Компоновка трубопроводов электрических станций

В статье вы узнаете правила выполнения компоновки трубопроводов на ТЭЦ и котельных.

Разводка трубопроводов на промышленных объектах

При разработке компоновки трубопроводов намечаются трассы трубопроводов, способы компенсации тепловых удлинений, места и типы креплений, расположение арматуры, типы и расположение приводов к арматуре, уклоны трубопроводов, места отвода конденсата и воздуха, система дренажа, места и размеры площадок обслуживания арматуры и трубопроводов.

Хорошо выполненная компоновка должна обеспечить:

• Удобство монтажа, обслуживания и ремонта трубопровода
• Хорошую компенсацию тепловых удлинений
• Минимальное гидравлическое сопротивление
• Наименьший вес трубопровода
• Простоту и удобство креплений
• Хороший дренаж
• Однотипность узлов
• Максимальное применение деталей, изготовляемых по стандартам и нормалям
• Возможность расширения станции без переделок трубопроводов, с минимальными отключениями установленных агрегатов для присоединения вновь смонтированных трубопроводов.

Выполнение полностью всей суммы этих требований в некоторых случаях оказывается затруднительным.

Задачей конструктора является разработка компоновочного решения, в наибольшей степени удовлетворяющей всем поставленным условиям.

Паропроводы с температурой пара 450 С и выше, требующие периодического контроля скорости ползучести металла, должны прокладываться в местах, доступных для постоянного наблюдения.

Основные трассы таких трубопроводов должны располагаться на перекрытиях здания.

Для участков таких паропроводов, расположенных на большой высоте над перекрытиями( например от парозапорной задвижки котла до колонн здания котельного отделения) должны предусматриваться площадки для обслуживания.

Арматура должна располагаться в местах удобных для эксплуатационных операций:

• Открытие и закрытие запорной арматуры
• Осмотра и ремонта

Наиболее желательным является такое расположение арматуры, при котором она доступна с основных рабочих перекрытий здания.

При расположении арматуры в местах, исключающих возможность непосредственного обслуживания с основных рабочих отметок, должны предусматриваться приводы дистанционного управления арматурой, с установкой колонок управления в местах, удобных для эксплуатационного персонала.

Для осмотра и ремонтов такой арматуры должны предусматриваться площадки.

Над местами расположения тяжелой арматуры должны быть предусмотрены приспособления для подвески талей.

Трасса должна быть удобной для монтажа укрупненными блоками.

Трасса трубопроводов должна обеспечивать достаточную гибкость, чтобы напряжения самокомпенсации, а также силы и моменты, передаваемые трубопроводами не превышали допускаемых.

В первую очередь должна быть использована гибкость трубопровода при прокладке по его естественной трассе. Прибегать к искусственному повышению гибкости трубопровода путем врезки П образного компенсаторов, включению дополнительных поворотов и удлинения плеч, следует только в тех случаях, когда при наилучшей расстановке неподвижных опор не удается обеспечить компенсацию тепловых удлинений трубопровода, прокладываемого по его естественной трассе.

Следует учитывать, что искусственное повышение гибкости влечет увеличение веса, стоимости трубопровода и повышает гидравлические потери.

Для трубопроводов низких давлений компенсация температурных удлинений может быть решена путем использования линзовых компенсаторов.

Гидравлические потери в трубопроводах

Для получения наименьших гидравлических потерь следует:

1. Избегать излишних поворотов трассы, применять спрямления трассы с целью уменьшения угла поворота
2. Тройники устанавливать таким образом, чтобы главный поток среды проходил тройник без поворота
3. Не применять тройники вместо колен, как это иногда делается в случаях необходимости неподвижного крепления вблизи поворота.
4. При врезке трубы в трубопровод меньшего диаметра, тройник следует применять равным диаметру врезаемой трубы.
5. При больших скоростях среды в напорных патрубках насосов (в некоторых насосах скорость среды в напорном патрубке достигает 5-7 м/с арматуру следует устанавливать после перехода напорного трубопровода на больший диаметр. Переход на больший диаметр следует присоединять непосредственно к патрубку насоса.
6. При диаметре всасывающего патрубка насоса, меньше диаметра трубы, переход на меньший диаметр следует устанавливать непосредственно перед всасывающим патрубком насоса.

Для удобства креплений трубопроводов, трассы трубопроводов следует выбирать вблизи рядов колонн, а также по перекрытиям и мостикам здания.

