汽輪機(jī)房工藝設(shè)計(jì)

1、1,全國勘察設(shè)計(jì)注冊公用設(shè)備工程師動力專業(yè),劉文毅,第五章 汽輪機(jī)房工藝設(shè)計(jì),2,一、發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng),第一節(jié) 發(fā)電廠熱力系統(tǒng),1、發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的擬定,1)組成,熱力系統(tǒng)組成：鍋爐本體汽水系統(tǒng)、汽輪機(jī)本體熱力系統(tǒng)、機(jī)爐間連接管道和全廠公用汽水系統(tǒng) 原則性熱力系統(tǒng)：鍋爐、汽輪機(jī)和以下各熱力系統(tǒng)組成：蒸汽系統(tǒng)、給水回?zé)峒訜岷统跗飨到y(tǒng)、補(bǔ)充水引入系統(tǒng)、軸封汽及其它廢熱回收系統(tǒng)，熱電廠還有對外供熱系統(tǒng),主要表明熱力循環(huán)的特

2、征，體現(xiàn)機(jī)爐之間關(guān)系及向外供熱情況,3,2）編制步驟,初步可行性研究、可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì),（1）確定發(fā)電廠形式及規(guī)劃容量,（2）選擇汽輪機(jī) 凝汽不超4臺，供熱不超6臺，有常年持續(xù)穩(wěn)定熱負(fù)荷選背壓式，熱負(fù)荷變化大宜選抽凝式,（3）繪制原則性熱力系統(tǒng)圖,（4）進(jìn)行發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計(jì)算 熱平衡,（5）選擇鍋爐 凝汽電廠宜一機(jī)配一爐，108-110%汽機(jī)，熱電廠因熱負(fù)荷，兩爐配一機(jī)、三爐配兩機(jī),4,（6）選擇熱力輔助設(shè)備

3、,（7）熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算,2、發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的舉例,5,二、發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng),1、發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng)概念,不同運(yùn)行工況下的所有系統(tǒng)，以此全面顯示該系統(tǒng)安全、可靠和靈活性，含實(shí)際所有（運(yùn)行和備用）設(shè)備、管線和閥門。 一般包括：主蒸汽系統(tǒng)、回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)、主凝結(jié)水系統(tǒng)、補(bǔ)充水系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、廠內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和鍋爐啟動系統(tǒng)等,6,2、主蒸汽系統(tǒng),1）主蒸汽系統(tǒng)形式,單元制：大機(jī)組，系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)、方便、可靠，但

4、靈活性差,母管制：中小機(jī)組切換母管制：機(jī)爐一一對應(yīng)，最靈活、可靠，經(jīng)濟(jì)性差分段母管制：較靈活、可靠性差，經(jīng)濟(jì)性差,鍋爐至汽機(jī)進(jìn)口，并包括各輔助設(shè)備的支管系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)等,7,2）主蒸汽溫度偏差、壓力損失及管徑優(yōu)化,3）主蒸汽系統(tǒng)全面性熱力系統(tǒng) 考慮汽輪機(jī)啟動過程中暖缸、輔助供汽，新機(jī)組投運(yùn)等加熱用汽,8,3、給水系統(tǒng)及給水泵的配置,1）給水系統(tǒng)形式,單元制：大機(jī)組，系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)、方便、可靠，但靈活性差,分段母管制：安全可靠性高

5、，閥門較多、系統(tǒng)復(fù)雜、耗鋼材、投資大，中、低壓小容量電廠，或給水泵容量與鍋爐容量不配合,切換母管制：有足夠可靠性，運(yùn)行靈活,9,2）給水泵,定速泵：小機(jī)組母管制，定壓運(yùn)行節(jié)流損失大,調(diào)速泵：大機(jī)組，經(jīng)濟(jì)安全,3）給水系統(tǒng)的全面性熱力系統(tǒng)及運(yùn)行 給水操作臺調(diào)節(jié)，主回路、啟動回路切換，高加有旁路，減溫水，放水放氣等,10,4、回?zé)嵯到y(tǒng)的全面性熱力系統(tǒng),1）回?zé)嵯到y(tǒng)特點(diǎn),熱力除氧器：以回?zé)岢槠訜岢ソo水中溶解氣體，可匯集主凝結(jié)水、補(bǔ)充

6、水、疏水、生產(chǎn)返回水、鍋爐連續(xù)擴(kuò)容蒸汽、汽機(jī)門桿漏汽等各項(xiàng)汽水流量，并保證給水品質(zhì)及給水泵安全,高加、低加：表面式加熱器除氧器：加熱和除氧，混合式加熱器,11,（2）防止除氧器超壓爆破 主要壓力容器質(zhì)量可靠，運(yùn)行方面：嚴(yán)格防止壓力高蒸汽進(jìn)入；安全閥應(yīng)每年校驗(yàn)，每季試排汽；壓力調(diào)整器必須投入自動，不得將汽源電動門拆除“自保持”作調(diào)整門用，每5年做一次整體水壓試驗(yàn)等,2）除氧器的運(yùn)行（1）運(yùn)行 小機(jī)組定壓溶氧量：排氣閥開度，主凝

