李秋實(shí) 黃盼 潘冠旭 嚴(yán)浩東

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2020）02-160-01

摘 要 目前我國(guó)核電廠常規(guī)島工藝管道的設(shè)計(jì)形式大部分為柔性設(shè)計(jì)，柔性設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)就是管道經(jīng)常受到流體的影響產(chǎn)生振動(dòng)。本文主要闡述了核電廠常規(guī)島管道改造的理論依據(jù)，針對(duì)管道振動(dòng)的問題，制定有效的改善措施。

關(guān)鍵詞 核電廠 常規(guī)島工藝管線

核電廠常規(guī)島工藝管道在設(shè)計(jì)時(shí)采取的大多是非抗震型，管道的柔性較大，柔性設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于避免管道正常運(yùn)行時(shí)熱膨脹受到限制，其中管道的支撐一般選擇的都是彈簧吊架。柔性設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)就是管道無論在垂直方向還是水平方向，其強(qiáng)度都不是很高，管道很容易受到流體的影響而產(chǎn)生振動(dòng)。本文對(duì)核電廠常規(guī)島管道振動(dòng)的原因進(jìn)行分析，制定了科學(xué)合理的管道振動(dòng)改造方案，并對(duì)實(shí)際中整改方案進(jìn)行描述。促進(jìn)我國(guó)核電廠常規(guī)島工藝管道技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

一、管道振動(dòng)原因分析

經(jīng)過我們的實(shí)際分析，對(duì)常規(guī)島工藝管道造成振動(dòng)的影響因素主要由兩個(gè)方面：1.管道本身采取的柔性設(shè)計(jì)造成管道的剛度不強(qiáng)，管道支架布置起來比較困難，很容易受到流體的影響產(chǎn)生振動(dòng)；2.管道內(nèi)流體流動(dòng)不規(guī)律，尤其是在剛剛啟動(dòng)和最后停止的時(shí)候，經(jīng)常發(fā)生管內(nèi)流體在管道變向的位置和管徑縮放的位置運(yùn)行狀態(tài)的不穩(wěn)定，可能造成管道的振動(dòng)，或者管道閥門調(diào)節(jié)功能頻繁、管內(nèi)截流孔板的設(shè)計(jì)不合理等，都會(huì)引起管道的振動(dòng)。

常規(guī)島管道工藝的設(shè)計(jì)、管道運(yùn)行調(diào)試都需要根據(jù)管內(nèi)液體的實(shí)際情況，相對(duì)比較復(fù)雜，同時(shí)管道流體狀態(tài)的測(cè)試、模擬、分析、計(jì)算也需要大量的人力物力，消耗大量的時(shí)間。因此我們需要從管道柔性設(shè)計(jì)的原因出發(fā)，在原有管道布置的基礎(chǔ)上，對(duì)管道的整體剛度進(jìn)行提升，是目前經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的措施。管內(nèi)同時(shí)會(huì)受到擾動(dòng)載荷的影響，但是這種影響的程度比較小，只要管道的剛性達(dá)到要求，就能很好地抵抗擾動(dòng)載荷帶來的影響，避免管道產(chǎn)生振動(dòng)。

二、管道振動(dòng)改造方法

通常我們對(duì)常規(guī)島管道的改造中經(jīng)常使用的方法有以下幾種：1.找到日常工作中，管道振動(dòng)比較大的地方，增加管道的剛性支撐。首先要確定需要增加支架的位置，對(duì)該段的管道進(jìn)行應(yīng)力分析，該方法的優(yōu)點(diǎn)就是操作簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)就是原有支架的載荷與管道部分接管載荷可能變大，增加的管道支架承受的載荷也變大。2.將阻尼器安裝在管道振動(dòng)較大的地方，該種方法的優(yōu)點(diǎn)就是設(shè)計(jì)工作量比較小，缺點(diǎn)就是安裝的成本比較高，安裝流程比較復(fù)雜。3.對(duì)管道布局或者工藝流程進(jìn)行完善和創(chuàng)新，該種方法的優(yōu)勢(shì)在于起到的效果比較明顯，缺點(diǎn)就是施工周期長(zhǎng)，投資成本高。

