汽轮机导汽管设计.pdf

解決盲
工芝/工/嘏目/断/論/维/改造 SOLUTION
汽轮机导汽管设计
毕春媚
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,哈尔滨150046
摘要:从管道的布置形式,与设备的连接形式,管道规格及弯管半径的选择,硫水系统、管道的焊接,管道的冷拉与安
装,支吊架设置等方面介绍了汽轮机导汽管的设计过程,并对管道的应力管道的端点推力等进行了计算。
关键词:汽轮机;导汽管
中图分类号:TK269
文献标志码:B
文章编号:1002-2333(2014)03-0227-02
1管道的布置
的法兰相配合,通过螺栓紧固连接。管道中各管段间、管
管道的布置要根据连接设备的接口位置及现场周围段与法兰、管段与汽缸的连接都采用焊接结构形式。由于
的情况进行综合考虑,合理布置。由于管道内蒸汽温度较管道壁厚不同,采用的焊接坡口形式有所不同,一般来说
高,管道保温层较厚,因此管道的周围要有合适的空间,对于200MW等级以下机组,进汽参数最高达到超高压,
以满足周围设备的布置及人员通行的需要。
导汽管管道壁厚较薄,焊接坡口常采用V型,如图1所
管道的布置原则有如下两点:
示;对于300MW等级以上机组,进汽参数一般为亚临界
1)按连接设备及周围环境尽可能简单合理地布置管直至达到超超临界,导汽管管道壁厚较厚,在保证焊接强
道并适当设置拐弯结构来吸收管道的膨胀变形;
度的前提下为了减少焊接量,焊接坡口常采用U型.如图
2)核算管道端点推力,确保端点推力在合适的范围2所示。
内。若推力偏大,可以适当改变布置,增大管道的柔性,从
而降低端点推力。
2管道与设备连接形式
导汽管管道要有严格的密封性,因此管道与设备间
的连接要有合适的结构形式。一般地,不需拆装的连接位
置都应采用焊接结构形式,即与阀门间的连接都采用焊20/
最小值
R3R5?
接结构形式,与汽缸下半部连接也采用焊接结构形式,与
汽缸上半部连接则采用法兰连接形式。法兰的选择尽量
图2300MW等级以上导汽管焊接坡口
采用标准件(国标件或厂标件),若选不到标准法兰,可以
参考标准法兰结构进行专门设计,管端的法兰与设备端3管道规格选择
3.1管径的计算
根据管道内所通过的蒸汽流速来计算管径。
d=594.5vG/W
(1)
式中:c为蒸汽比容,mkg(额定工况下的比容);G为蒸
汽容积流量,10mh;为管道内蒸汽流速,按60m/s执
行:d为管道内径,mm
垂直管段焊接加工示意图
3.,2壁厚的计算
3.2.1直管段的壁厚
在设计压力(即额定压力)和管道材料已知的前提
下,管道所需壁厚,包括力学强度的裕量,不应小于按下
式确定的厚度值。
.=[ 1D2SEA+ IXA
2)
2(SE+PY-P)
式中:为所需的壁厚,mm;P为设计内压力(表压),
水平管段焊接加工示意图
kPa;d为管子内径,m:SE为在设计温度下材料最大
图1200MW等级以下导汽管焊接坡口
许用应力,kPa;A为制造误差补偿系数,根据经验规定
机械工程师2014年第3期227
決盲亲
Secutor工芝/エ/眼目/画//维/改世
为1.143;A为附加壁厚,mm,取值见表1(其中包括了达到的弯管半径,通过公司外协部门联系弯管厂家,取
用以补偿机械接头中由于加工螺纹或开槽等所减小的得弯管厂家的书面确认,即可将该弯管半径落实到图
壁厚,并对管子提供足够的力学强度。注意将表中英寸纸中;
转化为mm);y为温度对计算管子壁厚公式的修正系
2)采用弯头通过焊接来连接两段直管。无论采用何
数,其值见表2。
种弯头,都应注意内径、壁厚应与直管段相当。
表1附加壁厚
5疏水系统
管子公称通径in0.125-075010002-0
0002.500-3.5
汽轮机蒸汽管道在机组启动和停机时,都会有凝结
平口端附加壁厚im
0.065
水产生。为了避免机组运行时由于管道内积水而造成受
螺纹端附加壁厚im0.065
00696
0.1000
热不均或热应力集中,必须及时将水输送出去。蒸汽管道
表2修正系数y值
的疏水口一般设置在管道的最低位置,管道上开孔,并焊
温度/下
≤90095010001050110011501200≥1250
接接头,由此将水疏出。
品度/
≤482510538566
621649≥677
接头大小由疏水量的多少进行选择。疏水量由下式
铁素体钢修正系数y0.40.50.707
0.70.70.7
求得:
21.07xWx△t
(3)
奥氏体钢修正系数y0.40.40.4040.50.7070.7
rxn
镍合金UNSN8800
式中:Q为硫水量,kgh;W为管道重量,kg;Ar为蒸汽与
N0880851修正040404040404050.7室温(一般取20℃)的温差,℃;r为汽化潜热,kJkg;N为
系数y
暖管时间,min(一般取3min)
注:a表中温度区间在50F(27.8℃)之间的y值可用内插法求得;
疏水量求得后,利用式(1)可以求出疏水管径,水流
b.对于铸铁和非铁基金属材料,y等于04
速取为1~15ms,疏水接头的大小应与疏水管径匹配。疏
表3弯管壁厚的选择
3.,2.2弯管壁厚
水接头的材料也应与主管道匹配,接头与管道采用焊接
弯曲半径弯管弯制前直管的最小厚度
为补偿弯制过连接,管道在水压试验后,要去掉接头封头(200Mw等级
≥6倍管径
1.06n
程中弯管外侧受拉以下机组)或钻通疏水孔(300MW等级以上机组),加工
5倍管径
的减薄量,弯制弯好焊接坡口。
4倍管径
管用的直管厚度应6管道的分段及焊接
3倍管径
1,25n
不小于表3规定的
为了加工、运输、安装方便,一根导汽管往往分几个
注:a.对于弯曲至中问弯曲半径的弯管,数值。
允许采用内插法;htn由式(2)确定
管段,有直管、弯管,直管段可以适当长些,一般不宜超过
3.2.3管子的计算8m(主要是考虑到订货长度);由于管道弯制时的需要,弯
壁厚和取用壁厚
管段两端必须有一段直管,长度一般应为≥1.5D。,但随着
按照表3得到的弯制前直管的最小厚度定义为管道工艺手段的进步,目前可以做到直段150-200mm。管段
的计算壁厚,计算壁厚即为图样中规定的最小壁厚。任何之间采用焊接形式。
情况下,管子的取用壁厚均不得小于管子的计算壁厚。7水压试验及管道冷拉量
4弯管半径的选择
为了对管道进行强度校核,各管段在制造厂内需进
管道的材料及规格确定后,可以查得对应的弯曲半行水压试验。考虑常温条件与工作条件的差别,规定常温
径。但由于同一规格不同材料的管道弯管半径不相同,而下试验压力取工作压力的1.倍,并保证达到试验压力后
表4允许最小弯曲半径且同一外径的管道会对应保持10min
材料弯制方法最小弯曲半径不同的壁厚,由于壁厚不
管道的安装都有冷拉量,冷拉量是通过以下两种办