發(fā)電廠管道強(qiáng)度與布置

1、發(fā)電廠管道強(qiáng)度與布置,主要內(nèi)容：概述電廠壓力管道輸送介質(zhì)特點(diǎn)電廠壓力管道設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)管道的公稱壓力和公稱通徑管道直徑選擇及介質(zhì)流速直管壁厚計(jì)算管道附件選擇管道及管道附件的布置汽輪機(jī)防進(jìn)水設(shè)計(jì),一、概述2003年6月1日開始實(shí)施的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，把涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施共七類設(shè)備，定為特種設(shè)備并實(shí)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(shè)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(zhì)或可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作壓力高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體介質(zhì)，且公稱直徑大于25mm的管道” （見《條例》第88條）,,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒發(fā)的《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)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(gè)級(jí)別：GA類： GA1級(jí)

3、 GA2級(jí)GB類： GB1級(jí) GB2級(jí)GC類： GC1級(jí) GC2級(jí),二. 電廠壓力管道輸送介質(zhì)特點(diǎn)介質(zhì)的可燃易爆性－－火災(zāi)危險(xiǎn)性分類： GB 50016－2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中火災(zāi)危險(xiǎn)性分類：可燃?xì)怏w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(diǎn)火和燃機(jī)用的輕柴油屬于丙類可燃液體,2. 介質(zhì)的毒性 GB5044《職業(yè)性接觸毒物為害程度分級(jí)》中把毒物的危害程度分為四個(gè)級(jí)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(zhì)的腐蝕性 如：硫酸、鹽酸、氨水等4. 介質(zhì)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(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)GB 50049－94《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》DL 5000－2000《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL／T 5054－1996《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》DL／T 5366《火力發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)定》GB 50229－2

6、006《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》DL／T 715－2000《火力發(fā)電廠金屬材料選用導(dǎo)則》DL／T 438－2000《火力發(fā)電廠金屬監(jiān)督技術(shù)規(guī)程》DL／T 819－2002《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)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(diào)整導(dǎo)則》 DL／T 869－2004《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)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(shè)計(jì)》（2000版） DL／T 5204－2005《火力發(fā)電廠油氣管道設(shè)計(jì)規(guī)程》 GB 50016－2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB 50028－93《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》 CJJ 34－2002《城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)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(yàn)技術(shù)規(guī)程》 DL／T

8、776－2001《火力發(fā)電廠保溫材料技術(shù)條件》21. ASME B31.1－2004《動(dòng)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(jí)常用公稱壓力來表示，符號(hào)為PN，壓力等級(jí)系列應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《管道元件的公稱壓力》（GB 1048）的規(guī)定。 管道的參數(shù)等級(jí)也可用同時(shí)標(biāo)注設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)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(jí)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《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(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa； [σ]s－公稱壓力對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)值，是指鋼材在200℃時(shí)的許用應(yīng)力，MPa。 PN－公稱壓力。 電廠安裝設(shè)

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

11、。 對(duì)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(jì)算確定。 對(duì)于汽水兩相流體（如：加熱器疏水、鍋爐排污等）的管道，應(yīng)按《管規(guī)》中6.4節(jié)兩相流體管道的計(jì)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(zhì)流速（《管規(guī)》表3.1.2）,,,,六. 直管壁厚計(jì)算最小壁厚 對(duì)于承受內(nèi)壓的直管的最小壁厚，《管規(guī)》和《應(yīng)規(guī)》的規(guī)定基本相同。按直管外徑確定壁厚：

12、 按直管內(nèi)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(nèi)徑，取用最大內(nèi)徑，mm；Y－溫度計(jì)算對(duì)直管壁厚的修正系數(shù)；[σ]t－鋼材在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa；α－考慮腐蝕、磨損和機(jī)械強(qiáng)度要求的附加壁厚，mm；η－許用應(yīng)力的修正系數(shù)。2. 直管的計(jì)算壁厚 直管的計(jì)算壁厚公式：,,Sc－直管的計(jì)算壁厚，mm；C1－考慮壁厚負(fù)偏差的附加值，mm；

13、 壁厚負(fù)偏差的附加值C1外徑無縫管 式中： m－壁厚負(fù)偏差，％；按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)選取，如：GB5310、GB3087等。,b. 內(nèi)徑管 內(nèi)徑管的壁厚負(fù)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(jì)算壁厚的基礎(chǔ)上考慮一定對(duì)口裕量。外徑無縫管 在計(jì)算壁厚的基礎(chǔ)上考

