基于水冷卻系統(tǒng)現(xiàn)場管路連接的設(shè)計(jì)應(yīng)用*

張瀠月，戈志鵬，段小輝，王小飛

(常州博瑞電力自動化設(shè)備有限公司，江蘇 常州 213025)

0 引 言

在電力系統(tǒng)工程中，由于目前的趨勢均向著大容量、高負(fù)荷的方向發(fā)展，因此冷卻方式也由原來的風(fēng)冷卻向著水冷卻方向發(fā)展。由于水冷卻系統(tǒng)不是單一設(shè)備，而是由多個(gè)設(shè)備連接而成的整套系統(tǒng)，勢必帶來水冷管路的現(xiàn)場連接工作。對于水冷卻系統(tǒng)工程，現(xiàn)場管路連接問題成為了一個(gè)影響工程進(jìn)度的較為突出的問題。經(jīng)過對筆者所在公司2020年工程現(xiàn)場管路連接問題進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，共發(fā)生了15起現(xiàn)場水冷管路連接問題。對其原因分析后發(fā)現(xiàn)造成管路連接問題的主要原因包括：設(shè)計(jì)院圖紙接口問題，土建制造偏差問題等原因，雖然原因不同，但帶來的結(jié)果都是現(xiàn)場水冷管路不能順利對接，導(dǎo)致設(shè)備不能按期調(diào)試、投運(yùn)。同時(shí)需要把問題管路寄回公司，按現(xiàn)場測量尺寸進(jìn)行整改，帶來巨大的整改費(fèi)用與時(shí)間上的損失。

從現(xiàn)場處理的情況來看，由于水冷管路密封要求高，管路制作工藝包括氬弧焊接，惰性氣體保護(hù)，酸洗，拋光，現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)管路修改的可能性很小，因此需要由公司按照現(xiàn)場測繪的尺寸重新生成管路與支撐等物料。進(jìn)而造成周期長、成本高的問題。

針對現(xiàn)場管路連接問題,筆者提出以下優(yōu)化方案：外圍管路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，把常規(guī)I型、L型管路進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)供工程選擇，盡量減少工程定制化管路。優(yōu)化水冷管路設(shè)計(jì)，將外圍管路允許的最大偏差值提高至200 mm。優(yōu)化管路支撐設(shè)計(jì)，最終達(dá)到解決現(xiàn)場由于土建偏差導(dǎo)致的管路連接問題的目標(biāo)[1-3]。

1 解決方案

1.1 外圍管路標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

對外圍管路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，對工程中常用的I型和L型管路按照常用規(guī)格分為五個(gè)等級，在工程中盡量使用標(biāo)準(zhǔn)化管路，減少定制化管路。在工程現(xiàn)場出現(xiàn)管路連接問題時(shí)，可以首選標(biāo)準(zhǔn)化管路進(jìn)行對接，節(jié)省備料和生產(chǎn)時(shí)間。

1.2 優(yōu)化管路調(diào)節(jié)軟管

由于現(xiàn)有管路中金屬軟管的安裝補(bǔ)償能力較小，且部分軟管在工程中出現(xiàn)了漏水的現(xiàn)象。通過系列化調(diào)研，開發(fā)了一種廣泛應(yīng)用于石油化工、醫(yī)療衛(wèi)生及能源建筑領(lǐng)域的管路系統(tǒng)補(bǔ)償元件，內(nèi)部是可彎曲程度極高的PTFE軟管[4]，外部包裹一層金屬編織網(wǎng)的金屬網(wǎng)套，如圖1所示。其具有優(yōu)秀的耐腐蝕性，同時(shí)可滿足工作溫度范圍在-196～250 ℃范圍內(nèi)[5]，并且已滿足公司的壓力試驗(yàn)及老化試驗(yàn)測試。

經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化并且按照現(xiàn)場正確的安裝順序，將管路的補(bǔ)償調(diào)節(jié)量留到空冷器處，在空冷器接口處的I型管路設(shè)計(jì)中增加新型軟管的長度，可將外圍管路最大偏移量提高至200 mm，如圖2所示。

水冷系統(tǒng)外圍管路設(shè)計(jì)時(shí)，考慮使用新型軟管在管路連接存在問題時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)連接，設(shè)計(jì)方法如下。

空冷器側(cè)主水管的水平方向放置一根1 200 mm長度新型軟管，同時(shí)留有200 mm裕量，正常連接時(shí)處于彎曲狀態(tài)(約有260 mm的徑向彎曲)[6]，如圖2所示。

