核電站管道設計中支吊架的布置和選型

段靈利

摘 要：隨著能源建設不斷發(fā)展，各種技術全面創(chuàng)新，在新能源項目開發(fā)建設中，核電站建設非常重要，只有全面保證核電站建設安全，才能避免出現(xiàn)泄漏問題，確保周邊人員與環(huán)境安全。文章對某核電站管道支吊架的布置原則進行了初步介紹，并對支吊架的選型進行了系統(tǒng)的分析。

關鍵詞：核電站；管道支吊架；布置；設計

中圖分類號：TM623.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）35-0077-02

Abstract： With the continuous development of energy construction， all kinds of technology innovation. In the development and construction of new energy projects， nuclear power plant construction is very important. Only when the safety of nuclear power plant construction is guaranteed， we can avoid leakage problems， to ensure the safety of surrounding people and environment. In this paper， the layout principle of pipeline support and hanger in a nuclear power plant is introduced， and the selection of support and hanger is analyzed systemically.

Keywords： nuclear power station； pipeline support and hanger； layout； design

1 概述

核電站的建設不斷增多，只有全面保證建設質量，遵循建設規(guī)律，才能保證各環(huán)節(jié)流程標準規(guī)范。其中核電站的管道設計與建設非常關鍵，其傳輸?shù)奈镔|是否安全可靠，取決于管道穩(wěn)定性。只有全面提高管道建設質量，才能避免出現(xiàn)重大責任事故，維護安全生產(chǎn)。管道建設中的支吊架布置和選型是重要的環(huán)節(jié)，技術含量高，特別是在支承位置、形式、數(shù)量的設計上，直接影響應力情況、管道制造效果和安裝投入成本。只有科學合理做好支吊架布置和選擇，建設符合現(xiàn)場的適當形式，才能有效提高管道應用效果，發(fā)揮管道就有作用。核電站管道設計與建設關系到各個層面的，只有良好的設計思路，才能確保管道運維安全穩(wěn)定，全面縮短建設工期，并和周邊建筑物協(xié)調(diào)一致。

2 管道支吊架形式

2.1 功能劃分

核電站管道支吊架有多種形式，不同的形式安裝方法不同，成本投資不同，根據(jù)管道的基本功能，主要分為承受管道載荷、限制管道位移、控制管道振動等三種形式。

2.2 目的劃分

管道設計的目的不同，其功能也就不同，以承受管道載荷為目的的支吊架類型劃分為恒力彈簧支吊架、可變彈簧支吊架、剛性支吊架、滑動支架及滾動支吊架等多種形式，不同的形式建設工期、技術有嚴格的差別。

2.3 位移劃分

支架種類多種多樣，以限制管道位移為目的的支吊架類型有：導向支架、限位支架及固定支架等多種形式。

2.4 振動劃分

管道傳輸?shù)奈镔|不同，其振動情況也存在差異，根據(jù)控制管道振動支吊架的功能不同，其類型主要有減振裝置、阻尼裝置等，便于管道快速安全的物質輸送。

3 管道支吊架布置

3.1 在線設備的支撐

管道支吊架布置非常重要，要根據(jù)不同的作用，合理進行功能性劃分，確保支架造價成本得到良好控制，支吊架系統(tǒng)應合理承受管道及在線設備動荷載、靜荷載和偶然荷載，保持管道的穩(wěn)定性，要確保管道不能隨意位移，使管道能夠在合理的應力允許范圍內(nèi)運行。要充分保證管道與設備對接口力矩推力要求，避免出現(xiàn)管道傳輸時的振動，要合理設計好管線，使管理設計和周圍環(huán)境相融合，形成整體性，為了全面保證管道安全穩(wěn)定，實現(xiàn)合理的支架設計，需要全面注意管系在線設備閥門、在線部件法蘭產(chǎn)生的重量載荷，這些附件容易對管道造成壓力，影響管道的作業(yè)安全，為了全面保證穩(wěn)定結構，避免在線設備和部件變形，需要合理增加單獨的支架點，保證單位面積支撐達到預計重量要求。

3.2 功能要求

根據(jù)不同的管道功能，合理設計好管道的支吊架，支架功能隨著管道功能的變化而變化，一般需要遵循如下原則。一是管道不允許有任何方向的線位移和角位移支承點的時候，需要選用固定支架進行處理；二是管道不允許有豎直向下位移支吊點的時候，需要選用滑動支架；三是管道不允許有豎直位移支吊點的時候，需要選用剛性吊桿進行處置；四是管道上徑向或軸向有較大豎直位移支吊點的時候，需要采用彈簧支吊架進行處理。管道需防止振動的方位，一定要做好減震裝置，充分考慮到管道熱脹冷縮的影響。要全面保證管道能夠承受地震荷載、沖擊荷載或控制管系高速振動位移，合理選取阻尼裝置是最佳的處理方式，這種情況下，對管道熱脹冷縮并不產(chǎn)生任何影響，有效保證了管道的功能發(fā)揮。

3.3 管道柔性要求

一些傳輸?shù)奈镔|會對管道產(chǎn)生影響，比如工作期間會產(chǎn)生熱脹，此時需要對管道進行熱處理，提高管道的承載能力，同時，還要充分利用好自然環(huán)境，做好自然補償。為了保證管道的運行安全，需要全盤做好熱膨脹延伸處置，避免出現(xiàn)阻礙管道正常運行的問題。

