一、管系计算所需参数设计
1、管道设计压力:主蒸汽管道设计压力应取锅炉过热器出口的额定工作压力或锅炉大连续蒸发量下的工作压力,当锅炉和汽轮机允许超压5%运行时,应加上5%的超压值。
2、管道设计温度:主蒸汽管道的设计温度应取锅炉过热器出口蒸汽额定工作温度加上锅炉正常运行时允许的温度偏差,温度偏差值可取用5℃。
3、管道材料:根据工程详情,查询《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》、《高压锅炉用无缝钢管》等规范并结合类似机组设计经验,选择主蒸汽管道材料。
4、管道管径选择:根据DL/T5054-1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》,主蒸汽管道等主要管道的管径尺寸,宜通过优化计算确定。
5、管道支吊架设置:作为管道系统中的一个重要组成部分,介质反力、限制位移和防止振动等。所以,管道支吊架对管道的作用有承受重量、平衡在电厂管道设计时支吊架的合理布置和结构的正确选择,能改进管道的应力分布,管道运行并延长管道的使用寿命。
(1)支吊架间距
刚度条件:管道的一阶固有频率应大于1.5HZ,即单跨管道按照简支梁计算,其挠度值不应大于工程计算。
(2)管道元件结构特征参数
管道元件结构特征参数主要是指管系中各管道不锈钢管件的形状,结构特征以及是否为刚性件、膨胀节等。这些参数确定了管道系统的空间方向和相应的管道元件的尺寸和特性。
直管输入长度、直径以及壁厚。
弯管(Bend)对于弯管,输入直径、壁厚以及弯曲半径。
异径管(Reducer)分成若干直径递减的直管段输入。
三通(SIF&Tees)对于不锈钢三通,主要是确定平面内应力加强系数和平面外应力加强系数。
阀门和法兰(Rigid)阀门和法兰的输入项相同,需输入长度和重量。阀门和法兰通常被认为是刚性元件。
膨胀节(ExpansionJoint)按条件输入轴向刚度、弯曲刚度、扭转刚度等。(弯曲刚度、横向刚度由于两者之间有确定关系只能选择一种输入。)
6、管道应力分析的内容
管道应力分析有静力分析、动力分析两种:
其中静力分析包括:
(1)在压力和持续性荷载作用下进行一次应力计算一一避免塑性变形破坏;
(2)在管子热胀冷缩和端点附加位移等位移荷载作用下进行二次应力计算一一避免疲劳破坏;
(3)管子对设备作用力的计算一一避免作用力太大,设备正常运行;
(4)管道支吊架的受力计算一一为支吊架设计提供依据;
(5)管道上法兰的受力计算一一避免法兰泄露。
动力分析包括:
(1)对管道自振频率进行分析一一避免管道系统共振;
(2)对管道强迫振动响应进行分析一一控制管道振动及应力;
(3)对往复压缩机(泵)气(液)柱频率进行分析一一避免气柱共振;
(4)对往复压缩机(泵)压力脉动进行分析一一控制压力脉动值。
在分析相关应力情况后,包括管道的应力分类及管道校核的评判准则,根据电厂汽水管道设计规范确定主蒸汽管道计算所需要的参数,,在材料的许用应力范围内,同时应力大点一般在不锈钢弯头、三通及固定支架的地方,在管道设计时需关注,位移校核后也需达到规范标准,满足管道本身应力设计的要求,对于防止运行中的管道对与之相连设备造成破坏有重要作用。
在热电工程设计中,根据设计手册与规范,从运行性、灵活性、经济性、维修方便的角度考虑确定采用集中母管制系统并对主蒸汽系统进行设计,结合项目的主厂房设备布置及建筑结构情况,在遵循技术、经济性合理、维护方便的原则上,依据电厂管道设计行业标准对主蒸汽管道进行详细布置。