核電廠管道設(shè)計(jì)相關(guān)特征研究

郭妙春

(深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518000)

核電廠管道設(shè)計(jì)相關(guān)特征研究

郭妙春

(深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518000)

本文對(duì)核電廠管道設(shè)計(jì)的相關(guān)特征、原則以及設(shè)計(jì)特點(diǎn)和需要關(guān)注的問題進(jìn)行分析和闡述。

核電廠；管道設(shè)計(jì)；相關(guān)特征；研究

1 管道設(shè)計(jì)的定性要求和相關(guān)特征

1.1 原則性問題

第一，核電廠管道區(qū)別于通信、建筑、天然氣等管道，核電廠的管道之間不能發(fā)生交叉，不能產(chǎn)生碰撞，不能出現(xiàn)較為復(fù)雜的層次布置，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)每條管道的走向以及其他設(shè)備的走向有準(zhǔn)確地了解。第二，在進(jìn)行管道布置時(shí)，要對(duì)新增加的管道和已經(jīng)安裝好的管道進(jìn)行合理科學(xué)的布局，使新舊管道的布局錯(cuò)落有致，井井有條，避免出現(xiàn)錯(cuò)落復(fù)雜的管道布局，同時(shí)還要降低管道支架的生根。第三，千萬(wàn)不可忽視安裝管道零部件的規(guī)范性以及質(zhì)量，必須選用符合施工標(biāo)準(zhǔn)的零部件，同時(shí)在安裝后要對(duì)零部件進(jìn)行檢查，防止零部件出現(xiàn)松懈，避免因?yàn)榱悴考乃尚冈斐砂踩[患，產(chǎn)生安裝質(zhì)量問題。第四，在對(duì)管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不能直接將零部件之間的縫隙進(jìn)行焊接，這樣做的目的是為后期的焊縫檢查工作提供方便。另外需要注意的是，焊縫和焊縫之間的距離不能太小，以防出現(xiàn)熱應(yīng)力。第五，一般來說，核電廠的管道閥門應(yīng)設(shè)置在水平管道上，管道閥桿一定要保持水平垂直向上，這樣做的目的是為了在需要的時(shí)候進(jìn)行提升，同時(shí)也為后期的檢查和裝卸留下一定的空間，方便作業(yè)。在對(duì)閥門進(jìn)行操作以及維修時(shí)，如遇特殊情況，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可以輔助閥門操作和維修的鋼平臺(tái)，管道前面的閥門要加上支撐，這樣做的目的是為了防止閥門受到過大的負(fù)載，導(dǎo)致閥門出現(xiàn)變形和損壞。

1.2 對(duì)管道布置特殊性的相關(guān)要求

在進(jìn)行管道布置時(shí)，最需要注意的是管道的安全性，其安全性主要涵蓋管道的核輻射防護(hù)、設(shè)備和管道是否具備防火特性、防水特性、獨(dú)立性以及是否達(dá)到管道施工標(biāo)準(zhǔn)等各方面要求。在布置前，要先對(duì)管道可能會(huì)穿過區(qū)域的耐火極限、輻射分區(qū)、水淹分區(qū)等進(jìn)行全面的檢查，并將檢查結(jié)果進(jìn)行標(biāo)記。在布置時(shí)，要對(duì)其獨(dú)立性有充分的考慮，其獨(dú)立性主要表現(xiàn)為：第一，保證管道系統(tǒng)部件之間的多重獨(dú)立性。第二，管道系統(tǒng)中各部件與假設(shè)始發(fā)事件效應(yīng)之間保持獨(dú)立。第三，要使不同安全等級(jí)的系統(tǒng)之間彼此獨(dú)立。第四，要保證安全重要物和非安全重要物之間彼此存在獨(dú)立性。

