提高超超臨界火電機(jī)組中低壓管道安裝效益的途徑和方法

韓春峰+孫需戰(zhàn)+王海波

摘要：超超臨界火電機(jī)組的中低壓管道尺寸規(guī)格型號繁雜，安裝位置也遍布機(jī)組的各個空間部位，安裝的工作量大、工期長、質(zhì)量工藝要求高。本課題重點(diǎn)對中低壓管道常規(guī)化施工程序、方法進(jìn)行變革和創(chuàng)新，采取現(xiàn)場集中化工藝配管、小口徑疏放水管道模塊化配置安裝、支吊架安裝觀感工藝等革新工藝，安裝工序更加合理， 明顯縮短了安裝工期，提高了工程質(zhì)量、節(jié)約施工成本，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

關(guān)鍵詞：中低壓管道；現(xiàn)場集中化工藝配管；模塊化配置安裝；觀感質(zhì)量

目前超超臨界火電機(jī)組的中低壓管道泛指設(shè)計壓力<10MPa的汽水系統(tǒng)，施工圖紙平均達(dá)到65—80套，尺寸規(guī)格型號繁雜，安裝位置也遍布機(jī)組的各個空間部位，安裝的工作量大、工期長、質(zhì)量工藝要求高。其安裝工期及工藝的好壞直接影響工程成本及系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。而且隨著市場競爭的日益激烈，工期短、質(zhì)量高、造價低的殘酷現(xiàn)實(shí)，必須對中低壓管道常規(guī)化施工程序、方法進(jìn)行變革和創(chuàng)新。我們采取現(xiàn)場中低壓管道現(xiàn)場集中化工藝配管、小口徑疏放水管道模塊化配置安裝、支吊架及管道合理安裝順序等革新措施可有效縮短安裝工期，以最優(yōu)化的工期和最合理的成本獲得最優(yōu)質(zhì)的工程質(zhì)量，成為提高中低壓管道安裝效益的有效途徑和方法。

1 中低壓管道現(xiàn)場化集中化工藝配管：

在施工前期，現(xiàn)場不具備安裝條件時，將中低壓管道系統(tǒng)在組合場內(nèi)進(jìn)行預(yù)先配置組合，減少現(xiàn)場安裝的施工工作量，加快施工進(jìn)度，改善安全文明環(huán)境，提高管道安裝精度及內(nèi)部清潔度，保證安裝質(zhì)量。將現(xiàn)場大部分安裝工作提前在配置場做，解決以往工程待廠房內(nèi)施工條件具備后，才能在安裝地點(diǎn)周圍進(jìn)行下料、組合和安裝，可將管道預(yù)制安裝與土建施工并行，縮短工期，降低施工成本。現(xiàn)場集中化工藝配管可將中低壓管道施工周期提前1-2個月，大大節(jié)約施工成本，避免了常規(guī)安裝方法文明施工差、交叉作業(yè)多、作業(yè)面相互影響等弊端。

現(xiàn)場集中化工藝配管在滿足現(xiàn)場運(yùn)輸和吊裝條件下，要盡量加深管段的預(yù)制深度，預(yù)制焊口數(shù)要達(dá)到總數(shù)的50%以上，能將原材料檢驗、測量、下料、坡口、對口、焊接、標(biāo)識等各項作業(yè)形成流水線作業(yè)，保證管道預(yù)制安裝程序化、規(guī)范化、模式化，提高中低壓管道安裝效率和效益。

1.1 操作要點(diǎn)：

現(xiàn)場集中化工藝配管是充分利用管道預(yù)制場地的機(jī)械設(shè)備和環(huán)境等有利因素，配備專用的配管工器具（切管機(jī)、坡口機(jī)、熱處理機(jī)、自動噴砂裝置、埋弧自動焊機(jī)等）進(jìn)行機(jī)械化生產(chǎn)，施工工藝美觀，質(zhì)量可靠，精確度高，施工速度快，可有效提高管道加工精度，保證管道后續(xù)安裝應(yīng)力小，避免泄露，確保管道的安全運(yùn)行。

現(xiàn)場集中化工藝配管遵循“設(shè)計允許、安裝方便”的原則，所有管道規(guī)格DN≥80mm的管道系統(tǒng)都要進(jìn)行二次配管設(shè)計并進(jìn)行集中化工藝配管。中低壓管道工藝配管設(shè)計除機(jī)務(wù)專業(yè)外還應(yīng)結(jié)合熱工專業(yè)、焊接專業(yè)綜合考慮各種安裝因素和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，保證配管正確性及完整性。