7、結(jié)水流量、溫度，補(bǔ)水、疏水，抽汽等汽壓：抽汽量水溫：飽和溫度水位：自動調(diào)整避免過高或過低,12,5、全廠公用汽水系統(tǒng),1）公用輔助蒸汽系統(tǒng),機(jī)組啟動，用于汽機(jī)汽封系統(tǒng)、除氧器加熱、燃油加熱、鍋爐下聯(lián)箱；運(yùn)行，燃油加熱、燃油霧化、各加熱、采暖等,13,2）工業(yè)水系統(tǒng),向電廠主廠房內(nèi)及主廠房附近的輔助機(jī)械和冷卻器、冷油器等裝置連續(xù)不斷的供給冷卻水,要求：（1）應(yīng)有可靠水源，具有獨(dú)立的供、排水系統(tǒng)，碳酸鹽硬度<5mol/m3,pH

8、值應(yīng)6.5～9.5, 轉(zhuǎn)動機(jī)械軸承冷卻水，懸浮物含量<100g/m3,（2）充足淡水不需處理，開式。需處理或節(jié)約，閉式或開、閉結(jié)合。,（3）母管制，水泵宜用一臺備用,（4）揚(yáng)程：考慮靜壓差，流動損失，裕量,（5）用水點(diǎn)排水：自流排水或自流排水與壓力排水相結(jié)合。如自流應(yīng)通過漏斗接入母管，引至排水溝或回水池等,14,3）全廠疏放水、放氣系統(tǒng),（1）疏放水系統(tǒng)：疏泄和收集全廠各類疏放水、回收鍋爐鍋筒和各種箱體（如除氧水箱）的溢水，以及設(shè)

9、備停用檢修時排放的水質(zhì)合格的水而設(shè)置。包括：疏水?dāng)U容器、疏水箱和疏水泵等。,（2）放氣系統(tǒng)：管道、熱力設(shè)備高處的放氣管道,15,4）汽網(wǎng)的供汽系統(tǒng)及設(shè)備,（1）供汽方案：減壓減溫后直接供汽排汽或抽汽直接供汽增壓后直接供汽,（2）減壓減溫器：降低蒸汽壓力和溫度,（3）基本熱網(wǎng)加熱器：整個采暖期投運(yùn)，承擔(dān)基本熱負(fù)荷,（4）尖峰熱網(wǎng)加熱器：采暖期最冷幾天，承擔(dān)尖峰熱負(fù)荷,16,6、發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng),單抽25MW一級調(diào)整抽汽供基本熱

10、網(wǎng)加熱器,17,三、凝汽式發(fā)電機(jī)組的總效率,1、鍋爐中能量損失,鍋爐效率ηb大型>90%,中、小型85-90%。,2、主蒸汽管道的散熱損失,產(chǎn)生鍋爐出口和汽機(jī)入口焓差,管道效率95-97%,,3、汽輪機(jī)中能量損失,內(nèi)部損失用相對內(nèi)效率，外部損失用機(jī)械效率表示,4、冷源損失,汽輪機(jī)絕對內(nèi)效率表示,熱效率ηt只能到40-45%,中、小型30-35%。,18,5、發(fā)電機(jī)中能量損失,發(fā)電機(jī)效率ηg，可達(dá)97-98%。,6、凝汽式發(fā)電機(jī)組的

11、總效率,中、小型約30%,19,一、除氧器,第二節(jié) 熱力系統(tǒng)主要設(shè)備選擇,容量:與鍋爐匹配,每臺鍋爐一臺,總出力:按系統(tǒng)全部鍋爐額定蒸發(fā)量的給水量確定,每臺機(jī)組一臺除氧器,除氧水箱容量:35t/h以下20-30min額定蒸發(fā)量, 65t/h以上10-15min額定蒸發(fā)量,除氧器布置高度:保證給水泵不汽蝕,大氣式6-7m,中壓11-13m,20,二、給水泵,2、揚(yáng)程：鍋爐額定蒸發(fā)量時，從除氧器水箱出口到省煤器進(jìn)口總阻力，加20%裕量；加

12、鍋筒水位與除氧器給水箱水位靜壓差；加省煤器入口進(jìn)水壓力；減除氧器工作壓力,1、容量和臺數(shù):應(yīng)有一臺備用，其它應(yīng)能保證給水并有10%裕量。,三、減壓減溫器,2、容量：作為工業(yè)抽汽備用時，等于一臺最大汽輪機(jī)最大抽汽量或背壓排汽量,1、作用：熱電站作為抽汽機(jī)組事故時備用或作為尖峰負(fù)荷時調(diào)峰，中小供熱機(jī)組，作為廠用蒸汽熱源,21,四、疏水?dāng)U容器,1、容量:應(yīng)考慮各種不同參數(shù)的管道在不同運(yùn)行方式下的疏水量，總疏水量包括主蒸汽管道啟動疏水、機(jī)組暖管

13、疏水和點(diǎn)火管道疏水等,五、熱網(wǎng)加熱器,1、基載熱網(wǎng)加熱器：不設(shè)備用，但在停用一臺時，其余能滿足60%-75%季節(jié)性熱負(fù)荷需要。,2、峰載熱網(wǎng)加熱器或熱水鍋爐：應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷性質(zhì)、供熱距離、當(dāng)?shù)貧庀髼l件和熱網(wǎng)系統(tǒng)具體情況，綜合研究確定。一般熱網(wǎng)水泵、熱網(wǎng)凝結(jié)水泵和熱網(wǎng)補(bǔ)水泵都不少于兩臺，一臺備用,22,一、概述,第三節(jié) 供熱機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo),治理大氣污染、提高能源綜合利用率,總熱效率=[（供熱量+供電量×3600kJ/(kW.h