當(dāng)只用一根軟管進(jìn)行各個(gè)方向200 mm偏差調(diào)節(jié)時(shí)，假設(shè)需要Xmm長管路，如圖3所示。

圖1 新型軟管1.翻邊活動法蘭 2.PTFE內(nèi)襯波紋管 3.不銹鋼翻邊接頭 4.金屬編織網(wǎng)套

圖2 工程現(xiàn)場管路連接方案 圖3 軟管需求長度示意圖

由于兩側(cè)法蘭長度為90 mm，根據(jù)理論計(jì)算可知：

2πR+A+B+90=X

X-90-200-200-4R=A+B

X-90-200-200-4R≥0

聯(lián)立可得：R=175，X≥1190

考慮裕量并長度取整，將軟管總長度定為1 200 mm。圖4(a)～(d)分別為如果現(xiàn)場需求長度縮短200 mm、長度加長200 mm、高度增高200 mm、高度降低200 mm時(shí)的狀態(tài)。

圖4 現(xiàn)場管路連接狀態(tài)

1.3 優(yōu)化外圍管路支撐設(shè)計(jì)

土建偏差通過新型軟管可以解決管路連接問題，但原管路支撐同樣存在不能有效連接的問題。經(jīng)過反復(fù)研究開發(fā)了一種無級調(diào)節(jié)支撐，在土建存在偏差時(shí)可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。該支撐由固定壓板、螺釘組件、支撐座、支撐架、立柱、抱箍墊塊組成[7]。支撐架可以根據(jù)現(xiàn)場土建偏差進(jìn)行無級調(diào)節(jié)[8]，還可以根據(jù)現(xiàn)場高度現(xiàn)場制作立柱，可調(diào)節(jié)范圍非常廣，圖5為原設(shè)計(jì)支撐和無級可調(diào)支撐示意圖。

圖5 原設(shè)計(jì)支撐和無級可調(diào)支撐

采用無級可調(diào)管路支撐結(jié)構(gòu)，在管路高度方向可進(jìn)行上下無級調(diào)節(jié)，在管路高度方向上可以調(diào)節(jié)至少300 mm的距離偏差，同時(shí)還可根據(jù)現(xiàn)場的需求進(jìn)行現(xiàn)場制作生產(chǎn)，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)高度，使得支撐與管路緊密配合，最大程度的發(fā)揮支撐的作用，避免空隙固定導(dǎo)致的管道應(yīng)力，并可消除現(xiàn)場誤差，保證冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 結(jié) 論

應(yīng)對工程現(xiàn)場土建偏差的問題，可以通過外圍管路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、采用新型軟管和無級可調(diào)支撐三種方式并用的方法來解決現(xiàn)場土建偏差問題。

(1)常用的I型和L型管路按照常用規(guī)格分為五個(gè)等級，解決現(xiàn)場管路連接問題時(shí)首選標(biāo)準(zhǔn)化管路進(jìn)行對接，節(jié)省備料和生產(chǎn)時(shí)間。

(2)在空冷器接口處的I型管路設(shè)計(jì)中增加新型軟管，長度為1 200 mm，可調(diào)節(jié)現(xiàn)場水平方向、高度方向200 mm的偏差。

(3)采用無級可調(diào)管路支撐結(jié)構(gòu)，在管路高度方向可進(jìn)行上下無級調(diào)節(jié)，在管路高度方向上可以調(diào)節(jié)至少300 mm的距離偏差，同時(shí)還可根據(jù)現(xiàn)場的需求進(jìn)行現(xiàn)場制作生產(chǎn)。

通過這三種方案的結(jié)合使用可有效應(yīng)對現(xiàn)場管路連接和支撐連接問題，避免現(xiàn)場管路返廠進(jìn)行修改的問題，節(jié)省了運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用，材料更改的費(fèi)用，同時(shí)有效縮短了工程現(xiàn)場的工期。經(jīng)過廣東能源惠州工程、廣東粵電織篢農(nóng)場工程、黑龍江團(tuán)結(jié)風(fēng)電場等多個(gè)工程現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用，均可解決現(xiàn)場土建偏差帶來的管路和支撐連接問題，為整個(gè)項(xiàng)目節(jié)省了大量的運(yùn)輸和技改費(fèi)用，同時(shí)也節(jié)省了寶貴的安裝時(shí)間，保證了工程順利投運(yùn)。