1.1.1 配置場地及施工機(jī)具準(zhǔn)備

1）根據(jù)機(jī)組施工總平面布置圖要求、管道工程量及工期計劃安排，規(guī)劃管道預(yù)制場地，場地應(yīng)配置龍門吊等吊裝機(jī)具，便于管道吊裝運(yùn)輸。

2）根據(jù)工程特點(diǎn)及需求情況在配置場內(nèi)配備噴砂裝置、焊機(jī)集裝箱、熱處理集裝箱、切割機(jī)、坡口機(jī)、鉆床等機(jī)加工設(shè)備，按下料、組對、焊接、檢驗等工序形成流水生產(chǎn)線作業(yè)。

1.1.2 配管設(shè)計

1）配管設(shè)計時應(yīng)綜合考慮管道及管件的布置、閥門的位置、疏放水點(diǎn)、放氣點(diǎn)、取樣加藥點(diǎn)、熱工測點(diǎn)（包括調(diào)試、性能試驗、運(yùn)行）、流量測量裝置和支吊架位置及形式等，二次配管設(shè)計必須以設(shè)計院提供的正式藍(lán)圖為基準(zhǔn)。

2）配管設(shè)計時彎管、管件、閥門、流量測量裝置等零部件尺寸應(yīng)以現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，盡量將現(xiàn)場焊口位置靠近現(xiàn)場安裝平臺，并考慮安裝用調(diào)整段并應(yīng)考慮到系統(tǒng)沖洗、吹掃等臨時接口，還應(yīng)考慮到現(xiàn)場起吊重量和空間的限制。組合段內(nèi)如果有閥門，應(yīng)等閥門兩側(cè)組合段噴砂除銹后再與閥門組合。

3）為了便于施工，配管圖應(yīng)有平面圖和軸測圖，圖上應(yīng)顯示：管件、閥門管道附件、支吊架、放水、放氣點(diǎn)、接管座、熱工測點(diǎn)、性能測點(diǎn)等位置和相應(yīng)尺寸。管段詳圖上應(yīng)有材料明細(xì)表，標(biāo)明其規(guī)格、材質(zhì)、編號、長度及重量等，并標(biāo)明每段鋼管所在的系統(tǒng)的編號，標(biāo)注該管段兩端接管位置和介質(zhì)流向。

若組合段較為復(fù)雜，開孔較多，且開孔位置不是位于組合段正上方或者正下方。應(yīng)增加單件管道圖以及開孔斷面圖，標(biāo)注清楚開孔位置、角度及尺寸。

4）確定單件分段管道總體尺寸及焊縫位置時，應(yīng)滿足以下要求：

配管程序中的排料優(yōu)化原則，使管材得到充分的合理利用。焊縫距彎管起弧點(diǎn)不小于鋼管外徑并不得小于100mm。兩個相鄰焊縫間的距離不小于鋼管外徑并不得小于150mm。焊縫距離支吊架管部邊緣不小于50mm，對于焊后需進(jìn)行熱處理的焊縫，距離支吊架管部邊緣不得小于焊縫寬度的5倍，且不小于100mm。焊縫距離管道開孔邊緣不小于150mm。對位于隔墻，樓板內(nèi)的管段不得設(shè)置焊縫。在確定單件分段管道的總體尺寸時，要考慮運(yùn)輸和吊裝位置條件的限制；還應(yīng)考慮其剛度能保證吊裝后不致產(chǎn)生永久變形，若組合件剛度不夠，必須有增加剛度的措施，以免吊裝組合件變形。

1.1.3 配管管道下料、組合工作

1）焊接坡口宜采用機(jī)械加工。型式和尺寸應(yīng)按《電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范（火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程）》的規(guī)定加工。

2）焊件在組裝前應(yīng)將焊口表面及附近母材的油、漆、垢、銹等清理干凈。每側(cè)10～15mm打磨出金屬光澤，并檢查無裂紋、雜質(zhì)等缺陷。

3）坡口宜采用機(jī)械加工的方法。如采用熱加工方法（如火焰切割、等離子切割）下料，切口部分應(yīng)留有機(jī)械加工余量，以便于除去淬硬層及過熱金屬。