14、))/(燃料總消耗量×燃料單位低位熱值)]×100%,全年應(yīng)大于45%,二、熱電聯(lián)產(chǎn)的總熱效率,熱電比=[(供熱量/供電量×3600kJ/(kW.h))]×100%,三、熱電聯(lián)產(chǎn)熱電比,5萬kW以下機(jī)組,全年應(yīng)應(yīng)大于100%,23,按熱量法,供熱量占鍋爐有效熱量百分率,四、熱電成本分?jǐn)偙?電熱比=熱化發(fā)電量/供熱量,五、熱化發(fā)電率,機(jī)組性能指標(biāo),24,一、概述,第四節(jié) 發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì),根據(jù)熱

15、力系統(tǒng)和布置條件進(jìn)行,主蒸汽管道:過熱器出口額定壓力或鍋爐工作壓力,1、設(shè)計(jì)壓力,定速給水泵出口管道：最高揚(yáng)程對應(yīng)壓力和泵進(jìn)水側(cè)壓力之和,低壓給水管道：除氧器額定壓力和最高水位水柱靜壓之和,非調(diào)整抽汽管道,加熱器疏水管道:最大計(jì)算抽汽壓力1.1倍,≥0.1MPa,調(diào)整抽汽、背壓機(jī)排汽管道、減壓裝置后蒸汽管道:最高工作壓力,25,凝結(jié)水泵入口側(cè)管道:泵入口中心線至汽機(jī)排汽缸接口平面水柱靜壓， ≥0.35MPa；出口側(cè)：揚(yáng)程對應(yīng)壓力和進(jìn)口側(cè)

16、壓力之和,鍋爐排污管道：定期排污膨脹閥前≥鍋筒安全閥最低整定壓力與鍋筒最高水位至管道連接點(diǎn)水柱靜壓之和；連續(xù)排污膨脹閥前≥鍋筒安全閥最低整定壓力；閥后不會引起管內(nèi)壓力升高時，設(shè)計(jì)壓力：鍋爐壓力1.750-4.150MPa，?。?750MPa,鍋爐壓力4.151-6.200MPa，取2.750MPa,給水再循環(huán)管道：母管制，節(jié)流孔板及以前取高壓給水管道設(shè)計(jì)壓力；節(jié)流孔板后，未裝閥門或雙出路上閥門不能同時關(guān)時，取除氧器設(shè)計(jì)壓力,安全閥后排汽

17、管道：根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果確定,26,主蒸汽管道:過熱器出口額定溫度＋允許偏差５℃,2、設(shè)計(jì)溫度,背壓汽輪機(jī)排汽管道：排汽最高工作溫度,減溫裝置后管道：出口蒸汽最高工作溫度,調(diào)整抽汽：抽汽最高工作溫度；非調(diào)整抽汽，最大計(jì)算工況設(shè)計(jì)壓力下對應(yīng)溫度,高壓給水管道：高加后最高工作溫度,凝結(jié)水管道：低加后凝結(jié)水最高工作溫度,低壓給水管道：除氧器最高工作壓力對應(yīng)溫度,加熱器疏水管道：抽汽管設(shè)計(jì)壓力對應(yīng)飽和溫度,27,鍋爐排污管道：鍋爐排污閥前或排污閥

18、后管道裝有閥門或堵板等可能引起管內(nèi)壓力升高時，取安全閥最低整定壓力對應(yīng)飽和溫度；閥后不會引起管內(nèi)壓力升高時，設(shè)計(jì)溫度：鍋爐壓力1.750-4.150MPa，取210℃,鍋爐壓力4.151-6.200MPa，取2.750℃,給水再循環(huán)管道：定壓除氧，除氧器額定壓力對應(yīng)飽和溫度,安全閥排汽管道：根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果確定,3、設(shè)計(jì)安裝溫度,20℃,28,管道參數(shù)等級，公稱壓力：PN，應(yīng)符合《管道元件公稱壓力》(GB1048),4、管道的公稱壓力和

19、公稱通徑,管道公稱通徑：DN，應(yīng)符合《管道元件的公稱通徑》(GB1047),允許工作壓力=PN×設(shè)計(jì)工況下許用壓力/公稱壓力下對應(yīng)基準(zhǔn)壓力,29,1）強(qiáng)度試驗(yàn),5、水壓試驗(yàn),試驗(yàn)壓力取較大者,(MPa),水壓試驗(yàn)下，試件內(nèi)軸向應(yīng)力值，不得大于屈服極限90%,2）嚴(yán)密性試驗(yàn),壓力：不小于1.5倍設(shè)計(jì)壓力，并不小于0.2MPa,溫度：不低于5℃，不超過70℃,水壓試驗(yàn)下，管道軸向應(yīng)力以及其它軸向應(yīng)力值，不得大于屈服極限90%,水質(zhì)

20、：清潔,30,應(yīng)符合國家或冶金部有關(guān)規(guī)定,6、管子材料,7、許用應(yīng)力,31,二、管子的選擇,單相流體,1、管徑選擇,兩相流體按兩相流體計(jì)算方法,G-t/h,v-m3/kg,w-m/s,Q-m3/h,Di-mm,1）Do/Di≤1.7承受內(nèi)壓力管，最小壁厚（mm）,2、壁厚計(jì)算,Y溫度修正系數(shù)，η許用應(yīng)力修正系數(shù)，α考慮腐蝕、磨損和機(jī)械強(qiáng)度要求的附加厚度,32,2）直管計(jì)算壁厚和取用壁厚,計(jì)算壁厚=最小壁厚+壁厚負(fù)偏差的附加值,取用壁厚：

