Опорно-подвесная система (ОПС) трубопроводов

Специалистами ЗАО "ПОЛИФОРМ" проводится полный комплекс работ по обследованию, ремонту и наладке трубопроводов. Понятие "полный комплекс работ" подразумевает под собой обследование трубопровода с выдачей рекомендаций (дефектация), проведение поверочных расчетов с целью выявления нерасчетных нагрузок и методы их устранения, включая рекомендации по реконструкции опорно-подвесной системы ОПС, выявление особо нагруженных сечений при фактическом исполнении трубопровода и их проверка методами неразрушающего контроля, а также проведение непосредственно ремонтных работ с последующей наладкой и выдачей необходимой документации.

---

Проблемы эксплуатации трубопроводов

ЗАО "ПОЛИФОРМ" проводит полный комплекс работ по обследованию, наладке, ремонту трубопроводов опираясь на богатый опыт специалистов приобретенный на объектах АО "Ленэнерго", ОАО "Киришская ГРЭС", АО "АКРОН", Вологодской ТЭЦ.

В настоящее время на многих предприятиях эксплуатируются паропроводы, на которые нет данных о прочностных расчетах и проведенных наладочных работах по опорно-подвесной системе ОПС. ОПС опорно-подвесная система является одним из нагружающих факторов [1, (п.п.5.2.3.1, 5.2.3.10)]. Хотелось бы также обратить внимание руководителей предприятий на то, что не следует рассматривать трубопроводы отдельно от основного оборудования, так как паропроводы являются его связующим звеном. Дефекты ОПС опорно-подвесной системы так же могут сказаться на присоединенном оборудовании, так как изменяется воздействие на него трубопровода.

Цитата:

Повреждения деталей и элементов паропроводов и питательных трубопроводов являются причиной более 5% отказов энергоблоков, а для электростанций с поперечными связями в зависимости от года составляют от 2% до 10% общего числа отказав. Анализ повреждаемости паропроводов показывает, что четверть всех повреждений являются наиболее опасными и связаны с разрывами их элементов: гибов, сварных соединений и реже – прямых труб).

Дитяшев Б.Д., к.т.н., Терентьев И.А., АО "Фирма ОРГРЭС". Причины повреждений и статистика по отказам трубопроводов ТЭС [12].

В отличие от основного оборудования паропроводы не имеют систем автоматики защиты, которые в случае аварии могут остановить работу. Среда, которую несут некоторые трубопроводы (паропроводы) по своим параметрам мало отличается от параметров среды в основном оборудовании, однако и такие трубопроводы зачастую не имеют даже паспортов, хотя согласно требованиям [3] трубопроводы должны иметь паспорт, а подавляющее большинство трубопроводов, находящиеся в пределах зданий, должны быть зарегистрированы до пуска в органах Госгортехнадзора [3, (п.5.1.2)]. Трубопроводы – потенциально опасные объекты, которые как правило проходят в местах постоянного присутствия эксплуатационного персонала.

Цитата:

Возникновение повреждений в элементах паропроводов (помимо причин металловедческого порядка) определяется заложенной при их проектировании жесткостью опорно–подвесных систем, количеством переходных режимов и культурой эксплуатации паропроводов.

Попов А.Б., к.т.н., АО "Фирма ОРГРЭС". Возможные причины повреждений главных паропроводов энергоблоков 800 Мвт Сургутской ГРЭС-2 [12].

Не стоит также игнорировать требования [3] касающиеся освидетельствований трубопроводов и особое внимание обращать на состояние ОПС опорно-подвесной системы при [10, (п.2.5.5.9)] ежегодном освидетельствовании лицом, ответственным за исправное состояние и безопасную эксплуатацию [3, (п.5.2.2 а)]. При обследовании ОПС опорно-подвесной системы следует обратить внимание на:

• соответствие исполнительной схемы, приведенной в паспорте трубопровода, фактическому состоянию контролируемого трубопровода;
• наличие и соответствие типов опор трубопровода монтажно-сборочному чертежу, их исправность;
• на схеме должны быть указаны расстояния между точками крепления опор к трубопроводу и ближайшими сварными швами или гибами;
• отсутствие защемлений трубопровода [4] и т.д.

С выходом нового руководящего документа "Типовая инструкция по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций" (РД 10-577-03) сроки и необходимость проведения ревизий (обследований), поверочных расчетов и наладки опорно-подвесной системы трубопровода стали четко регламентированы.

