一种高温再热蒸汽管道的限位装置及其布置方法

摘要

本发明涉及一种高温再热蒸汽管道的限位装置及其布置方法，其一种高温再热蒸汽管道的限位装置，包括高温再热蒸汽管道及连接在高温再热蒸汽管道两端的设备，在高温再热蒸汽管道上设置若干个轴向限位器、以利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移，所述轴向限位器设置在高温再热蒸汽管道与设备连接处附近；轴向限位器的个数与高温再热蒸汽管道连接设备的接口数量相同；轴向限位器的设置位置由表达式H＝Z/(T×α)+L确定。本发明解决铺设效率低和投入成本高的问题，具有降低限位装置的分布计算难度、提高高温再热蒸汽管道安装稳定性和设备运行的安全性、适用范围广泛等有益效果。

权利要求

1.一种高温再热蒸汽管道的限位装置，包括高温再热蒸汽管道(1)及连接在高温再热蒸汽管道两端的设备，其结构特点在于：在高温再热蒸汽管道(1)上设置若干个轴向限位器(2)以利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移，所述轴向限位器(2)设置在高温再热蒸汽管道(1)与设备连接处附近、以减小高温再热蒸汽管道体系整体对设备接口产生的推力和推力距；轴向限位器(2)的个数与高温再热蒸汽管道(1)连接设备的接口数量相同，为1-5个；轴向限位器(2)的设置位置由表达式H＝Z/(T×α)+L确定，表达式中：H为设置限位器(2)的位置高度，Z为设备的接口竖向热位移额定值，T为高温再热蒸汽管道的设计温度，α为高温再热蒸汽管道的线性膨胀系数，L为设备的入口直管段长度。

2.根据权利要求1所述的一种高温再热蒸汽管道的限位装置，其特征在于：所述设备包括火力发电机组的汽轮发电机和锅炉，高温再热蒸汽管道(1)连接汽轮发电机的出汽端和锅炉的中联门。

3.根据权利要求1所述的一种高温再热蒸汽管道的限位装置，其特征在于：轴向限位器(2)的个数优选为二个。

4.根据权利要求1所述的一种高温再热蒸汽管道的限位装置，其特征在于：所述轴向限位器(2)由支架或吊架固定连接在高温再热蒸汽管道(1)上构成，所述支架或吊架固定连接在墙上或柱上；或者所述轴向限位器(2)为设置在高温再热蒸汽管道(1)的轴向加固件、以限制高温再热蒸汽管道(1)的轴向伸缩。

5.一种高温再热蒸汽管道的限位装置的布置方法，在火力发电机组的设备之间形成高温再热蒸汽管道网，其特征在于：

1)根据高温再热蒸汽管道网的分布结构设置若干个轴向限位器，轴向限位器(2)的个数与高温再热蒸汽管道(1)连接设备的接口数量相同，为1-5个；轴向限位器(2)的个数与高温再热蒸汽管道(1)连接设备的接口数量相同，为1-5个以利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移；

2)将所述轴向限位器设置在高温再热蒸汽管道与设备连接处附近、以减小高温再热蒸汽管道体系整体对设备接口产生的推力和推力距；

3)根据表达式H＝Z/(T×α)+L确定轴向限位器的设置位置，该表达式中：H为设置限位器的位置高度，Z为设备的接口竖向热位移额定值，T为高温再热蒸汽管道的设计温度，α为高温再热蒸汽管道的线性膨胀系数，L为设备的入口直管段长度。

6.根据权利要求5所述的一种高温再热蒸汽管道的限位装置的布置方法，其特征在于：

所述限位器为二个，一个限位器设置在主厂房侧汽轮发电机出汽端的高温再热蒸汽管道上，另一个限位器设置在锅炉房侧的锅炉前侧的中联门位置的高温再热蒸汽管道，通过二个限位器将高温再热蒸汽管道分成三段。