3.4 滿足應力分析要求

核電管道質量關系到傳輸物質的安全，任何管系的支架，一定要保證穩(wěn)定性，不論是支吊架位置、數(shù)量、型式等均需要滿足標準要求，實現(xiàn)穩(wěn)定安全的運行，應力分析非常重要，管系設計需要保證滿足靜應力分析要求，實現(xiàn)管系自身強度基本要求，確保管道運行后的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)位移。要全面做好管系動應力分析，使管道機械振動、水擊、放空反沖擊、地震、風載等載荷達到最優(yōu)化，不受各種作用影響，能夠正常發(fā)揮功能作用，全面滿足力學基本要求。

3.5 生根條件

管道支吊架布置的時候，需要充分考慮到穩(wěn)定性，一般情況下，管道需要有一個支撐點，也就是支吊架生根位置，受到位置條件的影響，管道在結構上需要有一定的設計與調(diào)整，通常，支吊架受到墻、梁、地面等位置的影響較多，作為管道的生根點需要保持自身穩(wěn)定，才能附著管線，保證支吊架穩(wěn)定，為管道架設提供穩(wěn)定平臺。要充分調(diào)查現(xiàn)場情況，做好膨脹螺栓打孔位置設計，使孔洞符合管道安裝要求，合理有效生根要求是支吊架布置的基礎保障。有一些區(qū)域無法滿足支吊架生根要求，此時就需要考慮改變管道走向，通過走向的變化，確保管道生根穩(wěn)定，只要滿足應力結果，均可作支架生根點位。

3.6 空間要求

設計時，一定要充分考慮到整體的空間，支吊架位置的設計不能妨礙人員通行，對后期管道、設備檢修和拆卸方便，同時點位的設計還需要充分注意到周邊的設備情況，不能影響設備功能，更不能阻擋設備、碰撞設備。一些管道較集中的管廊，多會使用共用支吊架，當較小直徑管道的吊架間距不滿足管道應力要求時再為其單獨支吊架。

4 管道支吊架結構設計

4.1 核電站用管道支吊架部件

核電站管道支吊架是重要的內(nèi)容，進行設計建設時會使用到大量的材料，為了保證結構穩(wěn)定、功能實用，會通過整體部件整體建設，一般使用到的部件是管部、功能件、連接件、根部結構件及附屬件等。不同部件有不同的內(nèi)容，具體來講，包括管夾、管卡、耳軸、襯墊、支撐桿、阻尼器、彈簧支吊架、恒力吊架、螺母、拉桿、延長桿、單柱型梁、L型梁、三角架等部件，根據(jù)不同的施工部位會選擇不同的部件，確保支架連接穩(wěn)定。

4.2 各結構部件確定

不同的結構有不同的部件，要根據(jù)結構轉折的角度，做好部件選擇，全面發(fā)揮好部件作用，提高管道利用率，減少施工建設成本。管部件及功能件選擇的時候，需要對現(xiàn)場情況進行了解，根據(jù)支吊架功能、管道材質及是否保溫等相關參數(shù)選取。不銹鋼管道連接應選用不銹鋼材質支吊架部件，避免出現(xiàn)腐蝕問題。連接件也是主要的部件，需要根據(jù)不同的功能做好選擇應用，彈簧吊架應選用拉桿及螺母進行施工。根部結構件要全面綜合考慮支吊架位置生根條件和附近空間情況，避免復雜結構，保證后期維護拆裝方便。

5 支吊架布置和設計要點

5.1 選用標準支吊架

支吊架一般是由工廠直接設計，形成整體結構，再運輸?shù)浆F(xiàn)場進行安裝，進行選擇時，一定要盡量采用標準核級支吊架。可以說，標準核級支吊架出廠前均會進行應力分析、強度評定、樣件鑒定、樣本實驗等，質量能夠得到保證，進行選擇時，需要根據(jù)現(xiàn)場施工情況，在保證質量前提下，提高建設速度、縮短施工周期。

5.2 充分考慮生根部位

管道運行時，內(nèi)容會產(chǎn)生較大的重量，同時傳輸物質的不同，也會出現(xiàn)一定的振動，為了保證管道穩(wěn)定，則需要對支吊架生根位置進行選擇，這對于管道后期運行非常重要。通常情況下，支吊架應生根部位主要是混凝土或樓板部位，此處較穩(wěn)定，在此生根能夠保證管道的穩(wěn)定性，此處能夠方便支吊架安裝，減少膨脹螺栓使用。施工過程中，需要對周邊情況進行確認，合理選擇膨脹螺栓，避免出現(xiàn)混凝土墻或樓板厚度不夠，造成的打孔穿透問題。對空心墻不能使用膨脹螺栓，避免出現(xiàn)穿透問題。

5.3 避免碰撞

要事先做好結構設計，避免出現(xiàn)大量修改，增加施工成本，影響管道效果。支吊架設計時一定要充分對平面進行考慮，不能出現(xiàn)支吊架結構與其他物體產(chǎn)生碰撞的情況?，F(xiàn)代技術發(fā)展，設計也已經(jīng)應用了電腦，可以通過PDMS、PDS等設計軟件，對管道及支吊架進行立體設計，能夠看到后期的效果，減少投入、避免返工。

5.4 減少阻尼器注重力學分析

管道支吊架要通過合理設計，保證滿足力學等要求，施工時，盡量減少阻尼器數(shù)量。因為阻尼器是精密機械，安裝維護成本高，如果質量出現(xiàn)問題，不但不能提高傳輸效果，還會阻礙管系熱膨脹。要不斷強化管線設計，通過現(xiàn)場情況，不斷進行調(diào)整與修正，從結構上滿足力學要求，確保施工工藝合理、科學，保證管道支架設計符合要求。

6 結束語

核電站管道安裝至關重要，只有全面提高管道支吊架設計標準，才能設計出滿足管道走向和管道功能要求的支架，縮短施工周期、減少施工成本，確保施工質量，從而提高整個核電廠經(jīng)濟效益。

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