По результатам обследования состояния паропроводов лицо, ответственное за исправное состояние и безопасную эксплуатацию паропроводов, составляет ведомость дефектов, в которой должны быть отражены расположение, характер, способ и сроки устранения дефектов, а также сделана отметка об устранении дефекта или же указана причина неустранения дефектов в установленные сроки. Сроки устранения дефектов паропроводов и системы их креплений определяет главный инженер предприятия. Ведомость дефектов должна храниться вместе с паспортом паропровода [5].

Требуется так же обязательно привлекать специализированную организацию для обследования ОПС опорно-подвесной системы не реже одного раза в три года [3, (п.5.2.3 )].

Привлекать специализированную организацию необходимо при обнаружении дефектов ОПС опорно-подвесной системы, даже если эти дефекты были устранены силами организации, которой принадлежит трубопровод. Так как если в ОПС опорно-подвесной системе присутствуют (или присутствовали даже кратковременно) какие-либо дефекты или отклонения от проекта (отсутствие опор, подвесок или присутствие неучтенных в расчете элементов ОПС опорно-подвесной системы и т.п.), то это приводит к изменению напряженного состояния трубопровода, то есть увеличивается нагрузка на элементы трубопровода, на сварные соединения, что может привести к снижению расчетного срока службы трубопровода или аварии. Стоит помнить о том, что при обнаружении разрушенных опор и подвесок трубопровод должен быть отключен, а крепление восстановлено [7].

Каждый трубопровод является системой, в которой зависимость надежности работы одних элементов от других весьма значительна, поэтому необходимо рассматривать совместно некоторые операции ремонта и наладки трубопроводов, поскольку они тесно связаны [9]. ОПС опорно-подвесно система – необходима для распределения собственного веса трубопровода и разгрузки особо напряженных в различных состояниях сечений трубопровода. При обрыве одной из подвесок возникают нерасчетные нагрузки, которые могут спровоцировать рост трещин в ближайшем к обрыву сварном соединении трубопровода. Простое восстановление подвески без привлечения специалистов вернет трубопровод в проектное положение и снимет нерасчетные напряжения (если ремонт будет проводиться совместно с наладкой всей ОПС опорно-подвесной системы), но не позволит выявить сварное соединение в котором возникали кратковременные нерасчетные напряжения и это лишь замедлит рост возникших трещин в процессе дальнейшей эксплуатации. Таким образом дефект ОПС опорно-подвесной системы может являться фактором для остановки трубопровода, как вызывающий сомнение в прочности трубопровода [3, (п.5.2.11)]. Для устранения такого вида дефектов следует провести поверочный расчеа с учетом дефектной части ОПС опорно-подвесной системы с целью определения наиболее напряженных сечений для последующей их детальной проверки методами неразрушающего контроля.

Так же особое внимание следует обратить на изменения состояние трубопровода (как то: изменение веса изоляции, замена задвижек, изменение трассы, типоразмера труб при ремонте и т.п.), так как ОПС опорно-подвесной системы даже соответствующая проекту будет вести себя неадекватно изменившимся обстоятельствам.

К опасным дефектам трубопровода следует так же отнести и всевозможные защемления (в том числе и по изоляции) ограничивающие свободные перемещения трубопровода. Расстояние от поверхности тепловой изоляции трубопровода по всей его длине до ближайших трубопроводов и металлоконструкций должно быть не менее 200 мм [8]. Однако на практике повсеместно встречаются непосредственные контакты самой трубы паропроводов с металлоконструкциями и другими трубопроводами, что сопровождается абразивным процессом утоняющем стенку трубы паропровода.

Такие защемления так же как и дефекты ОПС опорно-подвесной системы создают нерасчетные нагрузки, которые требуют немедленного устранения и тщательного анализа последствий присутствия дефекта (поверочный расчет с учетом защемления и выявления особо напряженных участков с целью их проверки).

Цитата:

Опыт работ по диагностированию и наладке опорно-подвесной системы крепления, показывает необходимость проведения обследования состояния паропроводов и выполнения расчетов на прочность, в случае появления дефектов.

Гофман Ю.М., к.т.н., Костырев Р.Ю., АО "Свердловэнерго". Влияние опорно-подвесной системы крепления на надежность работы паропроводов [12].