針對(duì)以上方案存在的問題，經(jīng)過我們的分析研究，在設(shè)計(jì)上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，降低了管道產(chǎn)生振動(dòng)的程度。主要采取的措施有以下幾點(diǎn)：1.對(duì)管道改造前后的振動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)地的測(cè)量，并記錄在案；2.找到造成管道振動(dòng)的原因，計(jì)算振動(dòng)限值，制定整改方案；3.確定方案的可行性；4.設(shè)計(jì)科學(xué)合理的管道支吊架；5.對(duì)改造完成后的支吊架抗震動(dòng)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

三、常規(guī)島管道振動(dòng)改造具體措施

想要降低管道振動(dòng)，目前我們從兩個(gè)方面考慮，制定科學(xué)合理的防范措施：

1.從管道的運(yùn)行工藝角度考慮。對(duì)給水泵的運(yùn)行方式進(jìn)行完善和創(chuàng)新，尤其是對(duì)流量的控制，一定要在合理的范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)瞬態(tài)的變化，產(chǎn)生較大的壓力波，目前我們正在研究對(duì)泵的開度進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)。

2.一些比較長(zhǎng)的管道，在最初的設(shè)計(jì)時(shí)固定支架的數(shù)量不夠，這就要求后期增加減震支架數(shù)量，達(dá)到提高管道結(jié)構(gòu)剛度的作用，同時(shí)還能提高管道的固有頻率，避免出現(xiàn)共振的現(xiàn)象，降低管道結(jié)構(gòu)振動(dòng)幅值。

目前我們應(yīng)用最為廣泛的就是對(duì)管道結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行提高，達(dá)到降低管道振動(dòng)的效果，同時(shí)也是最為經(jīng)濟(jì)有效的措施之一。對(duì)支吊架進(jìn)行科學(xué)合理的布置，適當(dāng)?shù)脑黾又У跫艿臄?shù)量，在必要的位置適當(dāng)安裝一些固定支架、導(dǎo)向支架、撐桿等輔助限位裝置，必要時(shí)還可以安裝阻尼器，支架之間的距離也不要太大，保障管道的剛度需求。在管道拐彎的位置，加裝兩個(gè)導(dǎo)向支架，并對(duì)原有水平管道振動(dòng)幅度較大的位置，對(duì)原支架的布置安裝形式進(jìn)行改造，加強(qiáng)管道的剛性，達(dá)到降低管道振動(dòng)的目的。我們要重點(diǎn)的監(jiān)督管道彎頭位置，彎頭是管道中比較薄弱的環(huán)節(jié)，同時(shí)我們還要計(jì)算出管道的應(yīng)力，保障管道各點(diǎn)的應(yīng)力值都在設(shè)計(jì)的允許范圍之內(nèi)。

四、結(jié)語

經(jīng)過以上的研究和分析可以看出，想要保障核電廠運(yùn)行的安全可靠，就要避免管道支吊架因?yàn)楣艿勒駝?dòng)而產(chǎn)生的安全事故發(fā)生，制定科學(xué)合理的預(yù)防和控制措施。主要可以分為兩個(gè)方面：1.工藝運(yùn)行方面。首先，現(xiàn)場(chǎng)人員的操作水平需要加強(qiáng)，避免因?yàn)槿藶槭д`帶來的操作不當(dāng)，尤其是泵的快速啟閉、閥門的快速啟閉、泵的異常開關(guān)等，都可能引起管道的振動(dòng)；然后，對(duì)閥門進(jìn)行選擇時(shí)，一定要按照設(shè)計(jì)要求。2.支吊架設(shè)計(jì)方面：如果管道設(shè)計(jì)時(shí)長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，那么管道的剛度也隨之增加，降低管系自身的柔度，提高管道固有頻率的同時(shí)，還能避免管道出現(xiàn)共振的現(xiàn)象，充分地考慮到了支架的安全穩(wěn)定性。

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