14、慮一定的余量，圓整到管道壁厚系列。b. 焊接管 對(duì)于大口徑薄壁焊接管（如冷再熱蒸汽管道），對(duì)口余量應(yīng)在外徑無縫管的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大，圓整到相應(yīng)板材厚度系列系列。,,c. 內(nèi)徑管 對(duì)于內(nèi)徑管，對(duì)口裕量按下式計(jì)算： Sm＋0.5×（內(nèi)徑偏差＋0.25） 考慮對(duì)口裕量后為取用最小壁厚。4. 管道壁厚計(jì)算中應(yīng)注意的問題 1）計(jì)算公式中的管徑建議取最大直徑（內(nèi)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(shí)，應(yīng)取用實(shí)測的最大直徑（內(nèi)徑或外徑）和實(shí)測的最小壁厚，此時(shí)，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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不是特殊情況，不要嚴(yán)格限制偏差，否則會(huì)人為增加造價(jià)。 4）壁厚計(jì)算公式的適用條件為：Do／Di＜1.7。,5. 強(qiáng)度及嚴(yán)密性試驗(yàn)1）強(qiáng)度試驗(yàn) 強(qiáng)度試驗(yàn)用于檢驗(yàn)管子和附件的強(qiáng)度，一般采用水壓試驗(yàn)；2）嚴(yán)密性試驗(yàn) 管

16、道安裝完畢后，必須對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，常用的方式有：水壓試驗(yàn)、無損探傷3）水壓試驗(yàn)要求a）水壓試驗(yàn)壓力（表壓），應(yīng)不小于1.5倍的設(shè)計(jì)壓力，且不得小于0.2MPa；b）水壓試驗(yàn)用水溫度應(yīng)不低于5℃，也不應(yīng)高于70℃；c）水壓試驗(yàn)用水水質(zhì)，必須清潔且對(duì)管道系統(tǒng)材料的腐蝕性要?。籨）對(duì)于奧氏體不銹鋼管道，水的氯離子含量不應(yīng)超過25mg/L；,4）對(duì)于大型機(jī)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(yàn)，無損探傷應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)溫度300℃及以下且PN≤2.5，應(yīng)選用平焊法蘭； b）設(shè)計(jì)溫度 大于300℃或PN≥4.0MPa，應(yīng)選用對(duì)焊法蘭； c）所選法蘭應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 9124的要求； d）油管道法蘭應(yīng)選用對(duì)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(qiáng)焊制三通； b）焊接三通應(yīng)采用工廠加工，不應(yīng)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(yīng)采用中頻加熱彎管，也可采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)（或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）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(duì)于冷再熱蒸汽管道的大直徑彎頭，可采用高質(zhì)量縱縫熱成型焊接彎頭。4）閥門 a）對(duì)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(jìn)口閥門均應(yīng)選擇鋼制閥門，不得采用鑄鐵閥門； b）調(diào)節(jié)閥不宜做關(guān)斷閥使用；,C）在下列情況下工作的閥門，需裝設(shè)動(dòng)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(yuǎn)方操作的閥門；◆ 安裝在手動(dòng)操作難以實(shí)現(xiàn)的位置的閥門；

20、◆ 扭轉(zhuǎn)力矩較大，或開關(guān)時(shí)間較長的閥門。2. 管道附件強(qiáng)度計(jì)算1）計(jì)算方法 彎管（彎頭）、異徑管、三通、封頭堵頭、法蘭等管件的強(qiáng)度計(jì)算按《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL／T 5054－1996）附錄C中推薦的計(jì)算方法計(jì)算。2）注意事項(xiàng)◆ 對(duì)于彎管（彎頭）、異徑管和三通應(yīng)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(jì)算方法如：擠壓三通強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)采用“壓力面積法”，鍛制三通和焊接三通的強(qiáng)度

21、計(jì)算應(yīng)采用“面積補(bǔ)強(qiáng)法”；◆ 注意不同計(jì)算公式的適用范圍如：彎管（彎頭）的強(qiáng)度計(jì)算公式，為德國TRD301標(biāo)準(zhǔn)中的簡化計(jì)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(nèi)），宜按管道走向劃定縱、橫走向的標(biāo)高范圍，將管道分層布置；3）存在汽水兩相流的管道，介質(zhì)流向由高向低時(shí)，宜先垂直走向，后水平布置；介質(zhì)流向由低向高時(shí)，宜先水平走向，后垂直布置；

22、4）對(duì)于大容量機(jī)組的主蒸汽、再熱蒸汽或背壓機(jī)的排汽管道，如果管道數(shù)量為偶數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量采用對(duì)稱布置；5）管道與墻、梁、柱、設(shè)備間的凈空應(yīng)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(yīng)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(tái)）的高度，應(yīng)不小于2500mm；8）各類水平管道的安裝坡度及坡向應(yīng)滿足規(guī)定要求，注意汽輪機(jī)抽汽管道、汽輪機(jī)軸封蒸汽管

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

24、在三通附近裝設(shè)異徑管時(shí)，對(duì)于匯流三通，異徑管應(yīng)布置在匯流前的管道上；對(duì)于分流三通，異徑管應(yīng)布置在分流后的管道上；3. 水泵進(jìn)口水平管道上的偏心異徑管，應(yīng)采用偏心向下布置（圖）；4. 閥門的布置要求 1）手動(dòng)閥門應(yīng)布置在便于操作、維護(hù)和檢修的地方，動(dòng)力操作閥門應(yīng)布置在便于維護(hù)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(yīng)考慮檢修起吊措施； 3）地埋管道的閥門應(yīng)設(shè)閥門

