Page 70 - 理化检验-物理分册2023年第一期

刘 明, 等: 某电厂汽包分散下降管恒力吊架故障原因

表1 下降管的设计参数
外径×壁厚 / 设计 设计
管道名称 材料
( mm×mm ) 压力 / MPa 温度 / ℃
集中下降管 558.8×55 SA106C钢 18.773 361.0
分散下降管 325×30 SA106C钢 18.773 361.0

两根分散下降管左右对称布置, 每根管道上布
置有1组弹簧吊架、 2组恒力吊架, 现场检查显示所
有恒力吊架的冷、 热态均指示向上卡死( 见图1 ), 管
道在对应吊点处的竖直向位移为 0 , 与管道热膨胀

设计的计算位移不符。
图1 恒力吊架冷热态指示状态
2 吊架载荷性能测试
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所示, 可见2 , 3 恒力吊架的恒定度均超过 DL / T
选取 炉 右 侧 分 散 下 降 管 上 的 3 组 吊 架, 用 1113 — 2009 《 火力发电厂管道支吊架验收规程》 要

MP10-A 型载荷位移测试仪进行现场载荷性能测 求, 其中 2 , 3 恒力吊架的载荷 - 位移曲线如图 2
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试, 3组吊架的设计型号及主要性能测试结果如表2 所示。
表2 3组吊架设计型号及主要性能测试结果
编号 吊架型号 主要性能指标 标准要求

1 单拉杆弹簧吊架 TD90C19 ( -45 / 44095 ) 弹簧刚度为260.2N / mm 弹簧刚度为277.0N / mm
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2 单拉杆恒力吊架 LHC43-110 / 44796X-M48 恒定度为12.7% 恒定度≤6%
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3 单拉杆恒力吊架 LHB53-140 / 85329X-M64 恒定度为7.7% 恒定度≤6%
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图2 2 , 3 恒力吊架的载荷 - 位移曲线
考虑到吊架的冷、 热态均指示向上卡死, 初步 点处的竖直向热位移为0 , 管道的热膨胀量完全被
怀疑吊架选型过大, 吊架载荷超过管道在吊架处 吊架间的弯管吸收。
的吊点力, 因而拆除2 , 3 恒力吊架, 在原吊点处
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用手拉葫芦及载荷传感器吊挂管道, 并保持管道 3 有限元仿真分析
高度不变, 测量管道的实际吊点力, 测试结果显 3.1 计算模型

示: 2 恒力吊架的吊点力为 38.1kN , 3 恒力吊架 根据管道的实际尺寸及布置形式, 建立炉左侧
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的吊点力为58.9kN 。利用 CAESARII软件进行 分散下降管的三维有限元模型, 并划分网格, 全部采

管道吊架选型计算, 计算得到1 , 2 , 3 吊架吊点 用六面体单元, 沿管道壁厚方向划分3层单元, 整个
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的冷态载荷分别为35646 , 37202 , 59312N , 计算 模型共划分58752个单元, 利用弹簧单元模拟吊架

结果和实际吊点力的测试结果相符, 说明实际吊 载荷, SA106C钢材料的计算参数如表3所示, 有限
架选型远大于吊点力, 造成管道无法拉动吊架, 吊 元模型如图3所示。
表3 SA106C钢材料的计算参数
管道状态 温度 / ℃ 密度 /( k g · m -3 ) 弹性模量 / GPa 泊松比 热胀系数 / K -1 许用应力 / MPa
冷态 20 7850 201.0 0.3 11.5×e -6 137.8

热态 361 7850 176.2 0.3 13.64×e -6 129.7

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