在對(duì)管道進(jìn)行布置時(shí)，要依據(jù)空間隔離和實(shí)體隔離的原則進(jìn)行，充分保證管道各個(gè)不同區(qū)域之間的獨(dú)立性。如果是具有安全運(yùn)行功能的管道，在進(jìn)行布置時(shí)要在其周圍布置隔離。與此同時(shí)，要著重做好管道在役時(shí)間內(nèi)的檢查工作，對(duì)其進(jìn)行定期或者不定期的檢查，檢查重點(diǎn)包括：管道系統(tǒng)和部件之間狀態(tài)是否良好、管道布置是否達(dá)到安全運(yùn)作的標(biāo)準(zhǔn)、管道各個(gè)方面是否存在質(zhì)量問題，一旦發(fā)現(xiàn)管道在維護(hù)上存在漏洞，要及時(shí)進(jìn)行解決。對(duì)管道進(jìn)行在役檢查時(shí)，要盡可能采用科學(xué)合理且有效的防護(hù)措施，最大限度降低或避免管道檢查工作人員在檢查過程中所受到的輻射傷害。同時(shí)還要對(duì)設(shè)備維護(hù)、檢查以及安裝和拆卸的空間進(jìn)行擴(kuò)大，方便后期工作人員進(jìn)行檢查和維修時(shí)有更大空間進(jìn)行操作，保證維護(hù)工作的正常進(jìn)行。

2 管道布置施工圖的設(shè)計(jì)分析

設(shè)計(jì)管道布置施工圖的目的是為管道工作人員提供最大的方便，可以更快、更合理地進(jìn)行管道布置。管道布置施工圖不但是管道工作人員進(jìn)行作業(yè)的核心資料，可以在其進(jìn)行管道施工、維護(hù)以及檢查和裝卸時(shí)提供極大方便，還可以為操作人員在進(jìn)行管道檢查和實(shí)驗(yàn)時(shí)提供重要依據(jù)。另外，需要對(duì)原有區(qū)域進(jìn)行二次作業(yè)時(shí)，也需要以管道布置施工圖、核電廠系統(tǒng)流程圖、管道清單、管道等級(jí)表為依據(jù)對(duì)新增的管道進(jìn)行規(guī)劃。這些資料中還包括：管道部件尺寸、型號(hào)以及部件安裝的位置、參數(shù)、防范要求，等等，還有管道安裝時(shí)所需要的特殊材料以及特殊部件相關(guān)數(shù)據(jù)的參考清單。

在對(duì)吊架具體位置與其相應(yīng)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，要以設(shè)備之間的連接關(guān)系以及管道的路線、管道布局圖的初步設(shè)計(jì)為依據(jù)，來對(duì)管道的具體走向進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保管道走向的合理性，避免出現(xiàn)交叉等現(xiàn)象。

3 管道布置中支架的設(shè)計(jì)

支架的作用是對(duì)管道進(jìn)行支撐及位置的限制和固定，保證管道能長(zhǎng)期進(jìn)行安全作業(yè)。因此，必須按照工程標(biāo)準(zhǔn)挑選支架。支架的功能以及類型如下：A.滑動(dòng)支架。能使管道平行移動(dòng)，目的是為了限制管道向下方移動(dòng)，與管道的方向產(chǎn)生脫節(jié)。B.導(dǎo)向支架。對(duì)電廠管道的移動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)方向的牽引，防止管道發(fā)生偏移和脫節(jié)。C.限位支架。為了限制管道從某個(gè)方向或者多個(gè)方向產(chǎn)生線位移和角位移。D.彈簧支吊架。其作用是當(dāng)管道發(fā)生熱位效應(yīng)時(shí)，可以對(duì)管道進(jìn)行支撐，使管道在允許的范圍內(nèi)進(jìn)行自由移動(dòng)。E.剛性支吊架。其作用是對(duì)管道上的負(fù)載進(jìn)行轉(zhuǎn)移，將其轉(zhuǎn)移到較為簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的承載支吊架上。F.恒力支吊架。當(dāng)管道熱位移動(dòng)比較大時(shí)，可以采用恒力支吊架進(jìn)行修正。G.其他要求。在進(jìn)行吊架設(shè)置時(shí)，須根據(jù)管道、管道走向、閥門和管件位置以及可生根的部位等因素進(jìn)行整體分析，有以下要求：a.支架間的距離規(guī)定。在對(duì)支吊架的最大距離進(jìn)行確定時(shí)，要根據(jù)管道的技術(shù)參數(shù)來確定，如：管徑和介質(zhì)，防止造成大量的過應(yīng)力；當(dāng)支吊架處在水平狀態(tài)時(shí)要有合理的距離，防止造成彎應(yīng)力、剪應(yīng)力以及彎曲撓度；當(dāng)支吊架處在垂直狀態(tài)時(shí)也要設(shè)置合理的距離，以防止過應(yīng)力的產(chǎn)生；對(duì)于比較容易產(chǎn)生抖動(dòng)的管道，同樣要設(shè)置合理的距離，使管道的布置處于固有頻率，保證管道之間的距離依據(jù)力學(xué)理論的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行確定。b.支架生根條件。管道支架的位置未必要根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行確定，也可以依據(jù)核電廠廠房結(jié)構(gòu)來確定，如果廠房結(jié)構(gòu)適合支吊架生根且支吊架生根不會(huì)對(duì)其他管道和設(shè)備產(chǎn)生影響，則可以進(jìn)行支架生根。如果進(jìn)行支架生根，伸縮間距要根據(jù)廠房的實(shí)際情況確定，也要以力學(xué)的計(jì)算結(jié)果為依據(jù)。如果進(jìn)行小管道的支架生根，要先考慮到大支架，利用大小支架共架的方式進(jìn)行支架生根，也能通過核電廠的建筑墻、樓板以及鋼結(jié)構(gòu)來進(jìn)行支架生根。如果需要新增管道，應(yīng)該最大化地追求工藝上的合理性，可以用并排布置，盡量使用共架來降低支架生根。經(jīng)過力學(xué)計(jì)算，確保新增管道與原有管道的走向、類型盡可能保持一致，支吊架的三維設(shè)置圖紙要以其基本情況作為依據(jù)。