7.根据权利要求5所述的一种高温再热蒸汽管道的限位装置的布置方法，其特征在于：

高温再热蒸汽管道由上而下进行分布，限位器轴向安装在高温再热蒸汽管道，形成轴向限位结构，并使高温再热蒸汽管道呈阶梯式结构分布。

说明书

一种高温再热蒸汽管道的限位装置及其布置方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高温再热蒸汽管道的限位装置及其布置方法，适用于火力发电机组的高温再热蒸汽管道铺设。属于火力发电厂设备技术领域。

背景技术

[0002] 高温再热蒸汽管道也称再热热段管道，电厂分布再热热段管道统称管系，是火力发电厂中锅炉再热器出口至中联门前的蒸汽管道。高温再热蒸汽管道由于设计温度高，管道直径比较大，工作状态下管道形变较大，加上汽轮机中联门本身存在较大的Z向的热位移，会使得高温再热蒸汽管道在应力计算和支吊架设置上出现比较多的问题，增加了电厂设计的难度。为了满足设备接口推力和推力距的要求，高温再热蒸汽管道的支吊形式大多采用弹簧吊架，管系本身的稳定性差，因此导致增加了高温再热蒸汽管道应力计算的难度，但管系的稳定性仍难得到保证。

[0003] 现有技术中，为了提高管系的稳定性，有设计人员会根据经验设计限位装置，并利用限位装置实现热位移的转移和限制功能，虽然能收到一定的效果，但存在如下方面问题：(1)由于对高温再热蒸汽管道上的支吊架设计没有理论化和标准化的方式可以采用，设置限位装置的位置也不可量化，很难保证应力计算效果。(2)由于不同设计人人员的想法各异，容易设计出各种非标准结构形式的支架，不具有通用性，不但会影响设计效率，还会影响支吊架厂家的生产效率，及增加现场安装难度。(3)由于限位装置的设计对设备接口的推力和推力距会有直接的影响，不合理的限位装置不仅不能起到稳定管系的作用，还会对设备接口产生额外的推力和推力距，造成设备接口的损坏。

发明内容

[0004] 本发明的目的之一，是为了解决现有仅仅凭借经验设计的高温再热蒸汽管上限位装置，存在整体结构不合理、支吊架结构不能实现通用化及铺设效率低和投入成本高的问题，提供一种高温再热蒸汽管道的限位装置。

[0005] 本发明的目的之二，是为了提供一种高温再热蒸汽管道的限位装置的布置方法。

[0006] 本发明的目的之一可以通过以下技术方案实现：

[0007] 一种高温再热蒸汽管道的限位装置，包括高温再热蒸汽管道及连接在高温再热蒸汽管道两端的设备，其结构特点在于：在高温再热蒸汽管道上设置若干个轴向限位器、以利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移，所述轴向限位器设置在高温再热蒸汽管道与设备连接处附近、以减小高温再热蒸汽管道体系整体对设备接口产生的推力和推力距；轴向限位器的个数与高温再热蒸汽管道连接设备的接口数量相同，为1-5个；轴向限位器的设置位置由表达式H＝Z/(T×α)+L确定，表达式中：H为设置限位器的位置高度，Z为设备的接口竖向热位移额定值，T为高温再热蒸汽管道的设计温度，α为高温再热蒸汽管道的线性膨胀系数，L为设备的入口直管段长度。

[0008] 本发明的目的之一还可以通过以下技术方案实现：

[0009] 进一步地，所述设备包括火力发电机组的汽轮发电机和锅炉，高温再热蒸汽管道连接汽轮发电机的出汽端和锅炉的中联门。

[0010] 进一步地，轴向限位器的个数优选为二个。

[0011] 进一步地，所述轴向限位器由支架或吊架固定连接在高温再热蒸汽管道上构成，所述支架或吊架固定连接在墙上或柱上；或者所述轴向限位器2为设置在高温再热蒸汽管道1的轴向加固件、以限制高温再热蒸汽管道的轴向伸缩。