21、按公稱壁厚表示，按產(chǎn)品規(guī)格和技術(shù)規(guī)定厚度選取，但不小于計(jì)算壁厚,3）直管壁厚負(fù)偏差附加值,規(guī)格為外徑*壁厚無縫鋼管,A-直管壁厚負(fù)偏差系數(shù)，按表查,規(guī)格為內(nèi)徑×壁厚無縫鋼管，偏差取0,焊接鋼管，直縫采用鋼板壁厚負(fù)偏差值；螺旋焊縫按表格規(guī)定,33,4）彎管壁厚,任一點(diǎn)實(shí)測最小壁厚，不得小于彎管相應(yīng)點(diǎn)計(jì)算壁厚，且外側(cè)厚度不得小于相連直管允許的最小壁厚,采用內(nèi)徑*壁厚直管彎制時，宜加大直管壁厚；采用外徑*壁厚，宜采用正偏差壁厚管,彎

22、曲半徑宜為外徑4-5倍，橢圓度不大于5%,無縫鋼管適于各類參數(shù),3、管子類別選擇,PN2.5及以下參數(shù)，可用電焊鋼管,低溫流體輸送用焊接鋼管，僅適用于PN1.7及以下、設(shè)計(jì)溫度不大于200℃介質(zhì),34,三、管道附件的選擇,根據(jù)系統(tǒng)和布置要求,按公稱通徑、設(shè)計(jì)參數(shù)、介質(zhì)種類及所采用標(biāo)準(zhǔn)選擇,1、一般規(guī)定,1）法蘭組件,設(shè)計(jì)溫度300℃及以下且PN≤2.5管道，平焊法蘭；設(shè)計(jì)溫度大于300℃或PN≥4.0管道，對焊法蘭宜參照國家標(biāo)準(zhǔn)選配

23、設(shè)計(jì)壓力14MPa以上，或設(shè)計(jì)溫度540 ℃以上，采用焊接式流量測量裝置，其它采用法蘭式,2、選擇原則,35,2）彎管及彎頭,PN≥6.3管道，中頻加熱彎管；PN＜1.0MPa、DN＜50mm，冷管；PN＜6.3，熱成形彎頭；縱縫熱成形彎頭適于PN ≤ 2.5管，彎曲半徑DN+50mm,3）異徑管,鋼板焊制異徑管適于PN≤2.5管，鋼管模壓異徑管適于PN≥4.0管,4）三通,PN≤10管，采用擠壓或焊接三通，其它按規(guī)定,5）封頭和堵頭,

24、宜采用橢球形和球形封頭，也可采用對接堵頭。,PN≤2.5,平焊堵頭、帶加強(qiáng)筋焊接堵頭或錐形封頭,36,6）堵板和孔板,兩法蘭間堵板，回轉(zhuǎn)式或中間式，節(jié)流孔板，法蘭或焊接連接,7）波紋管補(bǔ)償器,按制造廠技術(shù)要求選擇,8）閥門,按系統(tǒng)參數(shù)、通徑、泄露等級、啟閉時間選擇，滿足系統(tǒng)關(guān)斷、調(diào)節(jié)、安全運(yùn)行和布置設(shè)計(jì)要求。形式、操作方式，據(jù)結(jié)構(gòu)、制造特點(diǎn)和安裝、運(yùn)行、檢修要求,（1）閘閥：關(guān)斷。雙閘板閘閥宜水平管道，閘桿垂直向上，單閘板閘閥可任意位置

25、管道；適于流阻小或介質(zhì)雙向流動,37,（2）截止閥：關(guān)斷。適用于高嚴(yán)密性,（3）球閥：調(diào)節(jié)或關(guān)斷。迅速關(guān)斷或開啟,（4）調(diào)節(jié)閥：根據(jù)使用目的、調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)范圍選，不宜作關(guān)斷用，應(yīng)控制噪聲、防止汽蝕。設(shè)計(jì)壓力不大于1.6MPa水管或不大于1.0MPa蒸汽管，調(diào)節(jié)幅度小且不需經(jīng)常調(diào)節(jié)，可用截止閥或閘閥,（5）止回閥：升降式垂直瓣閥應(yīng)裝在垂直管道，水平瓣閥在水平管，旋啟式閥水平管，底閥應(yīng)裝在水泵垂直吸入管端,（6）疏水閥（疏水器）：圓盤式、

26、雙金屬片式、熱動力式、脈沖式或浮球式，并水平安裝,（7）蝶閥：宜于全開、全關(guān)，也可調(diào)節(jié)用,38,（8）安全閥：水管上，微啟式；蒸汽管，全啟或微啟式，閥桿垂直向上,（9）旁通閥：蒸汽管道啟動暖管需先開旁通閥預(yù)熱；汽輪機(jī)自動主汽閥前電動主閘閥；截止閥閥座受力超過50kN；等應(yīng)設(shè)旁通閥,9）閥門傳動裝置,（1）各組件應(yīng)根據(jù)閥門和操作器的布置、閥門力矩，按典型設(shè)計(jì)選用,（2）連桿：低壓流體輸送用焊接鋼管,（3）使用換向器：操作件離閥門遠(yuǎn)；傳動部

27、件必須轉(zhuǎn)向；等,39,1）彎管、彎頭、異徑管、三通、封頭與堵頭材料按標(biāo)準(zhǔn)并與所連接的管材一致,2）波紋管補(bǔ)償器的波紋管材料,3、附件材料,3）法蘭組件材料,40,四、管道及附件的布置,1）布置原則：（1）應(yīng)結(jié)合主廠房土建結(jié)構(gòu)、設(shè)備布置及熱力系統(tǒng)進(jìn)行（2）管道走向沿主廠房軸線（3）根據(jù)與設(shè)備連接的方便和工藝需要，按類別和區(qū)域布置（4）高溫管道首先要考慮補(bǔ)償需要和方便，閥門要考慮操作、維護(hù)和檢修（5）注意路徑短捷減阻力（6）有噪聲或振動的，