При прокладке ряда параллельных труб малого диаметра, допускаемый пролет для которых меньше шага колонн, следует предусматривать специальные конструкции посреди пролетов между колоннами.

При выполнении каркаса здания в сборном железобетоне, необходимо предусматривать закладные металлические части для крепления к ним опор трубопроводов.

Трассы трубопроводов должны выбираться таким образом, чтобы количество нижних точек и верхних точек, требующих устройства дренажных узлов и воздушников, было бы наименьшим.

Уклоны паропроводов должны выбираться по направлению потока пара в паропроводе.

При компоновке трубопроводов необходимо добиваться однотипности узлов трубопроводов. Однотипность узлов сокращает количество чертежей, расчетов, упрощает проектирование.

Однотипными должны выполняться трубопроводы присоединения однотипного оборудования – турбин, котлов, деаэраторных баков, питательных насосов, групп сетевых подогревателей.

При компоновке трубопроводов следует максимально использовать детали, изготовленные по межведомственным нормалям.

В случаях, когда не удается по компоновочным соображениям сохранить расстояние от сварного шва до начала гиба по МВН, это расстояние может приниматься равным одному наружному диаметру трубы, но не меньше 100 мм.

При компоновке трубопроводов должна заранее предусматриваться возможность расширения станции. При разработке компоновки трубопроводов для первых агрегатов должна учитываться необходимость присоединения последующих агрегатов к перемычкам и магистралям различных назначений.

При этом должна обеспечиваться возможность подключения вновь смонтированных трубопроводов к действующим трубопроводам с минимальным ущербом для эксплуатации.

Для этой цели должна предусматриваться вварка тройников и штуцеров( временно заглушаемых), а в необходимых случаях и установка арматуры для присоединения трубопроводов последующих агрегатов.

Расстояние от труб до стен и других труб

Рекомендуемые расстояния от оси трубы до стены принимаются по таблице 1

Расстояния учитывают зазор 120-150 мм от поверхности изоляции до стены. Расстояния для труб без изоляции выбраны, исходя из условий сварки.

Расстояние от оси трубы до колонн или пилястров может быть уменьшено на 50 мм по сравнению с расстоянием до стены, при условии, что против колонн не будут располагаться сварные швы.

Рекомендуемые расстояния между осями двух параллельных соседних труб определяются по таблице, как сумма величин bi, представляющих расстояние от оси трубы до середины зазора между поверхностями изоляции соседних труб.

Таблица  построена исходя из расстояния между поверхностями изоляции труб 120-150 мм и расстояния между поверхностями не изолированных труб 200 мм из условий сварки.

При расположении горизонтальных трубопроводов в одном вертикальном ряду расстояния между осями труб должны быть проверены с точки зрения возможности размещения опор и кронштейнов для них.

Рекомендуемые расстояния также можно посмотреть в ПБ-03-585-03 в табл.7

Последовательность компоновки трубопроводов электростанции

Компоновку отдельных групп трубопроводов электростанций рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

1. Трубопроводы острого пара
2. Трубопроводы промежуточного перегрева
3. Питательные трубопроводы высокого давления
4. Трубопроводы низкого давления больших диаметров
5. Прочие трубопроводы низкого давления

В первую очередь должно быть намечено расположение в поперечном разрезе станции трубопроводов идущих вдоль здания станции, во вторую очередь намечаются поперечные трассы.

Конструирование трубопроводов

При конструировании трубопроводов следует строго руководствоваться «Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды»

Конструкцию деталей и элементов трубопроводов следует принимать только по межведомственным или отраслевым нормалям.

Между арматурой, привариваемой встык к литым и кованным деталям или другими единицами арматуры должна предусматриваться вварка отрезков прямой трубы. Длина этих вставок должны быть не менее 100 мм при условном проходе трубы до 150мм и не менее 200мм при условном проходе выше 150мм.

Назначением ввариваемых вставок является предохранение литых концов от повреждений при вырезке арматуры для ремонта.

Размещение штуцеров, бобышек и других врезок

Не допускается вварка штуцеров, бобышек, дренажных труб:

• Литые части
• Кованые части
• В гнутые трубы, в пределах кривого участка и прилегающих к нему прямых участков. Длина прямых участков, на которых не должна производиться сварка, принимается равной наружному диаметру трубы, но не менее 100мм.
• В пределах сварных поперечных швов на длине 100мм по обе стороны от швов

Расстояние между сварными швами и опорами

Сварные швы должны располагаться на расстоянии не менее 200 мм от края опоры. Наилучшим является расположение швов в пределах 0,15-0,3 пролета между опорами.

