汽轮机管道的布置及质量控制

汽轮机管道的布置及质量控制

申海冰

（中国能源建设集团西北电力建设第三工程有限公司陕西省咸阳市712021）

摘要：如果设计不当，管道对汽轮机的作用力超过了汽轮机实际所能承受的范围，则机壳会发生变形、移位等，进而影响定子与转子的同心和间隙，导致机组剧烈振动，甚至被迫联锁停车。本文首先分析了汽轮机管道总体布置原则，进而对汽轮机管道的布置做出了一些简单的探讨，最后，提出了几条汽轮机管道质量的控制方法。

关键词：汽轮机；管道布置；质量控制

引言

由于汽轮机属于高速的转动机械，受力敏感，与其相连的管道设计应满足汽轮机管嘴所允许承受的力和力矩，否则将影响汽轮机的安全运行。汽轮机是精密复杂的机器，布置管道时不得妨碍机体的检修，根据机器的特点，汽轮机的蒸汽管道、疏水管道等管道布置均有一些特殊要求。

一、汽轮机管道总体布置原则

汽轮机的主要接管有进气、抽气、排气、漏气等管道。蒸汽管道的直径、温度、壁厚、材质等都对汽轮机管嘴受力产生影响。因此，在管道设计中保证足够的管道柔性是减小工作状态下管道对汽轮机管嘴的推力和力矩最有效的办法。在规划管道布置时应考虑管道支架生根及所需的空间。汽轮机进出口管道走向应能通过柔性来吸收管道的热位移和管嘴的附加位移，但设计大柔性管道往往是不易做到的，因为加大管道柔性通常需要更多的弯头和较大的拐弯，这会受到厂房空间的限制，另外也易于引发其它问题，比如压力降损失增大、管道容易振动、施工费用和材料费用增加等，因此管道设计还需要利用支吊架特别是限位架来控制和重新分布管道变形与位移，达到减小管道对汽轮机热胀力与力矩的目的。

由于蒸汽轮机的管道位移较大，其各管道应分开布置，如必须并排或交叉布置时，应保证足够的间距，一般不应小于200mm。为便于操作汽轮机进出口的切断阀和疏水阀应尽可能的集中布置，各管道布置均不应妨碍检修及操作。

二、汽轮机管道的布置

（1）为了保证蒸汽进入汽轮机前保持参数稳定、准确，一般要在主汽阀前接一个带阀门的分支管引至室外放空，并设消音器。这也就是我们所说的“暖管线”。需要注意的是，暖管线应尽量从靠近嘴子处引出，这样才能达到效果。

（2）背压式汽轮机在入口管道上要设置安全阀。其作用是防止背压过高，影响出口安全。出口排汽温度若高于蒸汽管网温度时，应在排气管上设置减温器，这样经过减温的蒸汽在排至管网时才不会影响系统管网对其它装置的正常送汽。

（3）汽轮机的进汽、排汽管道的低点要设排凝，以防止将凝结水带入汽轮机，造成叶片的损坏。另外，在主汽门、汽轮机机壳以及轴封处均应设置排凝结水管道。

（4）汽轮机在高温下运行，开机前应对机壳、转子进行预热。主蒸汽管道上的切断阀应设预热旁路阀。

（5）靠近汽轮机进口管嘴的管道上应设置一个可拆卸的带法兰短节，以便在试运前安装吹扫临时管道。

（6）凝汽式汽轮机出口管道，其排气管不得设置阀门。如果采用水冷凝器，汽轮机出口与冷凝器入口直连，中间设波纹管补偿器。如果采用空冷器的冷凝方式，空冷器应靠近汽轮机布置，排气管道应短而直。由于冷凝器在真空状态下工作，凝结水泵的安装位置与标高应充分考虑泵的汽蚀余量的要求。

三、汽轮机管道质量控制措施

1、管道安装质量控制

（1）管子、附件、阀门应经检验合格，清理干净。

（2）管道水平段的坡向、坡度应符合设计要求。

（3）管子坡口的形式、尺寸按图纸确定。坡口及内、外壁范围内油漆，污垢、锈迹应清除干净，显出金属光泽。各管段对口时纵向焊缝相互错位应该符合要求，对口应平直，折口偏差在允许范围内。