Наладочные работы по ОПС опорно-подвесной системы позволяют избежать таких нежелательных явлений как контруклоны, которые вызывают скопление конденсата, что в свою очередь, может привести к гидравлическим и тепловым ударам, забросу конденсата в турбину, а также "стояночной коррозии" (коррозии внутренней поверхности паропроводов в период ремонтов и остановов. Уклоны горизонтальных участков паропроводов любых параметров должны быть не менее 0,004 по ходу движения среды [11], но в чертежах не учитывается изменение положения оси паропровода в период наладочных работ. Анализ проекта является составной частью наладочных работ и имеет своей целью выдачу рекомендаций по устранению недостатков в расчетной части проекта [2].

В условиях эксплуатации экспериментальное определение напряжений на соответствие проектным практически невозможно. Поэтому оценка соответствия проектных напряжений фактическим осуществляется косвенным путем, а именно с помощью показаний индикаторов тепловых перемещений. Считается, что компенсационные напряжения в паропроводе близки к проектным, если фактические перемещения паропровода при изменении температуры близки к проектным [6]. В случае если показания любого индикатора превышает предельные [6], следует немедленно убедиться в отсутствии возможных причин нарушения правильной работы паропровода. При неудовлетворительных отклонениях перемещений по результатам повторных измерений, после устранения выявленных дефектов следует провести проверку проектных расчетов.

Произведя поверочный расчет и наладку ОПС опорно-подвесной системы можно перераспределить нежелательные в некоторых элементах трубопровода нагрузки на наиболее разгруженные участки без ущерба последним.

Опорно-подвесная система ОПС – система не саморегулирующаяся вне пределов расчета (проекта). По этому при изменении условий эксплуатации, обнаружении всевозможных дефектов или замеченного отклонения трассы трубопровода от проектной (возникновение пластических деформаций в процессе длительной эксплуатации) следует немедленно произвести полное обследование трубопровода, произвести поверочный расчет и, если это необходимо, реконструкцию ОПС опорно-подвесной системы с целью перераспределения опасных напряжений.

Цитата:

... в случае пластического искажения трасс [трубопроводов] нагрузки элементов опорно-подвесной системы ОПС не могут оставаться неизменными, поскольку изменяется положение точек крепления опор на паропроводе относительно точек их крепления к металлоконструкциям.

Попов А.Б., к.т.н., АО "Фирма ОРГРЭС". Возможные причины повреждений главных паропроводов энергоблоков 800 Мвт Сургутской ГРЭС-2 [12].

Как показывает практика вовремя проведенный комплекс работ по реконструкции ОПС опорно-подвесной системы с контролем наиболее опасных (нагруженных) участков может значительно увеличить срок безаварийной службы трубопроводов.

В соответствии с [3] эксплуатация трубопровода имеющего "серьезные дефекты, вызывающие сомнение в его прочности" должна быть запрещена.

Список литературы

1. РД 10-249-98 Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды.
2. Ю.М. Гофман, Ф.К. Погребинский, Ю.В. Ананьев. Подвесная система крепления паропроводов ТЭС. – М, Энергоатомиздат, 1986.
3. РД-03-94 Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды.
4. РД 153-34.0-20.522-99 Типовая инструкция по периодическому освидетельствованию трубопроводов тепловых сетей в процессе эксплуатации. – Москва, ОРГРЭС, 2000.
5. Методические указания по наладке паропроводов тепловых электростанций, находящихся в эксплуатации. – М, Союзтехэнерго, 1981.
6. РД 34.39.301-87 Методические указания по контролю за тепловыми перемещениями паропроводов тепловых электростанций. – М, Союзтехэнерго, 1988.
7. РД 34.39.503-89 Типовая инструкция по эксплуатации трубопроводов тепловых электростанций. – М, Союзтехэнерго, 1989.
8. РД 153-34.0-39.604-00 Методические указания по раскреплению ОПС опорно-подвесной системы при ремонте трубопроводов и приемке ОПС опорно-подвесной системы креплений после завершения работ. – Москва, ОРГРЭС, 2000.
9. РД 153-34.1-39.401-00 Методические указания по наладке паропроводов тепловых электростанций, находящихся в эксплуатации. – Москва, ОРГРЭС, 2000.
10. Методические указания по обследованию и техническому освидетельствованию объектов котлонадзора. – М, Металлургия, 1979.
11. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей.
12. РАО "ЕЭС России". Всероссийское совещание "Оценка остаточного ресурса длительно работающего металла теплоэнергетического оборудования". Сборник тезисов. 7-11 апреля 2003г., ИЖЕВСК.