Конструкция сварных стыковых соединений трубопроводов принимается по действующим МВН.

При стыковой сварке деталей, имеющих различную толщину стенки, должен предусматриваться скос стенки большей толщины обеспечивающий одинаковую толщину свариваемых кромок. Угол скоса принимается равным 10-15 градусов.

Фланцевые соединения

Применение фланцевых соединений станционных трубопроводов допускается только в следующих случаях:

1. Присоединения трубопроводов к оборудованию, изготовляемому с фланцами
2. Для присоединения фланцевой арматуры
3. Для установки измерительных сопел и диафрагм, изготовляемых по МВН фланцевыми.
4. Для монтажных стыков трубопроводов, имеющих футеровку или антикоррозийное покрытие.

Монтажный натяг

Монтажные припуски на деталях и блоках трубопроводов не должны предусматриваться.

Для компенсации возможных неточностей при монтаже, а также для контрольных испытаний сварных стыков, в сводных спецификациях к рабочему чертежу трубопровода предусматривается к рабочему чертежу трубопровода предусматривается отдельной строкой( как деталь) запасной отрезок трубы.

Монтажный натяг, даже если он задан в нескольких направлениях (двух, трех), может быть выполнен только в одном месте.

Величину монтажного натяга правильно задавать на монтажно-сборочном чертеже, как это показано на рисунке, путем проставления у неподвижной опоры величины монтажного натяга в каждом из направлений предусмотренного монтажного натяга.

Контроль за ползучестью, качеством металла и тепловыми удлинениями.

На паропроводах, работающих при температуре пара 450 С и выше, должны быть предусмотрены меры, указанные в «Инструкции по контролю и наблюдению за металлом паропроводов и пароперегревателей».

Установка реперов для периодических замеров диаметра трубопровода должна предусматриваться на всех трубопроводах, работающих при температуре пара 450 С и выше, за исключением трубопроводов с внутренним диаметром 100 мм и менее, длительность работы которых не превышает 1500 ч/год.

Реперы следует устанавливать на всех прямых участках длиной более 1,5 м между сварочными или фланцевыми соединениями на середине участка, но не около расположения опор или других охватывающих поясов (не менее 700 мм от сварного стыка и опоры).

На схеме показана установка указателя перемещения в точке 1. Реперы для контроля ползучести заказываются по СТО ЦКТИ 837.01-2009. Указатели тепловых перемещений выполняются по БК-591290. Также необходимо предусмотреть металл для площадок обслуживания тепловых указателей.

Площадки можно выполнить из уголка 50х50х5 по ГОСТ 8509-93, полосы 5х50 по ГОСТ 103-2006 и листа 4 по ГОСТ 19903-2005, необходимо заказать электроды для сварки.

Для удобства выполнения замеров в необходимых случаях должны проектом предусматриваться площадки.

В целях тщательного наблюдения за ползучестью и структурными изменениями в металле под действием высоких температур и напряжений на каждой электростанции выделяются контрольные участки на паропроводах с температурой перегретого пара 450 С и выше.

Контрольный участок должен быть прямолинейным, длиной 4-5м между сварными стыками, без каких-либо опор и охватывающих поясов. Длина трубы заказываемой для контрольного участка должна быть на 300-500 мм более контрольного участка. Перед монтажом от одного конца трубы отрезается участок 300-500 мм для исследования металла.

Для замены вырезаемых из контрольного участка кусков трубы в сводных спецификациях к рабочим чертежам следует предусматривать заказ дополнительной прямой трубы 4-5м.

Расположение реперов для замера ползучести принимается согласно пункту 9 «Инструкции по контролю и наблюдению за металлом паропроводов и пароперегревателей.

На всех главных паропроводах, а также на паропроводах с внутренним диаметром 150 мм и более с температурой 300 С и выше, должны предусматриваться указатели для контроля за температурными перемещениями паропроводов и для наблюдения за работой опор.

Указатели устанавливаются в количестве двух-трех на каждом участке самокомпенсации вблизи мест с наибольшими смещениями трубопровода. Указатели следует устанавливать в местах удобных для обслуживания.