4）焊接

配管焊接為提高工作效率可采用埋弧自動焊和手動焊接相結(jié)合的方法。焊接施工過程結(jié)束后，及時委托金屬檢測單位及時檢驗。

5）噴砂處理

在配置場地組合好的管道直徑φ89mm及以上的碳鋼及合金鋼管道全部噴砂除銹；不銹鋼管應(yīng)檢查內(nèi)部情況，保證清潔無雜物。對于對空排氣管道、對外排污管管子，管內(nèi)無嚴(yán)重銹蝕和雜物時可不做處理。

配管場地內(nèi)應(yīng)準(zhǔn)備噴砂設(shè)備一套。噴射石英砂對管道及管件內(nèi)部進(jìn)行噴砂除銹，噴砂時不允許停留在某一部位時間過長，噴砂后工件表面應(yīng)露出金屬光澤，無銹蝕及雜物。

6）配管的管段標(biāo)識

配管管段應(yīng)標(biāo)識清楚、明了，便于現(xiàn)場的辨識及安裝。采用噴漆方式在管段上明確標(biāo)示系統(tǒng)編號、管段號、規(guī)格、材質(zhì)及流向。

7）管口封堵

管口應(yīng)封堵嚴(yán)密，采用橡膠封頭或彩條布包裹用膠帶封緊的方法，以防止異物或灰塵進(jìn)入或在運(yùn)輸及存放的過程中發(fā)生銹蝕和碰撞。

2、調(diào)整支吊架及管道合理安裝順序：

廠房具備施工條件后，一般首先進(jìn)行設(shè)備就位安裝工作（凝汽器、高加、低加、除氧器、汽泵等轉(zhuǎn)動機(jī)械的就位工作）。期間可考慮首先進(jìn)行高低加排汽、軸加排汽、汽封排汽、輔汽聯(lián)箱安全閥排汽、除氧器排汽等管道施工。（上述排汽管道一般沿柱子垂直布置，不需要等待平臺交安，可提前安排施工）。

零米層應(yīng)首先進(jìn)行地埋管道安裝，其中要提前策劃輔機(jī)設(shè)備放水管道及中低壓管道放水、放氣等小口徑管道終端疏水箱的安裝位置與接口，并布置在靠近通道或者進(jìn)出方便易于觀察的位置，疏水箱底部放水管道采用DN50～DN80碳鋼管道與地埋的無壓放水母管接通，要避免以往工程小口徑管道施工時終點(diǎn)位置不確定，布置雜亂無章，做完零米地面后發(fā)現(xiàn)放水口再進(jìn)行二次開挖，浪費(fèi)人力物力拖后工期的落后的施工方法。

施工現(xiàn)場具備安裝條件后，需及時將預(yù)置場地內(nèi)配置好的管道運(yùn)至安裝位置進(jìn)行組合安裝。一般根據(jù)機(jī)組試運(yùn)順序，優(yōu)先考慮凝結(jié)水、開式水、閉式水、高低加疏水、中低壓給水、輔助蒸汽等系統(tǒng)施工。

支吊架根部應(yīng)先于管道施工，可作為施工吊點(diǎn)，減少焊接臨時吊點(diǎn)，提高臨時懸吊的安全性。中低壓管道支吊架圖紙應(yīng)在廠房交安前2-3月達(dá)到施工單位，進(jìn)行圖紙會審，材料計劃提取，加工及購買等工作。支吊架根部型鋼材料到貨后可在管道組合場提前下料和配制、油漆，前期施工的系統(tǒng)支吊架根部應(yīng)在廠房交安前配置完畢。

2.1中低壓管道現(xiàn)場組合安裝工藝優(yōu)化措施：

2.1.1 如條件允許，低溫中低壓管道吊裝前可將管道外壁打磨干凈，涂刷底層防銹漆，即可提高管道安裝外觀工藝，也減少了已完工程管道安裝結(jié)束后，搭架子進(jìn)行外壁打磨二次涂刷，減少環(huán)境污染和成品保護(hù)。

