(tǒng)； 4）給水加熱器疏水管道系統(tǒng)； 5）汽輪機軸封供汽管道系統(tǒng)； 6）主蒸汽、再熱蒸汽減溫器噴水系統(tǒng)。 7）汽輪機旁路系統(tǒng)2. 汽輪機防進水系統(tǒng)設計注意事項 1）冷再熱蒸汽管道的所有疏水均應設置帶水位測點的疏水收集器，疏水收集器的直徑不得小于150mm（6英寸）;,2）汽輪機抽

31、汽管道應保證按汽流方向的疏水坡度不小于0.005,且疏水應單獨接入疏水擴容器或凝汽器； 3）汽輪機與汽封聯(lián)箱之間的軸封供汽管道應使疏水坡向聯(lián)箱，且最小坡度不得小于0.02；至汽封聯(lián)箱的外部供汽管道必須坡向供汽汽源，且坡度不得小于0.06； 4）對于回熱給水加熱器和抽汽系統(tǒng)，為防止汽輪機進水，系統(tǒng)設計時應滿足下列三項中的a和b或a和c的兩項組合： a. 加熱器殼體側應設自動疏水系統(tǒng)（正常疏水和事故疏水）；

32、b. 給水加熱器與汽輪機之間抽汽管道上的自動關斷閥； c. 進入加熱器殼體側和管側所有疏水管道上的自動關斷閥。,臥式容器要注意底部管口與基礎碰撞，接管如有低點應設排液點（藍線所示).,,返回,對于殼程可能產生凝液的換熱器的布置和管道布置應有利于凝液的及時排出。,返回,盡量避免在粱的高度范圍內設置管口和液位計穿越樓板。,,支管的位置應與支承粱保持必要的距離。,,大口徑彎頭或大半徑彎管易于支承粱發(fā)生碰撞。,返回,易堵介質管道的排液點