[0012] 本发明的目的之二可以通过以下技术方案实现：

[0013] 一种高温再热蒸汽管道的限位装置的布置方法，在火力发电机组的设备之间形成高温再热蒸汽管道网，其特征在于：

[0014] 1)根据高温再热蒸汽管道网的分布结构设置若干个轴向限位器，轴向限位器的个数与高温再热蒸汽管道连接设备的接口数量相同，为1-5个；以利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移；

[0015] 2)将所述轴向限位器设置在高温再热蒸汽管道与设备连接处附近、以减小高温再热蒸汽管道体系整体对设备接口产生的推力和推力距；

[0016] 3)根据表达式H＝Z/(T×α)+L确定轴向限位器的设置位置，该表达式中：H为设置限位器的位置高度，Z为设备的接口竖向热位移额定值，T为高温再热蒸汽管道的设计温度，α为高温再热蒸汽管道的线性膨胀系数，L为设备的入口直管段长度。

[0017] 本发明的目的之二还可以通过以下技术方案实现：

[0018] 进一步地，所述限位器为二个，一个限位器设置在主厂房侧汽轮发电机出汽端的高温再热蒸汽管道上，另一个限位器设置在锅炉房侧的锅炉前侧的中联门位置的高温再热蒸汽管道，通过二个限位器将高温再热蒸汽管道分成三段。

[0019] 进一步地，高温再热蒸汽管道由上而下进行分布，限位器轴向安装在高温再热蒸汽管道，形成轴向限位结构，并使高温再热蒸汽管道呈阶梯式结构分布。

[0020] 本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

[0021] 1、本发明涉及的高温再热蒸汽管道的限位装置，包括高温再热蒸汽管道及连接在高温再热蒸汽管道两端的设备，在高温再热蒸汽管道上设置若干个轴向限位器、以利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移，所述轴向限位器设置在高温再热蒸汽管道与设备连接处附近、以减小高温再热蒸汽管道体系整体对设备接口产生的推力和推力距；轴向限位器的设置位置由表达式H＝Z/(T×α)+L确定，表达式中：H为设置限位器的位置高度，Z为设备的接口竖向热位移额定值，T为高温再热蒸汽管道的设计温度，α为高温再热蒸汽管道的线性膨胀系数，L为设备的入口直管段长度；因此，能够解决现有仅仅凭借经验设计的高温再热蒸汽管上限位装置，存在整体结构不合理、支吊架结构不能实现通用化及铺设效率低和投入成本高的问题，具有降低限位装置的分布计算难度、提高高温再热蒸汽管道安装稳定性和设备运行的安全性及规范、统一高温再热蒸汽管道支吊架的设计、适用范围广泛等有益效果。

[0022] 2、本发明涉及的布置方法，通过一计算方法计算高温再热蒸汽管道上限位装置的安装位置，使高温再热蒸汽管道产生热膨胀位移与设备接口上的热位移进行消化，避免高温再热蒸汽管道对设备接口产生推力而受损，因此，使高温再热蒸汽管道的限位装置通过计算进行量化，实现高温再热蒸汽管道自身的热膨胀特性抵消设备接口热位移，大大减小了整个管系对设备接口产生的推力和推力距；具有降低限位装置的分布计算难度、提高高温再热蒸汽管道安装稳定性和设备运行的安全性及规范、统一高温再热蒸汽管道支吊架的设计、适用范围广泛等有益效果。

[0023] 3、本发明利用两个轴向限位装置最大程度上减少了高温再热蒸汽管道两端设备互相产生的影响，避免设备接口产生额外的推力和推力距，造成设备接口的损坏，增加了高温再热蒸汽管道的刚度，对于高温再热蒸汽管道整个管系的稳定性起到了良好的作用，更好的提高设备运行的稳定性、安全性。

[0024] 4、本发明不受具体参数的限制，限位装置的位置根据各个工程高温再热管道材料温度、管道长度以及设备接口热位移等值算出结果，具有很好的通用性，可以很好的适用于各个工程。

