对ASME规范第Ⅰ卷PG-27.4注2的理解
Comprehension to Note 2 in PG-27.4, ASME BPVC Sec. I

吕翔Lü Xiang
上诲发电设备成套设计研究院Shanghai Power Equipment Research Institute

简要说明对ASME规范第Ⅰ卷PG-27.4,注2的理解和与我国标准规定的比较。
A brief introduction to the comprehension on Note 2 in PG-27.4, ASME BPVC Sec. I and the comparison between it and the provisions in Chinese Standard.

ASME规范第Ⅰ卷
ASME BPVC Sec.I

在我国锅炉标准的制修订活动中,对ASME规范第Ⅰ卷PG-27.4的注2有了进一步的理解,简要说明如下。

1、与我国规定的差别
PG-27.4的注2是对使用PG-27.2.1中公式进行管件强度计算时,确定计算壁温的规定。由第Ⅰ卷序言第2段可知,对PG-27.2.2中的受压件也可参照使用。
注2中确定计算壁温的原则与我国锅炉受压元件强度计算标准的原则基本相同。不同之处是第Ⅰ卷只有原则性规定,而我国则按受压件类别和工作条件,给出计算壁温的具体数值,这反映了贸易型标准与生产型标准的差别。
按第Ⅰ卷进行受压件强度计算前,需进行热力计算和壁温计算,才能确定计算壁温,而按我国标准计算时,可以不经以上程序直接按标准选用。在我国,由于产品和制造厂的条件相差极大,对计算壁温的规定以原则性规定加具体规定为宜,在这方面,EN12952《水管锅炉》可供参考。
除了以上由于标准类型不同和国情不同造成的差别外,是否需考虑额定汽温允许偏差也是一个不容思忽视的差别。因为我国锅炉标准——GB/T9222《水管锅炉受压元件强度计算》与管道标准——DL/T5054《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》在这方面的规定不一致,曾引发争议。

2、额定汽温允许偏差
锅炉运行中,由于外扰和内扰,出口汽温会偏离额定值。外扰即负荷变化,内扰则包括给水温度、燃料特性、燃料量、风量等在负荷不变条件下的波动。因此,负荷不变时各种内扰也会使出口汽温有相应的变化,并非一直保持在额定值,这与水位表除了正常水位外,还有最高和最低允许水位是一样的。

3、国内外规定
美国
虽然PG-27.4,注2对额定汽温允许偏差并无规定,但制造厂已考虑了相应的数值。例如我国按引进技术生产的亚临界600MW锅炉,过(再)热器出口集箱为16.7℃,管道为5.6℃。出口集箱取16.7℃,包括混合不完全偏差和额定汽温允许偏差,管道取5.6℃只包括额定汽温允许偏差。其他制造厂的数值大体相同。
由于ASME/B31.1规定了管道的设计温度应包括制造厂所保证的温度偏差,因此第Ⅰ卷与B31.1的规定相互协调。
中国
70年代,我国的锅炉标准——JB2194-77《水管锅炉受压元件强度计算》与管道标准——SDGJ6-78 《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定(试行)》,都不考虑额定汽温允许偏差,锅炉出口集箱的计算压力按锅炉的额定压力加上相应的流动阻力,而主蒸汽管道也按锅炉的额定压力,两个标准在这方面是协调的,因为它们把两个设计裕量都放在安全系数内考虑
不协调始于GB9222-88和SDGJ6-90,前者参考ISO5730《焊接结构固定式锅壳锅炉》,对计算压力附加了安全阀起跳时的附加压差,后者参考ASME/B31.1《动力管道》,对计算温度附加了额定汽温允许偏差,从而各自东西。
这种不协调在这两个标准的现行版本——GB/T9222-2008和DL/T5054-1996仍然存在。

4、对不协调的分析
考虑安全阀起跳时的附加压差和考虑额定汽温允许偏差都属于一种设计裕量,前者与现行的欧盟标准一致,后者则采用ASME标准的规定。由于这两种设计裕量与其他设计条件有关,很难分析何者更加合理。
因此在现阶段,消除GB/T9222与DL/T5054的不协调是不现实的,理由如下:
a. 经二十年左右的实践,证明它们所采用的设计裕量,虽然方法不同,但都是安全可靠的,没有必要再去考虑形式上的协调。
b. 如果在两个标准中都考虑安全阀起跳时的附加压差和额定汽温允许偏差,将使壁厚增加,这是不合理的。
因此,既然已经以不同的方式考虑了设计裕量,就让它们求同存异、殊途同归吧。

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