2.1.2 管道吊裝將在鋼梁上焊接臨時吊點(diǎn)更改為自制的可重復(fù)利用剪刀鉤型鋼梁提升卡具，既減少了工作量，又避免了二次割除時損壞鋼梁。

2.1.3安裝時，要提前考慮系統(tǒng)沖洗和嚴(yán)密性試驗的接口及臨時管道的布置，做好提前預(yù)留和臨時措施，避免將管道施工完畢后，再進(jìn)行拆裝，造成管道和設(shè)備內(nèi)部的再次污染。

2.1.4 不銹鋼管道與支吊架之間應(yīng)墊入不銹鋼墊片隔離；穿墻或過樓板的管道，位于隔墻、樓板內(nèi)的管段不得有接口，所加套管應(yīng)符合設(shè)計要求，設(shè)計無規(guī)定時，穿墻套管長度不應(yīng)小于墻厚，穿樓板套管宜高出樓面或地面25-30mm。管道與套管的空隙應(yīng)按設(shè)計要求滿足保溫和熱位移需要。

2.1.5 管道安裝過程中，嚴(yán)禁在正式管道內(nèi)臨時存放工具和雜物，避免出現(xiàn)工具、雜物遺忘在管道內(nèi)。每日施工結(jié)束應(yīng)對管道開口部位加彩條布封閉，以防止雜物進(jìn)入。

2.2支吊架安裝觀感質(zhì)量優(yōu)化措施：

支吊架安裝在嚴(yán)格按照施工規(guī)范規(guī)定施工的同時，制定外觀觀感質(zhì)量要求和措施和增加支吊架觀感質(zhì)量檢查驗收記錄，完善過程控制，突出細(xì)部安裝工藝，在保證安全的基礎(chǔ)上，有效提高觀感質(zhì)量，保證花蘭螺絲、螺紋接頭、彈簧標(biāo)尺方向整齊劃一、工藝美觀，提高安裝效率，減少施工缺陷，避免二次返工。

3 小口徑管道模塊化配置安裝：

汽機(jī)側(cè)小口徑管道安裝范圍包括：疏水?dāng)U容器周圍疏水管道、熱力系統(tǒng)疏放水管道、放空和排汽管道、設(shè)備冷卻和密封用水管道、發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)管道、汽水取樣及加藥管道等。目前設(shè)計院對火電機(jī)組DN≤80mm的工藝管道只出具系統(tǒng)圖而沒有布置圖，現(xiàn)場施工隨意性大，布置雜亂、阻礙通道，施工缺陷及二次返工率較高。 我們根據(jù)以往工程中低壓汽水系統(tǒng)小口徑管道的安裝的經(jīng)驗和布置的特點(diǎn)，將其劃分為高低加區(qū)域模塊、疏水?dāng)U容器區(qū)域模塊、本體疏水區(qū)域模塊、抽汽區(qū)域模塊、取樣加藥系統(tǒng)模塊、油系統(tǒng)模塊、發(fā)電機(jī)區(qū)域模塊等進(jìn)行模塊化設(shè)計和配置安裝。

首先由技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計院提供系統(tǒng)圖、管線流程圖、總體布置圖等相關(guān)圖紙和資料，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備、主管路、電纜等敷設(shè)的實(shí)際情況，進(jìn)行小口徑管道現(xiàn)場模塊化設(shè)計，再由施工人員在配置場地將疏水平臺、閥門操作站、具有相同配置特點(diǎn)的管道等在場外預(yù)先進(jìn)行組合配置，將小口徑管道疏水平臺或閥門站預(yù)制成模塊作為一個個組合體，方便和加速了現(xiàn)場的安裝。安裝前對其預(yù)制和組裝，避免了在其最終位置的狹窄空間進(jìn)行過多的工作，保證小口徑管道的安裝工期與母管安裝工期并行，從而提高安裝進(jìn)度，縮短安裝工期。

小口徑管道模塊化的布置原則是：散狀布置、分塊集中，走向合理、間距均勻、避免交叉、整齊美觀、高空布置、少占空間、不占運(yùn)行通道及檢修場地、閥門盡量就近布置、有序排列且便于操作和檢修。

3.1 本體疏水和抽氣區(qū)域小口徑管道模塊化布置：臨近的閥門盡量進(jìn)行集中布置，嚴(yán)格按介質(zhì)壓力和溫度對小徑管進(jìn)行區(qū)分，布置時分別考慮，高溫管道和常溫管道盡量不集中布置在一起。（如圖3-1所示）

