Особенности монтажа протяженных участков паропроводов и присоединения новых участков к существующим паропроводам

.

При эксплуатации ТЭС часто возникают ситуации, когда к существующему паропроводу нужно добавить новый участок или произвести монтаж протяженных участков труб. Именно таким способом проще всего обеспечить практические потребности ТЭС или повы­сить надежность паропровода. Поверочные прочност­ные расчеты новой паропроводной системы формаль­но выполняются, однако обычно в них не учитываются некоторые существенные особенности и поэтому они не отражаются в технической документации. В резуль­тате модифицированные паропроводы принимаются в эксплуатацию с неоптимальным распределением внут­ренних напряжений и уклонов, что может привести (а нередко и приводит) к:

трудностям регулировки нагрузки опорно-подвес­ной системы (ОПС);

необъяснимым, на первый взгляд, повреждениям элементов;

появлениям гидроударов в период пусковых опера­ций;

возникновению значительной температурной не­равномерности по периметру паропроводов и их пла­стической деформации.

Паропровод может находиться в нескольких со­стояниях: монтажном, холодном и рабочем. В монтаж­ном состоянии вся трасса трубопровода опирается на промежуточные монтажные крепления, при этом внут­ренние напряжения в паропроводе минимальны (в идеальном случае они имеют нулевые значения). В хо­лодном состоянии на паропровод действуют массовые распределенные и сосредоточенные нагрузки, а также реакции элементов опорно-подвесной системы. В этом случае внутренние напряжения обычно максимальны, а упругая ось паропровода наиболее деформирована.

В рабочем состоянии после реализации температур­ных расширений участков и уменьшения деформации оси внутренние напряжения в паропроводе снижаются до технически приемлемого уровня. Все эти состояния планируются при проведении проектных прочностных расчетов и будут автоматически осуществляться при правильном монтаже паропровода.

Замена одного участка паропровода другим (или монтаж нового участка) обычно выполняется так же, как при обычных ремонтах сварных соединений: упру­гие опоры паропровода ставятся на фиксаторы, произ­водятся разрезка и демонтаж старого участка и при­соединение нового. Затем фиксаторы снимаются, и считается, что модифицированный паропровод готов к эксплуатации, а внутренние силовые факторы соответ­ствуют проектным.

Для того чтобы прояснить, что же неверного в этой обычной практике, нужно рассмотреть состояние ос­тающегося в эксплуатации старого и вновь смонтиро­ванного участков паропровода до момента их соедине­ния в единую систему Старый участок паропровода находится в холодном, т.е. в наиболее напряженном и деформированном состоянии, а зона, в которой произ­водится стыковка участков, смещена от первоначаль­ного монтажного состояния на значение перемещений, сопровождающих переход паропровода из монтажного состояния в холодное. Чем более гибким является па­ропровод, тем больше эти перемещения.

Новый участок в момент стыковки находится в монтажном состоянии, т.е. внутренние напряжения в нем близки к нулю. Таким образом, исходное состоя­ние собранной воедино системы не будет соответство­вать проектной расчетной схеме, поскольку в послед­ней предполагается, что начальное состояние всего па­ропровода является монтажным. По существу, все про­деланные при таком способе монтажа операции можно образно представить как разрезку паропровода, встав­ку в него клинообразного участка и соединение кон­цов.

Полученная система после демонтажа блокирую­щих приспособлений приходит в состояние равнове­сия с нагрузками элементов опорно-подвесной систе­мы. Очевидно, что эти нагрузки, как и внутренние на­пряжения, обеспечивающие равновесие, будут отли­чаться от проектных значений. Для такого паропрово­да нагрузки опор могут быть приведены к проектным значениям только в одном из его состояний (холодном или рабочем). Однако, во-первых, эти нагрузки уже не будут отвечать проектному распределению внутрен­них силовых факторов, а, во-вторых, невозможно бу­дет добиться проектных нагрузок опор в обоих состоя­ниях паропровода — холодном и рабочем.

Кроме того (и это весьма существенно), поскольку оставленный в эксплуатации участок паропровода уже был смещен из своего монтажного состояния, очевид­но, что и планируемые уклоны трасс модифицирован­ного паропровода будут отличаться от своих проект­ных значений и, возможно, не в лучшую сторону. Та­ким образом, в холодном состоянии в новой системе возникает иное (непроектное) распределение внутрен­них силовых факторов и вместо ожидаемого повыше­ния надежности паропровода может произойти ее сни­жение.

Для иллюстрации рассматривается конкретная си­туация, возникшая на одной из ТЭЦ АО «Мосэнерго». На рисунке показан паропровод, проложенный от кот­ла до промежуточной неподвижной опоры, на котором требовалось заменить участки от котла до тройникового соединения (узел 3), а также обеспечить на этих участках требуемые значения уклонов к точке дрени­рования.

Следует отметить, что паропроводы котла, которые были смонтированы ранее (0325x38 мм), были более податливыми, чем паропроводы, которые предусмат­ривались в проекте замены (0325x50 мм). Кроме того, из-за неопределенности напряженного состояния сис­темы, вызванного ранее проведенной восстановитель­ной термообработкой, практически невозможно было оценить расчетным путем, какие полные перемещения из монтажного состояния в холодное и рабочее имело тройниковое соединение. Из этого следовало, что если поставить все пружинные опоры остающейся в