25、井； 4）水平布置的閥門，無特殊要求時(shí)，閥桿不得朝下； 5）閥門手掄的布置應(yīng)符合規(guī)定要求（《管規(guī)》5.2.6條）（圖）；,6）手動(dòng)閥門內(nèi)不能在地面或樓面直接操作時(shí)，應(yīng)裝設(shè)操作平臺(tái)； 7）存在汽、液兩相流的管系，調(diào)節(jié)閥的位置應(yīng)盡量接近接受介質(zhì)的容器，如果條件許可，調(diào)節(jié)閥應(yīng)直接與接受介質(zhì)的容器相連接。調(diào)節(jié)閥后的第一個(gè)轉(zhuǎn)向彎頭應(yīng)改用三通連接，三通直通的一端加設(shè)封堵； 8）對(duì)于法蘭連接的閥門或鑄鐵閥門，應(yīng)布置在應(yīng)

26、力較小處； 9） 安全閥的布置 a. 對(duì)于主蒸汽和高溫再熱蒸汽管道上的安全閥，閥門應(yīng)距上游彎管（或彎頭）起彎點(diǎn)不小于8倍管子內(nèi)徑的距離；閥門出入口距上下游其他管件的距離也應(yīng)不小于8倍管子內(nèi)徑； b. 兩個(gè)或兩個(gè)以上安全閥布置在同一管道上時(shí)，其間距沿管道軸向應(yīng)不小于相鄰安全閥入口管內(nèi)徑之和的1.5倍；當(dāng)兩個(gè)安全閥在同一管道斷面的周向引出時(shí)，其周向間距的弧長應(yīng)不小于兩安全閥入口內(nèi)徑之和；,c. 當(dāng)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(shí)，安全閥布置應(yīng)盡可能使入口管縮短，安全閥出口管的方向應(yīng)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(shí)，應(yīng)注意安全閥出口管的引出方向，考慮在安全閥的所有運(yùn)行方式下，其排放作用力矩對(duì)主管的影響力求達(dá)到平衡；5. 流量測量裝置（流量孔板或噴嘴）前后應(yīng)有一定長度的直管段，其直管段長度應(yīng)滿足不同形式測量元件的要求；6. 蠕變測量截面的設(shè)置 1）高溫蒸汽管道蠕變測

28、量截面的設(shè)置應(yīng)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(yīng)設(shè)置蠕變監(jiān)察段，監(jiān)察段應(yīng)設(shè)置在靠近過熱器和再熱器出口聯(lián)箱的水平管段上實(shí)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(yīng)設(shè)置三個(gè)蠕變測量截面，測量截面應(yīng)等間距設(shè)置；

29、 5）每個(gè)蠕變測量截面測點(diǎn)的數(shù)量 a. 外徑小于350mm的蒸汽管道，每個(gè)蠕變測量截面的蠕變測點(diǎn)至少應(yīng)有4個(gè)（兩對(duì)），分布在兩相互垂直的直徑端點(diǎn)上； b. 外徑大于等于350mm的蒸汽管道，每個(gè)蠕變測量截面的蠕變測點(diǎn)至少應(yīng)有8個(gè)（四對(duì)），分布在互相成45o的截面直徑的端點(diǎn)上。6. 關(guān)于雙閥的設(shè)置 對(duì)于PN≥4.0的疏水、放水、放氣管道應(yīng)串聯(lián)設(shè)置兩道閥門。（注意設(shè)置兩道閥門的意圖）,十. 汽輪機(jī)防進(jìn)水設(shè)計(jì)易

30、造成汽輪機(jī)進(jìn)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(jī)抽汽管道系統(tǒng)； 4）給水加熱器疏水管道系統(tǒng)； 5）汽輪機(jī)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(jī)旁路系統(tǒng)2. 汽輪機(jī)防進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 1）冷再熱蒸汽管道的所有疏水均應(yīng)設(shè)置帶水位測點(diǎn)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(jī)抽

31、汽管道應(yīng)保證按汽流方向的疏水坡度不小于0.005,且疏水應(yīng)單獨(dú)接入疏水?dāng)U容器或凝汽器； 3）汽輪機(jī)與汽封聯(lián)箱之間的軸封供汽管道應(yīng)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(duì)于回?zé)峤o水加熱器和抽汽系統(tǒng)，為防止汽輪機(jī)進(jìn)水，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下列三項(xiàng)中的a和b或a和c的兩項(xiàng)組合： a. 加熱器殼體側(cè)應(yīng)設(shè)自動(dòng)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(jī)之間抽汽管道上的自動(dòng)關(guān)斷閥； c. 進(jìn)入加熱器殼體側(cè)和管側(cè)所有疏水管道上的自動(dòng)關(guān)斷閥。,臥式容器要注意底部管口與基礎(chǔ)碰撞，接管如有低點(diǎn)應(yīng)設(shè)排液點(diǎn)（藍(lán)線所示).,,返回,對(duì)于殼程可能產(chǎn)生凝液的換熱器的布置和管道布置應(yīng)有利于凝液的及時(shí)排出。,返回,盡量避免在粱的高度范圍內(nèi)設(shè)置管口和液位計(jì)穿越樓板。,,支管的位置應(yīng)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(zhì)管道的排液點(diǎn)