附图说明

[0025] 图1为本发明实施限位装置分布示意图。

[0026] 图2为本发明高温再热蒸汽管道支吊架设置简易图。

具体实施方式

[0027] 以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

[0028] 具体实施例1：

[0029] 参照图1和图2，本实施例涉及的一种高温再热蒸汽管道的限位装置，包括高温再热蒸汽管道1及连接在高温再热蒸汽管道两端的设备，在高温再热蒸汽管道1上设置若干个轴向限位器2、以利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移，所述轴向限位器2设置在高温再热蒸汽管道1与设备连接处附近、以减小高温再热蒸汽管道体系整体对设备接口产生的推力和推力距；轴向限位器2的个数与高温再热蒸汽管道1连接设备的接口数量相同，为1-5个；轴向限位器2的设置位置由表达式H＝Z/(T×α)+L确定，表达式中：H为设置限位器2的位置高度，Z为设备的接口竖向热位移额定值，T为高温再热蒸汽管道的设计温度，α为高温再热蒸汽管道的线性膨胀系数，L为设备的入口直管段长度。

[0030] 本实施例中：

[0031] 所述设备包括火力发电机组的汽轮发电机和锅炉，高温再热蒸汽管道1连接汽轮发电机的出汽端和锅炉的中联门。轴向限位器2的个数优选为二个。所述轴向限位器2由支架或吊架固定连接在高温再热蒸汽管道1上构成，所述支架或吊架固定连接在墙上或柱上。

[0032] 本实施例涉及的一种高温再热蒸汽管道的限位装置的布置方法，在火力发电机组的设备之间形成高温再热蒸汽管道网，其特征在于：

[0033] 1)根据高温再热蒸汽管道网的分布结构设置若干个轴向限位器，轴向限位器2的个数与高温再热蒸汽管道1连接设备的接口数量相同，为1-5个；以利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移；

[0034] 2)将所述轴向限位器设置在高温再热蒸汽管道与设备连接处附近、以减小高温再热蒸汽管道体系整体对设备接口产生的推力和推力距；

[0035] 3)根据表达式H＝Z/(T×α)+L确定轴向限位器的设置位置，该表达式中：H为设置限位器的位置高度，Z为设备的接口竖向热位移额定值，T为高温再热蒸汽管道的设计温度，α为高温再热蒸汽管道的线性膨胀系数，L为设备的入口直管段长度。

[0036] 进一步地，所述限位器2为二个，一个限位器2设置在主厂房侧汽轮发电机(3)出汽端的高温再热蒸汽管道1上，另一个限位器设置在锅炉房侧的锅炉4前侧的中联门位置的高温再热蒸汽管道1，通过二个限位器2将高温再热蒸汽管道1分成三段。

[0037] 进一步地，高温再热蒸汽管道1由上而下进行分布，限位器2轴向安装在高温再热蒸汽管道，形成轴向限位结构，并使高温再热蒸汽管道1呈阶梯式结构分布。

[0038] 本实施例通过引用表达式H＝Z/(T×α)+L确定轴向限位器2的设置位置计算，精确的得出限位器2在高温再热蒸汽管道上的安装位置，该计算公式为高温再热蒸汽管道1的应力计算和支吊架设置提供了一种可以量化计算的形式。同时，可最大程度的减少了设备接口热位移对管系产生的作用，有效的降低了设备接口的推力和推力距，同时设计标准化、通用化的支吊架。

[0039] 为了更清楚的阐述本发明的技术方法，以下结合一电厂的300MW火电机组应用本发明为例进行说明。

[0040] 300MW火电机组的高温再热蒸汽管道1上的限位器2，为减少设备接口热位移产生的影响，进而保证设备接口推力、推力距达到允许的范围。在高温再热蒸汽管道1上，通过合理分布设置两个轴向(即竖向)的限位器2的安装位置，将设备接口自身的热位移和管道热膨胀产生的位移进行消化。如图1所示的二个轴向限位器2，一个限位器2分布在主厂房的汽轮发电机3一侧位置，另一个限位器2分布在锅炉厂房的锅炉4前侧中间位置，实现设备接口热位移和管道(即高温再热蒸汽管道)热膨胀的消化，避免高温再热蒸汽管道对设备接口产生推力而受损，对于两个限位器2的分布设置计算方法如下：

