核電站主泵改進(jìn)核輔助系統(tǒng)的支吊架布置設(shè)計(jì)分析

郭晴

摘要:本文以福方工程因主泵改進(jìn)所引起的核輔助系統(tǒng)的新增及修改支吊架設(shè)計(jì)為例,在相應(yīng)規(guī)范和設(shè)計(jì)條件基礎(chǔ)上,提出管道支吊架布置設(shè)計(jì)修改原則,通過(guò)具體結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)問(wèn)題加以分析討論,提出布置專業(yè)支吊架設(shè)計(jì)的典型方案,對(duì)今后的核級(jí)管道布置設(shè)計(jì)有一定參考意義。

關(guān)鍵詞:主泵改進(jìn)核輔助系統(tǒng)支架布置設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(c)-0081-01

管道支吊架的設(shè)置是核電廠管道設(shè)計(jì)重要組成部分,它對(duì)管道起支承、限位和固定作用,控制管系的受力及設(shè)備的受力,保證管道和設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

福方工程由于采用ANDRITZ供貨的主泵,核輔助系統(tǒng)管道在泵上的管口方位與參考電站有很大差異,所以相應(yīng)管道布置改動(dòng)較大,相關(guān)支吊架需重新設(shè)計(jì)以滿足要求。

1 管道支吊架設(shè)計(jì)概述

1.1 管道支吊架分級(jí)及分類

按RCC-M規(guī)定,支吊架的規(guī)范分級(jí)如下:RCC-M1級(jí)管道的支吊架為S1級(jí);2、3級(jí)管道的支吊架為S2級(jí);NA級(jí)管道的支吊架為NA級(jí);共架支吊架按其支撐最高級(jí)別的管道來(lái)定級(jí);

2 主泵改進(jìn)核輔助系統(tǒng)新增支吊架設(shè)計(jì)

2.1 主泵改進(jìn)新增支吊架簡(jiǎn)述

福方工程采購(gòu)了ANDRITZ公司生產(chǎn)的主泵。該主泵方案與參考電站中所用的100D型主泵技術(shù)方案變化較大,由此管道布置設(shè)計(jì)有較大變化,新增并修改管道支吊架共200多個(gè)。

2.2 主泵改進(jìn)新增支吊架位置設(shè)計(jì)

2.2.1 管道支吊架位置確定原則

(1).承重架不應(yīng)大于支吊架的最大間距。管道的支吊架的最大間距是根據(jù)強(qiáng)度條件及剛度條件計(jì)算決定的。

(2).考慮熱脹應(yīng)力的影響,減小設(shè)備管口的受力,支吊架盡量不要離設(shè)備管口過(guò)近。

ANDRITZ主泵軸封由RCV系統(tǒng)注入。該RCV管道直接跟主泵管口相接,既要考慮管道有足夠的柔性滿足熱漲應(yīng)力,同時(shí)考慮管道有足夠剛度保證事故工況要求。如管道RCV245采用了具有足夠柔性π形布置。如果布置管道直接從主泵管口水平接出,由于泵體本身熱漲位移,導(dǎo)致管口熱漲應(yīng)力無(wú)法通過(guò);另外在確定承重支吊架位置時(shí),由于泵口接管荷載有限制,注意承重架位置盡量不要離管口過(guò)近。

(3)考慮事故工況影響,減小設(shè)備管口的受力,在合適位置及角度設(shè)置必要的減振支吊架。

(4)采用金屬軟管阻止或消弱振動(dòng)傳遞,達(dá)到減振目的。

(5)在集中荷載較大的管道組成件附近設(shè)置必要的承重架。

(6)在垂直彎頭附近或垂直段重心以上做承重架,如果垂直段過(guò)長(zhǎng),下部可增設(shè)導(dǎo)向架。

(7)優(yōu)先考慮設(shè)置支撐點(diǎn)的位置:優(yōu)先考慮支撐點(diǎn)的位置在管道上,而不是閥門等附件上;優(yōu)先選擇維修或清洗時(shí)不拆卸的直管上。

2.3 新增管道支吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.1 設(shè)計(jì)關(guān)鍵步驟

(1)根據(jù)支吊架的功能、荷載、位移、限制情況確定支吊架結(jié)構(gòu);

(2)確定主要受力部件;

從剛度和荷載等方面核查主要受力部件是否滿足要求。支吊架部件的荷載校驗(yàn)在于模型的建立。

(3)根據(jù)支吊架載荷計(jì)算應(yīng)力限值判定

2.3.2 應(yīng)力判定時(shí)一般較保守采用設(shè)計(jì)載荷,采用O,A,B級(jí)準(zhǔn)則判定:

(1)線性支撐件拉伸、剪切、彎曲及組合應(yīng)力小于許用值。

(2)板殼型支撐件薄膜應(yīng)力及薄膜加彎曲應(yīng)力小于許用值。

(3)螺栓緊固件所受合力小于許用合力。

(4)支吊架各支撐件最大應(yīng)力比小于焊縫應(yīng)力系數(shù)。

為了簡(jiǎn)化支吊架計(jì)算通常用設(shè)計(jì)載荷,并保守用D級(jí)準(zhǔn)則評(píng)定。如不能通過(guò),則再分別采用異常工況下載荷計(jì)算,B級(jí)準(zhǔn)則評(píng)定;事故工況載荷計(jì)算,D級(jí)準(zhǔn)則評(píng)定。

2.3.3 具體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化舉例

(1)支撐方式的設(shè)計(jì)盡量減少生根部力矩,合理設(shè)計(jì)。

(2)特殊支吊架注意安裝的要求:阻尼器若傾斜生根最小夾角為45度,盡量加大阻尼器與墻的距離。

3 結(jié)論

本文以主泵改進(jìn)核輔助系統(tǒng)的新增及修改支吊架設(shè)計(jì)為例,對(duì)管道支吊架的設(shè)置及具體結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)問(wèn)題加以總結(jié)討論,可以作為布置專業(yè)支吊架設(shè)計(jì)的典型方案。

該部分的管道布置及支吊架設(shè)置均順利通過(guò)力學(xué)計(jì)算,說(shuō)明其布置合理性;同時(shí)該部分修改和新增核級(jí)支吊架的設(shè)計(jì)均滿足RCCM規(guī)范相關(guān)要求,且復(fù)雜支吊架經(jīng)過(guò)ANSYS復(fù)核計(jì)算并根據(jù)RCCM判定,對(duì)今后的核級(jí)管道布置設(shè)計(jì)有一定參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] RCCM-H壓水堆核島機(jī)械設(shè)計(jì)和建造規(guī)則.

[2] TC42B2-94管道支架的設(shè)計(jì)及計(jì)算.