核電管道振動處理

張孟凱 張雯銘

中核工程咨詢有限公司 北京 10007 1

1 實際管道振動問題

1.1 啟動給水系統(tǒng)（APD）管線

1.1.1 問題描述及原因分析

1）啟動給水泵系統(tǒng)的快速打開沒有低速的調(diào)節(jié)閥，管道中流體的流動突然瞬間變化，產(chǎn)生強大的壓力波和迅速傳播，產(chǎn)生了巨大的影響導致嚴重的管道和管道的振動；2）管道的設(shè)計支持和吊架：錨板的水平管道的長度是分離是12米，水平管道的主要部分是剛性吊架和滑動支架，和橫向管道只配備一個固定支架，管道本身的負載。通過現(xiàn)場觀察，支架錨固板的連接形式是上部以焊接的形式與墻體連接，下部以膨脹螺栓的形式固定在墻體上[1]。

1.1.2 問題描述和減少管道振動原因分析

一般的預防措施可以考慮從以下兩個方面：1）從流水線操作技術(shù)的觀點：改善美國啟動給水泵的運行方式，以慢慢地調(diào)整其開放，減少流的瞬態(tài)變化，并導致一個強大的壓力波，但在實現(xiàn)過程中，不能更精確的調(diào)整泵的開放。2）長管但缺乏固定的系統(tǒng)支持，有必要提高管道系統(tǒng)的剛度的角度增加阻尼支持提高管道系統(tǒng)的剛度，這不僅可以增加管道系統(tǒng)的固有頻率，避免管道系統(tǒng)的共振場，而且有效降低管道系統(tǒng)的振動振幅。其中，當它是不可能改革泵、閥門和其他設(shè)備和優(yōu)化操作流程，增加結(jié)構(gòu)剛度是廣泛采用的管道系統(tǒng)作為一個常見的方法，和最經(jīng)濟有效的方法之一是改變管支架和吊架的布置，補充增加的支持和吊架的形式。如有必要，可以通過調(diào)節(jié)減振器或減振器，減少支座之間的距離來增加管道系統(tǒng)的剛度。在實際應用中，在轉(zhuǎn)角處增加了兩個導架，改變了原有水平管道上原有導架的布置和安裝形式，增加了管道系統(tǒng)的剛度，降低了管道的振動。管彎頭屬于薄弱環(huán)節(jié)，屬于金屬監(jiān)理的重點領(lǐng)域。

2 管道振動處理方法

2.1 支吊架檢查

檢查吊架的失效會降低管道系統(tǒng)的剛度，是管道振動的原因之一，吊架的失效會影響管道的使用壽命。因為我們沒有調(diào)整傳統(tǒng)的支持和衣架在調(diào)試期間，管道振動被發(fā)現(xiàn)后，我們進行了大面積調(diào)查支持和吊架的網(wǎng)站，發(fā)現(xiàn)共有368個團體的支持和吊架變態(tài)，鑒于其存在的問題，分別進行了調(diào)整，在大修周期。存在的問題主要有以下幾點：1彈簧支吊架鎖緊裝置未拆下。為了方便現(xiàn)場安裝，彈簧支架懸掛器由鎖緊裝置固定在寒冷的位置離開工廠時，鎖緊裝置應該被移除后，現(xiàn)場安裝，否則，它將相當于剛性支架吊架和失去作用的彈簧吊架的支持。發(fā)現(xiàn)10組彈簧支吊架鎖緊裝置未拆下，支吊架偏差嚴重。由于支架和吊架的嚴重撓度，會對管道產(chǎn)生過大的附加側(cè)向力，對管道產(chǎn)生反作用力。在對管道支吊架進行狀態(tài)檢查時，發(fā)現(xiàn)部分支吊架傾斜嚴重，未出現(xiàn)偏位或偏位現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)10組支架嚴重偏離中心?；瑒又蚊撾x或剛性吊架拉桿不承重[2]。

