提高超超临界火电机组中低压管道安装效益的途径和方法

韩春峰+孙需战+王海波

摘要：超超临界火电机组的中低压管道尺寸规格型号繁杂，安装位置也遍布机组的各个空间部位，安装的工作量大、工期长、质量工艺要求高。本课题重点对中低压管道常规化施工程序、方法进行变革和创新，采取现场集中化工艺配管、小口径疏放水管道模块化配置安装、支吊架安装观感工艺等革新工艺，安装工序更加合理， 明显缩短了安装工期，提高了工程质量、节约施工成本，能够取得良好的经济和社会效益。

关键词：中低压管道；现场集中化工艺配管；模块化配置安装；观感质量

目前超超临界火电机组的中低压管道泛指设计压力<10MPa的汽水系统，施工图纸平均达到65—80套，尺寸规格型号繁杂，安装位置也遍布机组的各个空间部位，安装的工作量大、工期长、质量工艺要求高。其安装工期及工艺的好坏直接影响工程成本及系统运行的安全性。而且随着市场竞争的日益激烈，工期短、质量高、造价低的残酷现实，必须对中低压管道常规化施工程序、方法进行变革和创新。我们采取现场中低压管道现场集中化工艺配管、小口径疏放水管道模块化配置安装、支吊架及管道合理安装顺序等革新措施可有效缩短安装工期，以最优化的工期和最合理的成本获得最优质的工程质量，成为提高中低压管道安装效益的有效途径和方法。

1 中低压管道现场化集中化工艺配管：

在施工前期，现场不具备安装条件时，将中低压管道系统在组合场内进行预先配置组合，减少现场安装的施工工作量，加快施工进度，改善安全文明环境，提高管道安装精度及内部清洁度，保证安装质量。将现场大部分安装工作提前在配置场做，解决以往工程待厂房内施工条件具备后，才能在安装地点周围进行下料、组合和安装，可将管道预制安装与土建施工并行，缩短工期，降低施工成本。现场集中化工艺配管可将中低压管道施工周期提前1-2个月，大大节约施工成本，避免了常规安装方法文明施工差、交叉作业多、作业面相互影响等弊端。

现场集中化工艺配管在满足现场运输和吊装条件下，要尽量加深管段的预制深度，预制焊口数要达到总数的50%以上，能将原材料检验、测量、下料、坡口、对口、焊接、标识等各项作业形成流水线作业，保证管道预制安装程序化、规范化、模式化，提高中低压管道安装效率和效益。

1.1 操作要点：

现场集中化工艺配管是充分利用管道预制场地的机械设备和环境等有利因素，配备专用的配管工器具（切管机、坡口机、热处理机、自动喷砂装置、埋弧自动焊机等）进行机械化生产，施工工艺美观，质量可靠，精确度高，施工速度快，可有效提高管道加工精度，保证管道后续安装应力小，避免泄露，确保管道的安全运行。

现场集中化工艺配管遵循“设计允许、安装方便”的原则，所有管道规格DN≥80mm的管道系统都要进行二次配管设计并进行集中化工艺配管。中低压管道工艺配管设计除机务专业外还应结合热工专业、焊接专业综合考虑各种安装因素和规范标准要求，保证配管正确性及完整性。

1.1.1 配置场地及施工机具准备

1）根据机组施工总平面布置图要求、管道工程量及工期计划安排，规划管道预制场地，场地应配置龙门吊等吊装机具，便于管道吊装运输。

2）根据工程特点及需求情况在配置场内配备喷砂装置、焊机集装箱、热处理集装箱、切割机、坡口机、钻床等机加工设备，按下料、组对、焊接、检验等工序形成流水生产线作业。

1.1.2 配管设计

1）配管设计时应综合考虑管道及管件的布置、阀门的位置、疏放水点、放气点、取样加药点、热工测点（包括调试、性能试验、运行）、流量测量装置和支吊架位置及形式等，二次配管设计必须以设计院提供的正式蓝图为基准。