28、布置時注意隔聲或消聲（7）易引起火災(zāi)管道，采取防火措施（8）應(yīng)靠近梁、柱，便于支吊,1、主廠房內(nèi)汽水管道布置原則,2）布置順序和要點(diǎn),首先按類別，然后按區(qū)域,41,1）兩成型部件連接，宜裝一段直管,2、附件布置原則,2）三通附近裝異徑管時：匯流三通，管在匯流前；分流三通，管在分流后；水泵進(jìn)口水平管道上偏心異徑管，偏心向下布置,3）閥門布置：（1）便于操作、維護(hù)和檢修（2）重型和較大，布置在水平管道，閥桿垂直向上（3）法蘭連接閥門或鑄鐵閥

29、門，布置在彎矩較小處（4）水平布置閥門，閥桿不得朝下（5）地溝內(nèi)閥門，不妨礙地面通行時，閥桿可漏出地面，手輪高出地面150mm 以上，否則，應(yīng)考慮簡便的操作措施,4）閥門手輪布置:(1)垂直管道直接操作閥門，手輪距地面（或平臺）1300mm(2)平臺外側(cè)操作，手輪距平臺不大于300mm(3)周圍150mm凈空距離,42,5）不能在地面或樓面操作閥門，裝設(shè)傳動裝置或操作平臺,6）存在兩相流動管系，調(diào)節(jié)閥宜接近接受介質(zhì)容器,7）安全閥布置：

30、（1）主蒸汽和高溫管道再熱蒸汽應(yīng)距上游彎頭起彎點(diǎn)不小于8倍管子內(nèi)徑距離；入口管距上下游兩側(cè)其它附件不小于8倍管內(nèi)徑（2）兩個或兩個以上布置在同一管道，其間距不小于管內(nèi)徑之和1.5倍（3）排汽管為開式系統(tǒng)，且安全閥管上無支架，應(yīng)使入口管縮短，出口應(yīng)平行于主管軸線（4）同一管有多只安全閥時，排放作用力矩力求平衡,8）流量測量裝置前后應(yīng)有一定長度直管段,43,1）應(yīng)充分利用管道本身柔性的自補(bǔ)償，然后增設(shè)補(bǔ)償器,3、管道的補(bǔ)償,2）熱管道應(yīng)進(jìn)行

31、應(yīng)力計(jì)算《汽水管道應(yīng)力計(jì)算規(guī)定》(SDGJ6-1990),3）兩點(diǎn)間無限位支吊點(diǎn)的無分支管道，驗(yàn)證補(bǔ)償能力,4）波紋管補(bǔ)償器，可利用其軸向變形吸收直管熱膨脹，也可利用補(bǔ)償器彎曲變形組成單元式或復(fù)式補(bǔ)償器來吸收管道橫向熱膨脹。鍋爐安全閥排汽管，采用套筒式補(bǔ)償器或疏水盤,5）波紋管補(bǔ)償器應(yīng)根據(jù)波紋管類型考慮其推力和力矩對設(shè)備接口或管道固定點(diǎn)影響。,44,1）設(shè)計(jì)溫度430℃以上管道宜進(jìn)行冷緊，冷緊比（冷緊值與全補(bǔ)償值之比）不宜小于0.7；其

32、它管道，冷緊有效系數(shù)，工作狀態(tài)2/3，冷態(tài)1,4、管道的冷緊,2）管道上有限位支吊架時，冷緊量和冷緊口應(yīng)以限位支吊點(diǎn)為分隔點(diǎn)進(jìn)行分段計(jì)算和設(shè)置。,3）冷緊口宜選在便于施工的管道彎矩較小處,45,五、水力計(jì)算,1）任務(wù)：按給定管道布置及參數(shù)計(jì)算壓降，或確定管內(nèi)截面上介質(zhì)狀態(tài)以及管道通流能力,1、一般規(guī)定,2）計(jì)算壓降時，應(yīng)考慮10%裕量,3）管子摩擦因數(shù)λ按雷諾數(shù)及管壁相對粗糙度ε/Di查,4）管道總阻力系數(shù),ξ1局部阻力系數(shù),46,5）

33、等徑并聯(lián)管道流量分配,6）并聯(lián)、串聯(lián)后等徑總阻力系數(shù),7）管徑不同，則需折算阻力系數(shù),8）流速和質(zhì)量流速,9）介質(zhì)動壓,47,1）水管或管道始端和終端比體積比不大于1.6或壓降不大于初壓40%的蒸汽管,2、介質(zhì)比體積變化不大管道,2）水管壓降,H2- H1 –管道終端和始端高差,3）水管終端壓力,4）蒸汽管道壓降,5）蒸汽管道終端、始端、比體積、壓降計(jì)算,6）若管道質(zhì)量流速改變則分段計(jì)算,48,六、支吊架設(shè)計(jì),1）設(shè)計(jì)要求,1、一般規(guī)定

