核電站管道設(shè)計(jì)中支吊架的布置和選型

張雯銘 程方超

中核工程咨詢有限公司 北京 10007 1

1 管道設(shè)計(jì)支持和吊架

1.1 承載力的管道

管道的支持和吊架的負(fù)載需要熊一方面來自管道本身的重量，另一方面，它來自管道的外部負(fù)載的重量。管道支吊架的承載能力應(yīng)控制在一定的承載范圍內(nèi)。如果超過承重范圍，很容易造成管道變形。因此，需要采取有效措施，設(shè)計(jì)合理的支架和吊架，控制管道承受能力范圍內(nèi)的外載荷產(chǎn)生的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，從而降低管道變形的概率，降低管道變形的程度。從核電廠管道的實(shí)際生產(chǎn)情況來看，一般采用一次應(yīng)力值作為判斷管道是否安全生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。由于一次應(yīng)力受管件和管道系統(tǒng)承載能力的影響，可以通過調(diào)節(jié)管道支架和吊架來控制一次應(yīng)力，使一次應(yīng)力增大，導(dǎo)致管道變形?？梢酝ㄟ^增加管道支架的數(shù)量來降低主應(yīng)力。在管道支架和吊架的設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)生產(chǎn)需求、空間、經(jīng)濟(jì)等實(shí)際情況確定管道支架的數(shù)量。此外，為了減少管道的變形，在管道支吊架的設(shè)計(jì)中應(yīng)合理調(diào)整管道的主應(yīng)力和支撐端載荷。

1.2 核電站避免負(fù)荷傳遞

管道支架和吊架的安裝影響管道系統(tǒng)的承載能力，決定管道系統(tǒng)能否安全運(yùn)行。如上所述，當(dāng)支座和吊架數(shù)量較少時，主應(yīng)力的大小無法得到有效控制。當(dāng)支吊架數(shù)量增加時，由于空間、生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的實(shí)際情況不能滿足更多支吊架的需要，因此，管道支吊架的安裝必須合理、適當(dāng)。在設(shè)計(jì)過程中，以減少二次應(yīng)力和熱推力為核心，采用少量的支架和吊架來避免荷載傳遞，減少對管道的約束力[1]。

1.3 合理確定二次應(yīng)力

可以提高核電站管道支架和吊架的設(shè)計(jì)水平和效果，不僅可以對支架和吊架的一次應(yīng)力進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，還可以有效地調(diào)節(jié)二次應(yīng)力端點(diǎn)的推力。核電站的主要壓力管道受到高溫的影響，這將是容易變形，變形阻力將誘發(fā)二次應(yīng)力，二次應(yīng)力的大小與熱膨脹的程度，以保證管道的安全運(yùn)行，二次壓力應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)通過調(diào)整得熱的管道。

1.4 支吊架敷設(shè)

一般來說，有兩種管道的管道支持核電站，一個是與隔熱層，另一種是沒有保溫層支承結(jié)構(gòu)的高度取決于管道絕緣的厚度，應(yīng)大于管道絕緣的厚度，以保證設(shè)計(jì)效果的支持和衣架。

2 管道支架和吊架布置

2.1 在線設(shè)備的支撐

在線設(shè)備的管道支架和吊架布置非常重要。需要根據(jù)不同的功能劃分功能合理，確保管道支持和衣架的成本是控制的支持和吊架系統(tǒng)應(yīng)該承受動態(tài)負(fù)荷、靜載荷和偶然的負(fù)載在線管道和設(shè)備的合理，并保持管道的穩(wěn)定性。為了確保管道的完整性和設(shè)備，有必要充分保證接口的需求扭矩和推力之間的管道和設(shè)備，以避免振動管道傳輸期間，正確設(shè)計(jì)管道，集成管理設(shè)計(jì)與周圍環(huán)境，并確保管道的安全與穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)合理的支持設(shè)計(jì)、管道系統(tǒng)在線部件的閥門和法蘭所產(chǎn)生的重量載荷是需要充分重視的。這些附件容易對管道產(chǎn)生壓力，影響管道運(yùn)行的安全，為了避免在線設(shè)備和部件的變形，需要增加一個支撐點(diǎn)，以確保每個單位面積的支撐點(diǎn)滿足預(yù)期的重量要求[2]。