[0041] 如图1所示的高温再热蒸汽管道1中：

[0042] 汽机中联门接口热位移：Z＝-13.4mm，

[0043] 管道材料线性膨胀系数为α：13×10-6/℃，

[0044] 管道设计温度T＝574℃，

[0045] 中联门入口直管段长度L＝1545mm

[0046] 根据这些条件，引用上述限位装置的安装高度位置计算公式：H＝Z/(T×α)+L[0047] 即可得：H＝13.4/(574×13×10-6)+1545＝3341mm

[0048] 由以上公式计算出，位于汽机轮3位置的中联门入口直管(即位于汽机轮3位置的高温再热蒸汽管道)段长度L为1545mm时的轴向限位装置2的安装位置高度H为3341mm(如图1所示的)，此高度的限位装置2可以使得汽轮机中联门接口的热位移完全由管道(即高温再热蒸汽管道)的热膨胀吸收，避免管系(即高温再热蒸汽管道)和锅炉相应接口(即设备接口)产生附加的推力和推力距，同时，设定的轴向限位装置2布置位置，增加了整个管系的稳定性，对整个系统起到了积极的作用。

[0049] 同理，另一限位装置2的分布位置高度由锅炉出口管系的热位移、以及管道的线性膨胀值来确定，引用上述的技术公式进行计算。

[0050] 本发明利用管道(即高温再热蒸汽管道)布置与设备之间的相对位置，根据管道的线性膨胀系数和管道温度，在特定的位置设置轴向限位装置，实现了利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移的效果，大大减小了整个管系对设备接口产生的推力和推力距，为电厂运行的提供可靠性能。

[0051] 高温再热蒸汽管道的轴向限位器2设置的量化计算形式，标准、通用化计算，规范了高温再热蒸汽管道支吊架的设置。并且限位器2的位置根据各个工程高温再热管道材料温度以及设备接口热位移的值算出结果，具有良好的通用性，可以很好的应用在各个工程上，具有良好的通用性，不受具体参数的限制。

[0052] 通过具体实施例1可以看出：

[0053] 本发明利用管道布置与设备之间的相对位置，根据管道的线性膨胀系数和管道温度，在特定的位置设置轴向限位装置，实现了利用管道本身的热膨胀特性来抵消设备接口热位移的效果，大大减小了整个管系对设备接口产生的推力和推力距。

[0054] 本发明给出了高温再热蒸汽管道限位装置设置的量化计算形式，规范了高温再热蒸汽管道支吊架的设置。

[0055] 本发明具有通用性，不受具体参数的限制。限位装置的位置根据各个工程高温再热管道材料温度以及设备接口热位移的值算出结果，具有很好的通用性，可以很好的适用于各个工程。

[0056] 本发明中两个限位装置增加了高温再热蒸汽管道的刚度，对于高温再热蒸汽管道整个管系的稳定性起到了良好的作用。

[0057] 本发明利用管线自身热胀抵消了设备接口产生的热位移，从而减小了对设备接口的推力和推力距，提供了电厂运行的可靠性。

[0058] 本发明利用两个轴向限位装置最大程度上减少了高温再热蒸汽管道两端设备互相产生的影响。本发明使得高温再热蒸汽管道的应力计算和支吊架设置有章可寻。

[0059] 具体实施例2：

[0060] 本发明具体实施例2的特点是：所述轴向限位器2为设置在高温再热蒸汽管道1的轴向加固件、以限制高温再热蒸汽管道1的轴向伸缩。其余同具体实施例1。