关于热力蒸汽管道中两个技术问题的探讨

　　我公司主要负责由热电厂供给的压力P=0.78～1.27MPa、温度t=280～300℃的过热蒸汽，通过热力管道完成向市内工业用户及冬季采暖用户的输送工作。下面对其中两个技术性的问题做一探讨。?
　　1 固定支架承受的盲板力?
　　对于架空或地沟敷设的热力蒸汽管道而言，以往的敷设方式多为两固定支架中间设一方形胀力弯，以其自身的变形来降低管道热伸长而引起的巨大的轴向热应力。对这种敷设方式的固定支架来说，其承受的轴向力，只有滑动支架的摩擦力和方形胀力弯的弹性力，在其固定支架沿管道轴向两侧作代数和。而固定支架两侧的弯头所引起的盲板力(P0A)总是相互抵消。即便是固定支架两侧管径不同，其盲板力也完全呈抵消状况，因此，从不考虑盲板力对固定支架的影响。这种方形胀力弯的补偿结构，最大优点是管道运行安全，不易出现任何故障。但它占地面积或空间大，阻力系数也较高。在目前路由紧张的情况下，当确定管道自然走向后，在其直线段上，不再人为设置方形胀力弯，而多用套筒补偿器或波纹补偿器作为管道轴向热伸长补偿装置。在这种管道敷设结构中，有的固定支架就可能承受盲板力。在此，对承受盲板力的固定支架称为主固定支架。下面以一个常见的管道设计为例，对主固定支架作受力分析。?
　　主固定支架Ⅰ在管道轴向由左侧结构引起的向右的力有：套筒补偿器的摩擦力Pc、滑动支架摩擦力μq1 l1;由右侧结构引起的向左的力有：水平“L”直角弯的弹性力Px、滑动支架摩擦力μq2(l2+l3/2)cosα。另外重要的一项就是直角弯头引起的向右的盲板力P0A。

　　图1 管道平面布置图
　　因此，主固定支架Ⅰ在管道轴向所受合力为：?
　　F=Pc+μq1 l1+P0A-0.8[Px+μq2(l2+l3/2)cosα](1)?
　　式中 λ——摩擦阻力系数;?
　　l——管道长度;?
　　d——管道内径;?
　　ζ——局部阻力系数;?
　　G——流量;?
　　A——管道流通面积;?
　　ρ——管道内介质平均密度。
　　当管道为DN400，蒸汽压力为1.0MPa时，P0A盲板力一项就达12t多。如果设计中未考虑盲板力，其固定支架强度满足不了实际荷载，就可能出现严重故障，如：水泥柱倾覆或滑移、钢结构溃垮，固定支架失灵，导致套筒补偿器被拉开或波纹补偿器被拉断，蒸汽外泄，危及人身安全。在管道运行事故中，上述现象造成的事故最多，也最为严重。固定支架2则不受盲板力，其结构要比主固定支架1小的多。?
　　2 在焓熵图上确定蒸汽末端参数?
　　蒸汽在管道输送过程中，已知始端参数P0t0，通过计算压降和热损之值，在焓熵图上确定末端蒸汽参数Pm、tm(当为湿饱和蒸汽时，Pm、tm?只是一个独立参数，必须由另外一个参数即干度“x”来确定状态点)，具有通用性，不受蒸汽状态的限制。焓熵图见图2?
　　(1)首先计算压降，原则是依据阻力损失公式：?
　　△P=(λl/d+Σζ)G2/2A2ρ(2)?
　　(2)再计算蒸汽管段对周围环境的散热损失Q：?
　　Q=qA(tp-t0)lj(3)?
　　式中 〖ZK(〗l?j?——管段计算长度(m);?
　　?q——〖ZK(〗管段单位热损失(kJ/m·h·℃);
　　? A——附加系数(1.15～1.3);?
　　?tp——计算管段的蒸汽平均温度(℃);?
　　? t0——周围空气温度。?
　　而温降计算公式△t=Q/CpG，只适用始末端均为过热蒸汽的状态。而当末端进入湿饱和蒸汽区则失灵。在此，我们提出通过计算出的压降〖LL〗△P和散热量Q在焓熵图上确定蒸汽的末端状态参数的方法。即：?

　　始点参数为P0t0，状态点为0点，依计算出的△P值等焓节流至Pm，再在Pm压力线上垂直量出△h=Q/G之值，即可找到末端状态点m，从而可查出此点的tm及干度xm。若先作散热焓降△h=Q/G线，再作等焓压降△P线，会得到同样的末端状态点m。?
　　另外，对于蒸汽管道中的孔板计量装置，其运行中压力、温度对设定压力、温度的补偿，即实际密度对设定密度的修正，对状态为过热蒸汽是适用的，而对湿饱和蒸汽来说则不能正确修正。因为只有压力、温度(实际是一个独立参数)，而没