2）配管设计时弯管、管件、阀门、流量测量装置等零部件尺寸应以现场测量的数据为准，尽量将现场焊口位置靠近现场安装平台，并考虑安装用调整段并应考虑到系统冲洗、吹扫等临时接口，还应考虑到现场起吊重量和空间的限制。组合段内如果有阀门，应等阀门两侧组合段喷砂除锈后再与阀门组合。

3）为了便于施工，配管图应有平面图和轴测图，图上应显示：管件、阀门管道附件、支吊架、放水、放气点、接管座、热工测点、性能测点等位置和相应尺寸。管段详图上应有材料明细表，标明其规格、材质、编号、长度及重量等，并标明每段钢管所在的系统的编号，标注该管段两端接管位置和介质流向。

若组合段较为复杂，开孔较多，且开孔位置不是位于组合段正上方或者正下方。应增加单件管道图以及开孔断面图，标注清楚开孔位置、角度及尺寸。

4）确定单件分段管道总体尺寸及焊缝位置时，应满足以下要求：

配管程序中的排料优化原则，使管材得到充分的合理利用。焊缝距弯管起弧点不小于钢管外径并不得小于100mm。两个相邻焊缝间的距离不小于钢管外径并不得小于150mm。焊缝距离支吊架管部边缘不小于50mm，对于焊后需进行热处理的焊缝，距离支吊架管部边缘不得小于焊缝宽度的5倍，且不小于100mm。焊缝距离管道开孔边缘不小于150mm。对位于隔墙，楼板内的管段不得设置焊缝。在确定单件分段管道的总体尺寸时，要考虑运输和吊装位置条件的限制；还应考虑其刚度能保证吊装后不致产生永久变形，若组合件刚度不够，必须有增加刚度的措施，以免吊装组合件变形。

1.1.3 配管管道下料、组合工作

1）焊接坡口宜采用机械加工。型式和尺寸应按《电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接技术规程）》的规定加工。

2）焊件在组装前应将焊口表面及附近母材的油、漆、垢、锈等清理干净。每侧10～15mm打磨出金属光泽，并检查无裂纹、杂质等缺陷。

3）坡口宜采用机械加工的方法。如采用热加工方法（如火焰切割、等离子切割）下料，切口部分应留有机械加工余量，以便于除去淬硬层及过热金属。

4）焊接

配管焊接为提高工作效率可采用埋弧自动焊和手动焊接相结合的方法。焊接施工过程结束后，及时委托金属检测单位及时检验。

5）喷砂处理

在配置场地组合好的管道直径φ89mm及以上的碳钢及合金钢管道全部喷砂除锈；不锈钢管应检查内部情况，保证清洁无杂物。对于对空排气管道、对外排污管管子，管内无严重锈蚀和杂物时可不做处理。

配管场地内应准备喷砂设备一套。喷射石英砂对管道及管件内部进行喷砂除锈，喷砂时不允许停留在某一部位时间过长，喷砂后工件表面应露出金属光泽，无锈蚀及杂物。

6）配管的管段标识

配管管段应标识清楚、明了，便于现场的辨识及安装。采用喷漆方式在管段上明确标示系统编号、管段号、规格、材质及流向。

7）管口封堵

管口应封堵严密，采用橡胶封头或彩条布包裹用胶带封紧的方法，以防止异物或灰尘进入或在运输及存放的过程中发生锈蚀和碰撞。

2、调整支吊架及管道合理安装顺序：

厂房具备施工条件后，一般首先进行设备就位安装工作（凝汽器、高加、低加、除氧器、汽泵等转动机械的就位工作）。期间可考虑首先进行高低加排汽、轴加排汽、汽封排汽、辅汽联箱安全阀排汽、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，不需要等待平台交安，可提前安排施工）。

零米层应首先进行地埋管道安装，其中要提前策划辅机设备放水管道及中低压管道放水、放气等小口径管道终端疏水箱的安装位置与接口，并布置在靠近通道或者进出方便易于观察的位置，疏水箱底部放水管道采用DN50～DN80碳钢管道与地埋的无压放水母管接通，要避免以往工程小口径管道施工时终点位置不确定，布置杂乱无章，做完零米地面后发现放水口再进行二次开挖，浪费人力物力拖后工期的落后的施工方法。

