Совершенствование опорно-подвесной системы для перераспределения напряжений до уровня, не превышающего допускаемые значения, реализуется путем реконструкции ОПС и трассы паропровода, снижения жесткости пружинных опор, применением разгружающих опор нового типа.
Совершенствование ОПС при общем подходе направлено на снижение эффективных и эквивалентных напряжений, что позволяет корректно решать задачи продления ресурса паропроводов. Подтверждением этому служит представленная на рис. 3.8 взаимосвязь параметра σэф/σпр с ресурсом τ через эффективные напряжения σ3φ и допускаемый уровень рабочих напряжений 1,1[σ]. Эффективные напряжения являются функцией приведенных σпр от внутреннего давления и напряжений σвн от весовых нагрузок и реакций опор. Путем снижения σвн и соответствующего уменьшения параметра σэф/σпр достигается поставленная задача. Это подтверждается на примере паропровода 0273 х 32 мм из стали 12Х1МФ: уменьшение параметра σэф/σпр с 1,3 до 1,1 позволяет корректно увеличить безаварийный ресурс со 100 до 200 тыс. ч (смещение т. 2 и 1 на т. 4 и 3).
Рис. 3.8. Взаимосвязь напряженного состояния σэф с расчетным параметром
Обозначения — см. рис. 3.1
Таблица 3.3. Классификация паропроводов по условию их напряженного состояния
На основании анализа результатов расчетно-экспериментальных исследований с учетом напряженного состояния предложена классификация паропроводов в зависимости от объема выполнения необходимых минимальных работ для повышения работоспособности их деталей и элементов (табл. 3.3).
Рис. 3.9. Величины и направления действия моментов в зависимости от типа установленных опор: I — разгружающая опора; II — скользящая опора; III — пружинная опора
Улучшение напряженного состояния сварных соединений сложного профиля достигается путем применения разгружающих опор нового типа. Сварные соединения сложного профиля типа «труба - арматура», «труба - конический переход» можно отнести к элементам повышенной категории опасности, что подтверждается анализом повреждений тепломеханического оборудования ТЭС. Сварные соединения подобного типа наиболее чувствительны к воздействию изгибающих моментов как в горячем, так и в холодном состояниях паропроводов. Для повышения надежности таких сварных соединений необходимо устранить действие на них изгибающих моментов. Это может быть реализовано одной из двух мер — изменением трассы паропровода или применением разгружающих опор.
Первый путь является нерациональным, так как влечет за собой новую разработку проекта, демонтаж старых участков паропроводов, монтаж новых, что усугубляется стесненной компоновкой в условиях работы остального оборудования электростанции.
Второй путь является наиболее рациональным, поскольку требует минимальных затрат. Он заключается в замене установленных в непосредственной близости от указанных соединений опор (пружинной, скользящей, катковой и т.д.) на разгружающие опоры новых типов (рис. 3.9). На графике представлены значения и направления действия моментов в зависимости от типа установленных опор.
Наибольший изгибающий момент возникает от предзатяжки пружин подвесок, так как жесткость опор и подвесок соизмерима с жесткостью самой трассы; его воздействие начинается с момента срезки стяжек после монтажа паропровода (τ1) и продолжается до начала пуска оборудования(τ2), а также после останова оборудования до следующего пуска. Выход на расчетные параметры соответствует времени τ3.