2.2 功能要求

根據(jù)不同的管道功能合理設(shè)計(jì)管道的支撐和吊架，支撐功能隨著管道功能的變化而變化。首先，當(dāng)管道不允許任何方向的線性位移和角位移支撐點(diǎn)時，需要選擇固定支撐點(diǎn)進(jìn)行處理；三是當(dāng)管道不允許有垂直位移支撐吊點(diǎn)時，需要選擇剛性吊桿進(jìn)行布置；考慮管道熱脹冷縮的影響，應(yīng)防止管道振動的方向，做好減振器的制作。為了保證管道能夠承受地震荷載、沖擊荷載或控制管道系統(tǒng)的高速振動位移，合理選擇阻尼裝置是最好的處理方法，本實(shí)用新型有效地保證了管道功能的發(fā)揮。

2.3 管道柔性要求

輸送的一些材料會對管道產(chǎn)生影響，如在使用過程中會發(fā)生熱膨脹，需要進(jìn)行熱處理來增加管道的承載能力，同時充分利用自然環(huán)境使其回歸自然。為了保證管道運(yùn)行的安全，有必要做好熱膨脹引線的處置工作，避免出現(xiàn)妨礙管道正常運(yùn)行的問題。

2.4 滿足應(yīng)力分析的要求

核電管道的質(zhì)量與安全的傳輸材料，必須保證和穩(wěn)定的支持對于任何管道系統(tǒng)，無論是位置、數(shù)量、類型的支持等等，都需要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)力分析是非常重要的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和安全運(yùn)行。管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要滿足靜應(yīng)力分析的要求，實(shí)現(xiàn)管道系統(tǒng)強(qiáng)度的基本要求，保證管道運(yùn)行后的穩(wěn)定性，避免位移。為了使管道系統(tǒng)的機(jī)械振動、水擊、爆破反沖擊、地震、風(fēng)荷載等充分滿足力學(xué)的基本要求，必須做好管道系統(tǒng)的動應(yīng)力分析。

2.5 條件

管道支吊架布置時，應(yīng)充分考慮其穩(wěn)定性。在一般情況下，管道需要有一個支持點(diǎn)，也就是說，加油支持的位置和衣架，由位置條件影響管結(jié)構(gòu)需要有一定的設(shè)計(jì)和調(diào)整，通常，支持吊架位置的影響，所以在墻壁上，梁，地面，等等。作為管道的根點(diǎn)，需要保持自身的穩(wěn)定性才能連接管道，保證支撐架的穩(wěn)定性，為管道的架設(shè)提供一個穩(wěn)定的平臺。為了使孔能滿足管道的安裝要求，合理有效的生根要求是支架和吊架布置的基本保證。有些地區(qū)不能滿足需求的支持和吊架加油，在這個時候，有必要考慮改變管道的方向，通過改變方向，確保管道的穩(wěn)定支持，只要滿足應(yīng)力結(jié)果，可以用作加油點(diǎn)的支持[3]。

2.6 空間要求

在設(shè)計(jì)空間需求時，必須充分考慮整體空間，設(shè)計(jì)支持和吊架的位置不能阻礙人們的通道，并方便以后的維護(hù)和拆卸管道和設(shè)備的同時，點(diǎn)的設(shè)計(jì)也需要注意周圍的設(shè)備，不影響設(shè)備的功能，不能阻止設(shè)備，設(shè)備碰撞。在一些管道比較集中的管道走廊，常用的支撐和吊架。當(dāng)直徑較小的管道的吊架之間的空間不滿足管道應(yīng)力要求時，采用單獨(dú)的支架和吊架。

3 結(jié)語

核電站的管道安裝非常重要。只有通過提高管道支持和吊架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)管道可以支持滿足管道的需求趨勢和管道功能設(shè)計(jì)，施工周期縮短，降低施工成本，施工質(zhì)量是保證，提高整個核電站的經(jīng)濟(jì)效率。