施工现场具备安装条件后，需及时将预置场地内配置好的管道运至安装位置进行组合安装。一般根据机组试运顺序，优先考虑凝结水、开式水、闭式水、高低加疏水、中低压给水、辅助蒸汽等系统施工。

支吊架根部应先于管道施工，可作为施工吊点，减少焊接临时吊点，提高临时悬吊的安全性。中低压管道支吊架图纸应在厂房交安前2-3月达到施工单位，进行图纸会审，材料计划提取，加工及购买等工作。支吊架根部型钢材料到货后可在管道组合场提前下料和配制、油漆，前期施工的系统支吊架根部应在厂房交安前配置完毕。

2.1中低压管道现场组合安装工艺优化措施：

2.1.1 如条件允许，低温中低压管道吊装前可将管道外壁打磨干净，涂刷底层防锈漆，即可提高管道安装外观工艺，也减少了已完工程管道安装结束后，搭架子进行外壁打磨二次涂刷，减少环境污染和成品保护。

2.1.2 管道吊装将在钢梁上焊接临时吊点更改为自制的可重复利用剪刀钩型钢梁提升卡具，既减少了工作量，又避免了二次割除时损坏钢梁。

2.1.3安装时，要提前考虑系统冲洗和严密性试验的接口及临时管道的布置，做好提前预留和临时措施，避免将管道施工完毕后，再进行拆装，造成管道和设备内部的再次污染。

2.1.4 不锈钢管道与支吊架之间应垫入不锈钢垫片隔离；穿墙或过楼板的管道，位于隔墙、楼板内的管段不得有接口，所加套管应符合设计要求，设计无规定时，穿墙套管长度不应小于墙厚，穿楼板套管宜高出楼面或地面25-30mm。管道与套管的空隙应按设计要求满足保温和热位移需要。

2.1.5 管道安装过程中，严禁在正式管道内临时存放工具和杂物，避免出现工具、杂物遗忘在管道内。每日施工结束应对管道开口部位加彩条布封闭，以防止杂物进入。

2.2支吊架安装观感质量优化措施：

支吊架安装在严格按照施工规范规定施工的同时，制定外观观感质量要求和措施和增加支吊架观感质量检查验收记录，完善过程控制，突出细部安装工艺，在保证安全的基础上，有效提高观感质量，保证花兰螺丝、螺纹接头、弹簧标尺方向整齐划一、工艺美观，提高安装效率，减少施工缺陷，避免二次返工。

3 小口径管道模块化配置安装：

汽机侧小口径管道安装范围包括：疏水扩容器周围疏水管道、热力系统疏放水管道、放空和排汽管道、设备冷却和密封用水管道、发电机氢气系统管道、汽水取样及加药管道等。目前设计院对火电机组DN≤80mm的工艺管道只出具系统图而没有布置图，现场施工随意性大，布置杂乱、阻碍通道，施工缺陷及二次返工率较高。 我们根据以往工程中低压汽水系统小口径管道的安装的经验和布置的特点，将其划分为高低加区域模块、疏水扩容器区域模块、本体疏水区域模块、抽汽区域模块、取样加药系统模块、油系统模块、发电机区域模块等进行模块化设计和配置安装。

首先由技术人员根据设计院提供系统图、管线流程图、总体布置图等相关图纸和资料，结合现场设备、主管路、电缆等敷设的实际情况，进行小口径管道现场模块化设计，再由施工人员在配置场地将疏水平台、阀门操作站、具有相同配置特点的管道等在场外预先进行组合配置，将小口径管道疏水平台或阀门站预制成模块作为一个个组合体，方便和加速了现场的安装。安装前对其预制和组装，避免了在其最终位置的狭窄空间进行过多的工作，保证小口径管道的安装工期与母管安装工期并行，从而提高安装进度，缩短安装工期。