34、,（1）據(jù)管道系統(tǒng)總體布置綜合分析確定。如動載荷、靜載荷和偶然載荷;管道位移;管道應(yīng)力;振動,(2)確定間距，考慮載荷合理分布，滿足管道強(qiáng)度、剛度、防止振動和疏放水要求,（3）支承在可靠的構(gòu)筑物上，便于施工,（6）吊架拉桿可活動部分與垂線間夾角，剛性不大于3°，彈性不大于4°,（4）零部件應(yīng)有足夠強(qiáng)度和剛度,結(jié)構(gòu)簡單、典型,（5）管道吊架螺紋拉桿應(yīng)有足夠調(diào)整長度,（7）位移或位移方向不同吊點(diǎn),不合用同一連接件,49,

35、（1）固定支架：用于不允許線位移、角位移,2）支吊架形式選擇,（2）滑動支架或剛性支架：用于不允許垂直位移,（3）滾動支架：不允許垂直位移并減小摩擦力,（4）彈簧支吊架：有垂直位移,（5）恒力支吊架：垂直位移較大或需要限制轉(zhuǎn)移載荷,（6）導(dǎo)向裝置：引導(dǎo)某方向位移，限制其它向,（7）限位裝置：限制位移,（8）減振裝置：防止振動,（9）阻尼裝置：用于需承受地震載荷、沖擊載荷或控制管道高速振動位移的地方,50,（1）設(shè)備接口附近間距和形式，應(yīng)

36、使設(shè)備借口承受推力和力矩在允許范圍，不限制接口位移,3）支吊架布置,（2）布置在集中載荷處,（3）設(shè)波紋或套管補(bǔ)償器管道應(yīng)設(shè)支架和導(dǎo)向裝置，將熱位移引導(dǎo)到補(bǔ)償器,（4）安全閥排汽管道的自重和排汽反力由支架承受,（5）在п形補(bǔ)償器兩側(cè)應(yīng)設(shè)導(dǎo)向裝置,（6）設(shè)備接口承受過大推力或力矩時，如裝限位裝置，其位置及限位方向應(yīng)通過計(jì)算確定,（7）室外吊架拉桿，過保溫層處應(yīng)裝防雨罩,51,水平直管,2、支吊架間距,1）剛度條件：一階固有頻率應(yīng)大于3.5

37、Hz,單跨管道按簡支梁計(jì)算，最大撓度不>2.62mm水平直管最大間距,2）強(qiáng)度條件：外載應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，單跨管道按簡支梁計(jì)算，最大彎曲應(yīng)力不>23.5MPa,52,3、支吊架荷載,1）考慮以下荷載：（1）管子、閥門、管件和保溫結(jié)構(gòu)的重力（2）支吊架零部件自重（3）輸送介質(zhì)重量（4）水壓試驗(yàn)或管路清洗介質(zhì)重量（5）柔性管件由于內(nèi)部壓力產(chǎn)生作用力（6）支吊架約束管道位移所承受約束反力和彈簧支吊架轉(zhuǎn)移載荷（7）管道位移產(chǎn)生摩擦

38、力（8）室外管風(fēng)雪載荷（9）管道振動力（10）流體動量突變引起瞬態(tài)力（11）蒸汽排放產(chǎn)生反作用力（12）地震力,2）結(jié)構(gòu)荷載：各工況分別計(jì)算，組合同時作用所有荷載最大荷載，并加上本支吊架或臨近活動支吊架摩擦力,3）支吊架荷載計(jì)算：使用經(jīng)審定計(jì)算程序,53,3、支吊架荷載,4）彈簧支吊架或恒力支吊架的分配荷載荷載：熱態(tài)吊零時，工作荷載等于分配荷載，冷態(tài)吊零時，安裝荷載等于分配荷載,5）排汽管道的排汽反力（1）與管道軸線垂直的排汽口，其它

39、見p254,54,4、彈簧選擇,1）符合以下要求：（1）彈簧荷載變化系數(shù)不大于35%，主要管25%（2）安裝和工作荷載不大于最大允許荷載,2）彈簧串聯(lián)，應(yīng)選用最大允許荷載相同彈簧，熱位移按剛度分配；彈簧并聯(lián)，相同型號彈簧，荷載兩側(cè)彈簧承擔(dān),3）選擇計(jì)算。按管道工作溫度下產(chǎn)生位移進(jìn)行，分熱態(tài)吊零和冷態(tài)吊零兩種荷載分配方式。,4）工作高度、安裝高度、工作荷載和安裝荷載，按冷、熱態(tài)吊零管道分別計(jì)算,55,一、原則和形式,第五節(jié) 發(fā)電廠主廠房

40、布置,汽機(jī)間、除氧器間、煤倉間、廠用配電間和鍋爐間,1、布置原則,1)安裝檢修方便:大件起吊,檢修有空間,設(shè)施配套,任務(wù)：根據(jù)各車間設(shè)備、附屬設(shè)備、汽水管道及煙風(fēng)煤粉管布置需要，確定主廠房的柱距，各車間跨度、層數(shù)、層高及長度，主廠房的建筑、結(jié)構(gòu)形式,2)運(yùn)行安全可靠:設(shè)備便于監(jiān)視、工作環(huán)境良好,3)各專業(yè)協(xié)調(diào)一致:主廠房考慮輸煤、灰渣，循環(huán)水進(jìn)出凝汽器接口，發(fā)電機(jī)、熱網(wǎng)出線等,4)預(yù)留擴(kuò)建場地,5)考慮地區(qū)特殊條件:地質(zhì)和氣候，地震等,