（4）阀门按介质流向确定安装方向，保持关闭，自然连接，不得强行对接或承受外力。其传动装置应灵活有效，手轮不能向下。

（5）法兰安装前，应对法兰密封面及密封垫片进行外观检查，不得有影响密封性能的缺陷。

（6）法兰连接时应保持平行，偏差不大于法兰外径的1.5‰，且小于2mm，不得用强紧螺栓的方法消除歪斜。

（7）支吊架应严格按图纸安装，间距符合规范要求。

2、管道的试验和清洗

（1）严密性试验应采用水压试验，水质应洁净，空气应排尽，压力按图纸规定。应检查的部位不得涂漆。压力达到试验压力后保持10min，再降至工作压力，全面检查。除泵或阀门填料外均不得有渗水或泄漏痕迹。如发现渗漏，降压消除缺陷后再试验。

（2）为清除管道污垢和杂物，应进行清洗，先将止回阀芯拆除、放好，待清洗结束后复原。放水管接入排水井中，其截面积不小于被冲洗管的60%。用澄清水以水泵能达到的最大流量进行连续作业，至出口处的水色、透明度与入口处目测一致为合格。

3、压力试验控制

（1）压力试验前的准备：①压力试验前按工艺技术要求对相关试压人员进行安全和技术交底；②确保压力试验相关设备、压力表等完好，场地符合规定要求，相关人员到齐；③做好压力试验过程的安全防护措施。

（2）进行管道部件的压力试验时，操作人员必须严格按批准的工艺要求执行试验，（项目）压力试验质量控制工程师负责压力试验全过程的监督控制。

（3）试验时应装2只1.6级压力表（压力表必须经具备国家认定资质的检定单位检验合格，且在检定有效期内），量程为试验压力的1.5~2倍。

（4）压力管道水压试验前应具备试验条件，在自检、预检、正式检查认定具备条件后方可进行，水压试验结束后做好压力管道保养措施。在进行阀门水压试验前，操作人员要将工件、产品内部清理干净，打压前应将内部空气放尽，试压完毕应将体腔内的积水排除干净，并分类妥善存放。

（5）通常，进行水压试验时，水压应按工艺规定的升降压速度缓慢升降，当水压上升到工作压力时，应暂停升压，检查有无漏水或异常现象，然后再升到试验压力，压力管道在试验压力下保持20min，然后降到工作压力进行检查。检查期间压力应保持不变。

（6）一般水压试验应在周围环境气温高于5℃时进行，低于5℃时必须采取防冻措施，水压试验用的水应保持高于周围露点的温度以防止锅炉表面结露，但水温度也不宜过高否则会引起汽化和过大的温差应力，一般控制在20~70℃。对合金钢受压元件的水压试验，水温应高于该钢种的脆性转变温度。进行奥氏体受压工件水压试验时，要控制水中氯离子含量不超过5x10-5，如果不能满足该条件，应在水压试验后立即将水渍去除干净。

（7）压力试验检查员应填写桩力试验监控记录》（质量记录单），检验压力管道水压试验是否符合惬力管道安全技术监察规程》的规定：在受压元件金属壁和焊缝上没有水珠和水雾；当降到工作压力后胀管口处不滴水珠；水压试验后，没有发现残余变形。符合以上要求就可以认定试验结果为合格，试验合格后出具《水压试验签证》，并由相关监检人员在报告上签字确认。

结语

汽轮机是石化装置中的贵重设备，且关系到整个装置的正常运行，在设计中要给予高度重视。在设计中配管设计人员要和应力分析人员紧密结合，以找到满足工艺要求，走向合理、运行安个的管道布置方案。只要我们严格遵守设计规定并根据以往的上程经验仔细分析，开上中常发生的机组振动乃至联锁停机等问题都是可以避免的。

参考文献

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