小口径管道模块化的布置原则是：散状布置、分块集中，走向合理、间距均匀、避免交叉、整齐美观、高空布置、少占空间、不占运行通道及检修场地、阀门尽量就近布置、有序排列且便于操作和检修。

3.1 本体疏水和抽气区域小口径管道模块化布置：临近的阀门尽量进行集中布置，严格按介质压力和温度对小径管进行区分，布置时分别考虑，高温管道和常温管道尽量不集中布置在一起。（如图3-1所示）

3.2 高低压加热器区域模块小口径管道模块化布置： 以高低加为中心的小口径管道布置在背向通道的一侧，阀门集中布置处要形成操作台，方便操作，操作台尽量借用设计好的平台，阀门站一般分为两个阀门站分别靠近加热器的两端进行安装以节约材料，减少安装工作量，且操作台要留有足够的通道空间。（如图3-2所示）

3.3 疏水扩容器周围疏水管道模块化布置：将一定范围内的相同介质和相近压力的小径管集中并按压力由高至低、由外至内的顺序疏向疏水集管，管道布置需保证间距均匀，分层布置，单根保温，无交错现象。设计有气动控制门的疏水管路集中布置，没有气动控制门的管路就地布置。集中布置的管路阀门站尽量布置在零米层汽机基座高压缸侧的两个柱子之间，为避免带型疏水管路的出现，需将阀门站的标高抬高至本体疏水扩容器疏水集管标高以上，为便于阀门的操作和检修，设阀门操作平台及上下爬梯。

3.4 加药取样系统模块化布置：加药取样系统管道支路较多，管线较长。由于加药间与取样间具体位置的不同，要改变布置分散的弊端，将加药管道与取样管道提前汇合，在C列墙外侧（煤仓间侧）布置，整体成排平行向汽机房铺设。由于加药取样系统管道的口径比较小，要用弯管机握弯，减少弯头焊接的工作量，管道支吊架尽量采用U形管夹及仪表排夹，根部尽量用花角钢，以提高安装效率。

3.5 就地布置的放水管道模块化布置：分散布置的就地放水管道安装严格按照统一模式进行安装，阀门离地高度及距离母管长度都要统一，要充分考虑到母管振动、热膨胀等带来的不利影响，有温度的疏水管道要有良好热补偿性能，防止焊口撕裂，危及设备及系统的安全经济运行。

通过对中低压管道常规化施工程序和方法进行变革和创新，使中低压管道安装工艺更加简捷、工序合理，比传统的方法缩短了施工工期，降低工程成本，减少管道安装的质量通病，减少现场高空作业和交叉作业，有效保障了施工安全。在新密电厂二期工程2×1000MW超超临界燃煤发电机组#4机、华能沁北电厂三期工程2×1000MW超超临界燃煤发电机组#6机中低压管道安装中得到应用，成为提高超超临界火电机组中低压管道安装效益的有效途径和方法之一。

致谢

首先感谢中国电建集团河南工程公司、新密电厂和华能沁北电厂的领导和同仁为本次论文写作提供大力支持和指导，并给予中肯的意见，才能使我顺利完成论文的写作工作。

感谢为论文提供广大学术资料的专家，有你们的学术成果，使论文有了明确的方向和坚实的基础，再次，向你们表示衷心的感谢和致以崇高的敬意。

参考文献：

[1]电力建设施工技术规范第5部分：管道及系统DL/ T 5190.5-2012 国家能源局.

[2]张金和主编.《管道安装工程手册》.机械工业出版社，2006.

[3]谢万钧主编.电力施工企业职工岗位技能培训教材《管道安装》中国电力出版社

作者简介：

韩春峰（1964.02），男，河南郏县，学历：大专，工程师，研究方向：热能动力工程.

孙需战（1969.04），男，籍贯：河南省虞城市，学历：本科，职称：高级工程师，研究方向：热能动力工程.

王海波（1978.12），男，籍贯：辽宁省朝阳市，学历：本科，职称：高级工程师，研究方向：热能动力工程.