论电站管道优化设计与施工的结合

【摘要】随着我国电站管道事业的不断发展，对其优化设计与施工的结合提出了新的要求。本文首先介绍了电站管道优化设计的现状和参数分析，探究了电站管道优化设计，最后结合实际深入分析了电站管道优化设计与施工的结合。

【关键词】电站管道；优化设计；施工；结合

中图分类号： S611 文献标识码： A

一、前言

我国的电站管道事业每天都在发生着新的变化，这些变化的产生对于其优化设计与施工的组合有着深刻的影响。深入研究电站管道优化设计与施工的组合，能够更好地指导电站管道的实践。本文首先从电站管道优化设计的现状和参数着手开始研究。

二、电站管道优化设计的现状和参数分析

开展电站管道设计，首要需要建立电站管道设计的数学模型，通过利用管道工作过程中的参数和相应的边界条件，对电站管道结构和参数的改变，得到各个参数对于管道运行效率的影响，从而得到管道的优化参数，提高管道的效率。现阶段电站管道优化设计大多数还是采用传统的数学优化的方法，随着我国管道输送项目的增多，关于输送管道的建设和优化问题，逐渐开展了深入的研究。

通过采用先进的电站管道输送的优化数学模型，利用合理的求解方法，得到电站管道输送设计的优化参数，是目前电站管道设计所采用的一个重要的方法。电站管道内流动状态的模拟指的是，在电站管道输送过程中，根据已知的流量、压力、含水量等参数，对管线内部的流动状态进行动态模拟，通过模拟可以得到物质在管道内流动规律，从而更好的为管道的优化设计提供基础。电站管道内流动规律的求解涉及到多个物理方程和边界条件，还有初始条件，直接进行电站管道内物质流动数学模型的求解具有一定的困难，根据实际的情况，可以简化条件或者利用数值模拟的方法得到。电站管道优化设计模型确立时，首要清楚影响到电站管道输送模型的各个参数，利用基本的物理原理和已知的条件来对各个参数之间关系开展研究，得到各个参数之间的关系，进而更好的得到精确的电站管道模型的数值解。

三、电站管道优化设计研究

电站管道优化是在已知参数的条件下，如何去更好的做好管道的设计，为管道设计获得更好的优化方法和理论。最优化设计方法可以根据管道设计实际问题，依据影响到电站管道设计的各个参数，建立相应的数学模型，再对建立好数学模型进行分析，得到适合的求解方法，通过将方法输入到计算机中，利用计算机计算的方法得到优化的解。现阶段在电站管道的设计方面，电站管道输送的流体力学和热力学模型已经有很多，而且基本上可以满足现有物质输送的设计要求，但是如果只注重水力和热力两个方面的影响，还是不够的，还要考虑电站管道输送经济性问题。在输送总量一定的条件下，管道设计可以存在多个输送和设计方案，如何在这些方案中，寻求最为经济有效的方案，就需要开展考虑到经济性条件下管道的优化设计研究。将实际的电站管道问题化为抽象的数学模型，数学模型建立的准确与否，直接关系到求解结果的有效性和准确性。为了最为经济有效的完成既定的输送任务，需要对电站管道输送的成本费用分析，将电站管道在建设中用到成本，和电站管道在输送过程中用到的成本相加，以它们两者之和作为电站管道数学模型的目标函数，建立考虑经济性条件下的电站管道输送的数学模型。

四、电站管道优化设计与施工的结合

某单位1台300MW燃煤机组汽机的安装。一次开车成功。汽机本体施工用时5个月，管道工程施工用6个月。莱州1台1000MW海水冷却燃煤机组汽机安装到一次开车成功。汽机本体施工用时6个月，管道工程用时7个月。综观施工管理的全过程，电站汽机本体疏水及管道施工由于工程量大，施工程序及施工工艺业已成熟，无论是质量、进度和成本已基本达到了理想状态。可控制的空间已很小。而管道工程的施工质量、进度、成本是一个波动不稳定且可进行控制和压缩的工序。是决定整体工程在质量、进度、成本控制等方面再上新台阶的一个关键施工过程。