4 管道布置中力學(xué)計(jì)算分析

在初步階段，要先對(duì)核電廠的管道走向、支架位置和支架布置方式進(jìn)行確定，而后需要對(duì)管道的整體系統(tǒng)開展力學(xué)計(jì)算驗(yàn)證，檢測(cè)管道的承載、支架的支撐是否達(dá)到了相關(guān)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。如果管道和支架各方面都達(dá)到了規(guī)定數(shù)據(jù)和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，要及時(shí)進(jìn)行記錄，同時(shí)標(biāo)明支吊架、支架的位置以及兩者布局的方式。如果管道和支架各方面沒有達(dá)到規(guī)定的參數(shù)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，就要對(duì)管道和支架的位置進(jìn)行重新定位，找準(zhǔn)最佳的位置點(diǎn)以及方式，然后再次進(jìn)行驗(yàn)證，直到兩者參數(shù)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，才能進(jìn)行下一步工作。避免因此造成安全隱患以及產(chǎn)生不必要的返工和加大成本。

5 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)核電廠管道時(shí)，需要依照科學(xué)理念以及準(zhǔn)確的力學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)管道進(jìn)行合理規(guī)范的布局。同時(shí)，還要根據(jù)管道設(shè)計(jì)原則，防止管道在布局過程中產(chǎn)生交叉和碰撞、管道閥門不緊密、支架生根缺乏合理性及浪費(fèi)工程材料、延誤工期等問題。另外，還需考慮管道施工的安全性，做好防護(hù)措施，并對(duì)輻射問題提前進(jìn)行預(yù)防。因?yàn)楹穗姀S管道設(shè)計(jì)工作并非一蹴而就，存在很大的反復(fù)性，并且需要根據(jù)實(shí)際情況不斷改善設(shè)計(jì)方案，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能地進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，降低重復(fù)率，提升核電廠管道設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，從而確保管道施工工程有效開展。

[1] 紀(jì)文.淺談工廠設(shè)計(jì)中的管架設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，(33)：63-64.

[2] 江冬艷，程好秋.淺談模塊化施工中管道支吊架的安裝[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，(10)：19-20.

[3] 殷慶祥.淺談核電站管道支吊架的優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工工序的改進(jìn)方法[J].科技與企業(yè)，2012，(02)：33-34.

[4] 李堅(jiān).管道應(yīng)力分析及柔性設(shè)計(jì)[J].煉油技術(shù)與工程，2010，(01)：48-49.

[5] 張根保，佘林，冉琰，等.數(shù)控機(jī)床可靠性試驗(yàn)中關(guān)鍵功能部件的提取研究[J]. 中國(guó)機(jī)械工程，2016，(17)：75-76.

Study on the related characteristics of pipeline design in nuclear power plant

GUO Miao-chun

(Shenzhen Zhongguang Nuclear Engineering Design Co., Ltd., Shenzhen 518000,China)

This paper analyzes the relevant characteristics, principles, design characteristics and problems that need to pay attention in the design of nuclear power plant pipelines.

Nuclear power plant; Pipeline design; Related characteristics; Research

TM623

： B

： 1674-8646(2017)16-0072-02

2017-05-23

郭妙春(1983-)，女，碩士，工程師。