41、56,2、布置形式,取決于主、輔設(shè)備容量和形式，氣象條件，上煤方式，擴(kuò)建情況，熱力系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)等因素。,形式：通常分四列式或三列式（除氧間和煤倉間合）,1）外煤倉布置：煤倉間在鍋爐外側(cè)即靠近除塵排煙側(cè),以煤倉位置分：外煤倉、內(nèi)煤倉、合并煤倉,2）內(nèi)煤倉布置：煤倉間在鍋爐內(nèi)側(cè)即靠近除氧間,3）合并煤倉布置：除氧間和煤倉間合并，在鍋爐間和汽機(jī)間之間，多用于中小型熱電站，鏈條爐和循環(huán)流化床爐等,57,3、主廠房的柱距和跨度,一般框架結(jié)構(gòu)，鋼

42、筋混凝土和梁固接或鉸接,1）柱距：長度方向相鄰兩柱中心線距離。根據(jù)鍋爐、汽輪機(jī)容量和形式及布置方式等確定。多用6m，亦采用7m,8m,9m,2）跨度：各車間橫向軸線間距離。取決于機(jī)組容量和布置，以3m為模數(shù)增減，15m,18m除氧、煤倉間通常采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，7m,7.5m,8m,9m,58,二、主廠房設(shè)備布置,汽輪發(fā)電機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵,1、汽機(jī)間的設(shè)備布置,1）汽輪發(fā)電機(jī)布置：一般雙層布置，有橫向和縱向,（1）橫向布置：機(jī)頭朝

43、向鍋爐房，單元式，機(jī)爐量相同，且廠區(qū)布置有條件,（3）汽輪發(fā)電機(jī)組中心線確定：橫向布置時，中心線與鍋爐中心線對齊；縱向時，考慮凝汽器檢修抽芯子長度及給水泵側(cè)維護(hù)、檢修空間,（2）縱向布置：順序布置和頭對頭布置兩方案，鍋爐多于汽機(jī)數(shù)量，中小容量機(jī)組、母管制系統(tǒng)，擴(kuò)建不便，抽汽供熱多采用,59,2）凝汽器中心線確定,橫向布置，考慮發(fā)電機(jī)檢修抽轉(zhuǎn)子空間，管道連接長度、補(bǔ)償?shù)?3）運(yùn)轉(zhuǎn)層設(shè)備布置,汽輪發(fā)電機(jī)一般島式布置，加熱器在小島零米至運(yùn)轉(zhuǎn)層

44、中間層，抽氣器在運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺,4）加熱器層設(shè)備布置,0m至運(yùn)轉(zhuǎn)層，油箱在加熱器另一層，要留檢修孔,5）零米層設(shè)備布置,給水泵：汽機(jī)縱向時，給水泵縱向，靠近除氧間順序或頭對頭布置。汽機(jī)橫向，給水泵在兩臺機(jī)組間橫向靠近除氧器,循環(huán)水泵：汽機(jī)A列層，與凝汽器對應(yīng),60,6）汽機(jī)間固定設(shè)備布置,固定端零米層，低位水箱、低位水泵、工業(yè)水泵,7）檢修場和起吊設(shè)施,±0.000層1.5倍柱距空地，汽缸蓋和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)層：汽機(jī)隔板汽機(jī)間設(shè)

45、置橋式起重機(jī),61,2、除氧間布置,一般四層，零米層、管道層、運(yùn)轉(zhuǎn)層、除氧層,1）除氧層：除氧器位置要考慮與給水泵和汽機(jī)本體小島布置相對應(yīng)，水箱上應(yīng)設(shè)維護(hù)檢修鋼平臺。兩臺除氧器可以集中布置；連排擴(kuò)容器可在兩除氧器中間；軟水加熱器軟加可靠近固定端高度取決于除氧層容量和形式，檢修起吊要求,2）運(yùn)轉(zhuǎn)層：控制室在中部，還有主蒸汽母管、高壓給水管及給水操作臺等。,3）管道層：主蒸汽、高低壓給水管及疏排水母管和部分電纜，2m左右,4）廠用電層：廠

46、用高、低壓配電盤，廠用低壓變電器等，考慮通風(fēng)、檢修,62,3、煤倉間布置,煤粉爐。有粗細(xì)粉分離器層、傳送帶層、煤倉層、運(yùn)轉(zhuǎn)層、磨煤機(jī)層等,63,吊零與支吊架荷重分配 所謂吊零，是指按每個支吊點(diǎn)處管道自重產(chǎn)生的垂直位移為零的條件來分配支吊架荷重。按吊零分配荷重的優(yōu)點(diǎn)是管系的自重應(yīng)力分布比較均勻，且這樣的計(jì)算機(jī)程序開發(fā)比較方便。但是,按吊零分配荷重也有一定的缺點(diǎn): 1)當(dāng)管系上支吊點(diǎn)的間距很不均勻時,各支吊點(diǎn)荷載會有較大幅度的不均,甚至

47、在某些支吊點(diǎn)上支吊力出現(xiàn)負(fù)值(即脫空,又稱失重)。而支吊點(diǎn)的間距不均,是不可避免的,有時則是需要的,例如在閥門等集中荷載的兩側(cè),或在設(shè)備、三通的附近等等。又如管道與設(shè)備的連接處,為了減少設(shè)備承受管道重量的荷載,往往在緊靠設(shè)備處設(shè)置支吊架。一般來說,設(shè)備的剛性是較大的,在作管系計(jì)算時,總是將設(shè)備作為一個剛性端點(diǎn)來處理。此時,若按吊零分配荷重,則在設(shè)備上將受到一個數(shù)值很大的力F,因?yàn)锳B跨自重產(chǎn)生的彎矩M,需要彎矩F×OA為來平衡