3.2 高低壓加熱器區(qū)域模塊小口徑管道模塊化布置： 以高低加為中心的小口徑管道布置在背向通道的一側(cè)，閥門集中布置處要形成操作臺，方便操作，操作臺盡量借用設(shè)計好的平臺，閥門站一般分為兩個閥門站分別靠近加熱器的兩端進(jìn)行安裝以節(jié)約材料，減少安裝工作量，且操作臺要留有足夠的通道空間。（如圖3-2所示）

3.3 疏水?dāng)U容器周圍疏水管道模塊化布置：將一定范圍內(nèi)的相同介質(zhì)和相近壓力的小徑管集中并按壓力由高至低、由外至內(nèi)的順序疏向疏水集管，管道布置需保證間距均勻，分層布置，單根保溫，無交錯現(xiàn)象。設(shè)計有氣動控制門的疏水管路集中布置，沒有氣動控制門的管路就地布置。集中布置的管路閥門站盡量布置在零米層汽機(jī)基座高壓缸側(cè)的兩個柱子之間，為避免帶型疏水管路的出現(xiàn)，需將閥門站的標(biāo)高抬高至本體疏水?dāng)U容器疏水集管標(biāo)高以上，為便于閥門的操作和檢修，設(shè)閥門操作平臺及上下爬梯。

3.4 加藥取樣系統(tǒng)模塊化布置：加藥取樣系統(tǒng)管道支路較多，管線較長。由于加藥間與取樣間具體位置的不同，要改變布置分散的弊端，將加藥管道與取樣管道提前匯合，在C列墻外側(cè)（煤倉間側(cè)）布置，整體成排平行向汽機(jī)房鋪設(shè)。由于加藥取樣系統(tǒng)管道的口徑比較小，要用彎管機(jī)握彎，減少彎頭焊接的工作量，管道支吊架盡量采用U形管夾及儀表排夾，根部盡量用花角鋼，以提高安裝效率。

3.5 就地布置的放水管道模塊化布置：分散布置的就地放水管道安裝嚴(yán)格按照統(tǒng)一模式進(jìn)行安裝，閥門離地高度及距離母管長度都要統(tǒng)一，要充分考慮到母管振動、熱膨脹等帶來的不利影響，有溫度的疏水管道要有良好熱補(bǔ)償性能，防止焊口撕裂，危及設(shè)備及系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

通過對中低壓管道常規(guī)化施工程序和方法進(jìn)行變革和創(chuàng)新，使中低壓管道安裝工藝更加簡捷、工序合理，比傳統(tǒng)的方法縮短了施工工期，降低工程成本，減少管道安裝的質(zhì)量通病，減少現(xiàn)場高空作業(yè)和交叉作業(yè)，有效保障了施工安全。在新密電廠二期工程2×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組#4機(jī)、華能沁北電廠三期工程2×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組#6機(jī)中低壓管道安裝中得到應(yīng)用，成為提高超超臨界火電機(jī)組中低壓管道安裝效益的有效途徑和方法之一。

致謝

首先感謝中國電建集團(tuán)河南工程公司、新密電廠和華能沁北電廠的領(lǐng)導(dǎo)和同仁為本次論文寫作提供大力支持和指導(dǎo)，并給予中肯的意見，才能使我順利完成論文的寫作工作。

感謝為論文提供廣大學(xué)術(shù)資料的專家，有你們的學(xué)術(shù)成果，使論文有了明確的方向和堅實(shí)的基礎(chǔ)，再次，向你們表示衷心的感謝和致以崇高的敬意。

參考文獻(xiàn)：

[1]電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范第5部分：管道及系統(tǒng)DL/ T 5190.5-2012 國家能源局.

[2]張金和主編.《管道安裝工程手冊》.機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3]謝萬鈞主編.電力施工企業(yè)職工崗位技能培訓(xùn)教材《管道安裝》中國電力出版社

作者簡介：

韓春峰（1964.02），男，河南郟縣，學(xué)歷：大專，工程師，研究方向：熱能動力工程.

孫需戰(zhàn)（1969.04），男，籍貫：河南省虞城市，學(xué)歷：本科，職稱：高級工程師，研究方向：熱能動力工程.

王海波（1978.12），男，籍貫：遼寧省朝陽市，學(xué)歷：本科，職稱：高級工程師，研究方向：熱能動力工程.