2.2 找到激發(fā)源

消除管道振動中激發(fā)源的最有效方法之一。在現(xiàn)場，我們發(fā)現(xiàn)以下兩種情況：1調(diào)節(jié)閥進、出口頸縮嚴重，閥內(nèi)汽蝕。Cex042vl原是雙座調(diào)節(jié)閥，減徑嚴重，閥門直徑僅有150mm，管徑DN300。懷疑凝結(jié)水管道的振動是由該閥引起的。將CEX042VL更換為DN200口徑套筒式調(diào)節(jié)閥后，降低了管道的振幅，消除了高頻噪聲。閥門內(nèi)部泄漏產(chǎn)生水錘，引起管道嚴重振動。高壓疏水閥AHP038VL位于高壓疏水閥內(nèi)，其支架已斷裂三次。當手輪關(guān)閉閥門時，水錘消失，管道振動消失。

2.3 調(diào)整管道系統(tǒng)的固有頻率避開激振頻率

調(diào)節(jié)管道系統(tǒng)的固有頻率，避免激勵頻率引起的現(xiàn)場振動。在大多數(shù)管道中，通過調(diào)節(jié)吊架或控制激勵源只能有效地控制管道系統(tǒng)的一部分，通過調(diào)節(jié)管道系統(tǒng)的固有頻率來控制振動，以避免激勵頻率，從而避免共振。

2.3.1 增加減振點的位置

根據(jù)傳統(tǒng)島測量的結(jié)果，管道振動方向不明顯，不考慮阻尼的設(shè)置點在那個方向，如中壓給水管道振動只在y方向上，主蒸汽管道、蒸汽旁路管道和高壓供水管道只考慮添加休克在X和y方向。除工程經(jīng)驗外，還應考慮以下因素：（1）應充分考慮阻尼點的開根位置，開根位置應為樓板、承載梁或剛度較高的平臺。同時，增加的阻尼點不影響其他設(shè)備的運行、運行和維護[3]。

2.3.2 建立固體模型

分析理解管道系統(tǒng)振動的固有特性和振動控制的設(shè)計提供指導管道系統(tǒng)的固有振動特性治療之前和之后添加阻尼點計算通過使用Ansys計算軟件管道模塊。對各管道系統(tǒng)進行振動處理前的前5個固有頻率進行計算，通過理論治理結(jié)果的計算和分析，得出引起各管道系統(tǒng)振動的低振型。

2.3.3 管道支撐吊架設(shè)計計算原則

管道支撐吊架設(shè)計步驟如下：1、采用標準跨度原則選擇管道支撐吊架位置。假設(shè)此時存在一個剛性的y方向約束，然后進行重量載荷分析。這種分析稱為約束權(quán)重分析。在此分析中，每個約束上的重量負荷將作為彈簧選擇的熱負荷。從管架位置移開約束并進行熱膨脹分析。這種分析被稱為“自由熱”分析。每個支架位置的熱位移將作為彈簧選擇的熱位移。利用從約束重量計算出的熱載荷和從自由熱狀態(tài)得到的位移，從彈簧表中為每個點選擇一個彈簧，并使用彈簧剛度來確定安裝所需的冷載荷（預先設(shè)置的彈簧載荷）。

3 結(jié)語

根據(jù)核電站管道振動測量的相關(guān)標準設(shè)計了原型機的總體框架，該系統(tǒng)由管道振動便攜式測量、數(shù)據(jù)集成管理、振動評估系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)和可靠性評估系統(tǒng)組成。管道振動測量系統(tǒng)的總體方案進行了研究和設(shè)計的功能和需求管道振動測量系統(tǒng)設(shè)計的整體功能方面的測量系統(tǒng)，測量系統(tǒng)的功能，測量系統(tǒng)的原理，測量系統(tǒng)的硬件和軟件的開發(fā)的測量系統(tǒng)。開發(fā)管道振動測量系統(tǒng)對保證管道系統(tǒng)安全可靠運行具有重要意義。