48、,距離OA很小時,力F很大,這樣,就不能達(dá)到減少設(shè)備荷重的目的。如果支點(diǎn)A不吊零而略微下沉，則彎距M將大大減少,力F也應(yīng)很快地減小了。這不但說明吊零的分配原則在這種情況下是不合適的,而且說明在這種情況下支點(diǎn)A不能采用剛性支吊架,而必須采用彈簧支吊架。 2)它不能滿足某些特殊要求的支吊力需要。例如為了減少出口管道對水泵的荷重,希望垂直管的重量盡量由彈簧吊架來承擔(dān),這時就不能用吊零分配荷重了。 由于管道在整個使用過程處于熱和冷兩種狀態(tài)的

49、交替之中,因此上述的荷重分配可以在冷狀態(tài)實(shí)現(xiàn),也可以在熱狀態(tài)實(shí)現(xiàn)。在冷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)吊零荷重分配稱為冷態(tài)吊零；在熱狀態(tài)實(shí)現(xiàn)吊零荷重分配稱為熱態(tài)吊零。當(dāng)管道由一個狀態(tài)(冷或熱狀態(tài))變到另一個狀態(tài)(熱或冷狀態(tài))時,由于支吊點(diǎn)位移(由冷到熱或由熱到冷),將使彈簧支吊架的支吊力發(fā)生變化,支吊力的改變量為P‘Δ(Δ為支吊架的位移,P’為彈簧的剛度)，稱為彈簧附加力。顯然,如果支吊架按熱態(tài)吊零分配荷重,即管道在工作狀態(tài)下各支點(diǎn)正好承受分配給它的荷重,管系

50、上將不出現(xiàn)彈簧附加力；而如果分配的荷重在冷狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)，則管系在工作狀態(tài)下將承受彈簧附加力，從而增加管系在工作狀態(tài)下的應(yīng)力，這對于處于高溫高壓下工作的管道將是不利的。因此，在一般情況下，應(yīng)使分配的荷重在熱狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)(熱態(tài)吊零)。,64,當(dāng)?shù)趿愫芍胤峙湓跓釥顟B(tài)下實(shí)現(xiàn)時,則分配的荷重即為各支吊架的工作荷重,而冷狀態(tài)下的荷重則由該支吊點(diǎn)的“工作荷重+彈簧附加力”來確定。 當(dāng)采用冷態(tài)吊零分配荷重時,則冷態(tài)下的荷重為各支吊架的工作荷重(也稱基本荷

51、重),而熱態(tài)下的荷重則由該支吊點(diǎn)的“工作荷重+彈簧附加力”來確定。. 由彈簧附加力引起的管系應(yīng)力一般在管道整個應(yīng)力中所占的份額相當(dāng)小,而且它與管道其它應(yīng)力疊加時,可能使總的應(yīng)力增大,也可能使總的應(yīng)力減小。文獻(xiàn)[4]對管道靜力計(jì)算程序采用熱態(tài)吊零與冷態(tài)吊零兩種分配荷重方法進(jìn)行對比計(jì)算,通過兩個典型例題計(jì)算結(jié)果,冷態(tài)吊零最大應(yīng)力點(diǎn)的二次應(yīng)力與熱態(tài)吊零相比,有三點(diǎn)增大,最多增大4.903 MPa,變化率為9.45%,占二次應(yīng)力的許用應(yīng)力范圍

52、的2.62%；有兩點(diǎn)減小,最多減小8.24MPa,變化率為4.28%,占二次應(yīng)力的許用應(yīng)力范圍的4.04%。因此,很難說彈簧附加力對管道是不利的或是有利的,要視管系的具體情況而定。前述給定荷載的分配荷重方法,實(shí)際上也是在某些支吊點(diǎn)上增大支吊架附加力,以求管系各支吊點(diǎn)荷重分配更為均勻合理,或減小管道對某些設(shè)備的推力或力矩。而冷態(tài)吊零便于安裝調(diào)整，容易控制管道在初期冷態(tài)下對設(shè)備的推力和力矩的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。,65,工程上，一般按熱態(tài)吊零的

53、載荷分配原則確定彈簧支吊架的受力。所謂熱態(tài)吊零，是指彈簧支吊架在熱態(tài)時承受的力應(yīng)等于冷態(tài)時由管系分配給它的力。按這樣的原則確定的彈簧支吊架受力使得整個管系中各支撐點(diǎn)承受的自重力在熱態(tài)時比較均勻，但在熱態(tài)時管系中各點(diǎn)的總載荷會因位移荷載的作用而不再均勻甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重的不合理現(xiàn)象，為此，工程上有時也采用冷態(tài)吊零的載荷分配原則。所謂冷態(tài)吊零是指彈簧支吊架在冷態(tài)時承受的載荷取冷態(tài)時由管系分配給它的載荷。與熱態(tài)吊零相反，此時在熱態(tài)情況下管系各支撐

54、點(diǎn)承受的自重載荷已不在均勻，而總載荷(包括位移載荷)則是自然分配。 為防止可變彈簧支吊架引起管系在熱態(tài)或冷態(tài)時有較大的載荷轉(zhuǎn)移，工程上?？刂扑妮d荷變化率不超過25％。根據(jù)這一限制條件，就可以確定彈簧支吊架的剛度k。在確定彈簧支吊架的剛度時應(yīng)遵守這樣一個原則：在彈簧支吊架能滿足管系熱態(tài)和冷態(tài)的承載要求而且載荷變化率不超過規(guī)定值的情況下，應(yīng)盡可能選用剛度最小(指最小規(guī)格和最小允許位移值)的彈簧。按這樣的原則選取的彈簧支吊架，其安裝尺寸最