我国电站汽机安装越来越普及，规模越来越大。整体设计、施工技术已形成为标准化、工厂化大生产。设计方面发展的趋势是由原设计较为细致，发展为现在只对大的方面、原则方面进行设计，对DN80以上的热力高温管道进行详细设计。对DN80以下管道只做原则上的要求和注意事项，由施工单位自行进行设计，现场按照实际布置。由于这种发展的势头，对施工企业的要求就越高。做为一个汽机安装专业公司，不但要有丰富施工经验，而且必须要具备设计能力。

管道设计的合理性在项目建设中占着主导地位。直接影响管道施工质量与进度，对工程的成本也产生重大的影响。施工水平的高低在项目建设中占重要地位，它能弥补设计中的不足。提前发现不合理之处，及时在施工前更改设计中不合理部分，达到管道工程的最终满意结果。

电站管道工程的特点是：管道密度大，空间小，仪表压力、温度、流量测量点及调节阀相当多。电气及仪表专业的桥架密度大。如何解决这些问题，是热电站管道工程施工能否缩短工期和提高安装质量的关键所在。这就要前期把设计工作搞细。设计院设计不完善之处，最终通过运行及三查四定，达到使用要求。通过施工结果对比及三查四定整改达到最终使用要求。综观整个过程，电站管道系统施工的程序及施工过程管理应按合理的规则进行才能达到最优。管道设计的原则是先主要管道、后次要管道；先合金管道、后碳钢管道；先高压管道、后低压管道；先大管道、后小管道；先地下、后地上。

汽机管道无设计部分主要有以下系统：

①放空、放水管：主要为凝结水系统、中低压给水系统、高压给水系统、闭式循环冷却水系统等中低压水系统管道。②放汽、疏水管：主要为主蒸汽系统、再热蒸汽系统、抽汽系统、辅助蒸汽系统等。③加药、取样管：主要为汽、水系统的加药、取样管道，覆盖面积广，管道二次设计繁杂。

热电站管道施工的顺序由设计图纸及材料到货的顺序所决定，但是要同时符合管道施工的原则。施工中为了避免管道之间及与桥架之间相碰。施工必须按确定的管道施工原则进行。按照管道布置原则和施工程序施工可以避免很多不合理之处。电气、仪表工程安装应该在主要管道施工完后再施工比较稳妥。主要管道布置完后，这时可以对DN80以下管道进行设计与施工。正常情况下，汽机设备安装基本就绪后，汽机本体管道施工先具备条件，汽机本体范围内管道及材料到货比较早，先于施工。施工时主要应考虑和掌握主蒸汽管道、主给水管道、闭式水管道、凝结水管道等管道安装。

汽轮机本体疏水管线设计与施工原则：该系统特点是管子材质多为合金钢，P91、P22、12Cr1MoVG等，管径小，阀门多，管线位置相对集中汽轮机腹部。管道设计阀门位置要集中布置，要利于操作与通行，阀组位置要选靠近走廊位置，阀间间隔要根据阀体大小均匀分布，管道布置要从平台下面通向阀组，制作阀门集中布置架，所有材料都必须机械下料，孔洞现场机械钻孔，严禁出现火焊下料及开孔现象。疏放水管道接入母管处按介质流动方向稍做倾斜，顺流坡度应不小于5‰；疏放水管道有热膨胀的管径应采取必要的补偿措施（如加套管）；排入地沟管道应在盖板底部，严禁穿通盖板，影响盖板安装。

五、结束语

通过对电站管道优化设计与施工结合的相关研究，我们可以发现，在实际操作过程中，该项课题的深入掌握要建立在其现状与合理参数基础上。通过对优化设计与施工的结合，可以更好地得到电站管道的工作效果，对于实际生产有着积极作用。

参考文献：

[1]杨毅.电站管道运行优化模型及其寻优方法研究[D].成都:西南石油大学，2010年.

[2]刘春江.天然气集输管网优化设计[D].成都:西南石油学院，2011年.

[3]王树人，黄毓新.水电站建筑物，北京:清华大学出版社，2011年.

[4]董哲仁.下游坝面压力管道的优化设计.水利学报.2012年，第4期：88-89.

[5]王铁梦.建筑物的裂缝控制.上海:上海科学技术出版社，2013年.