嶺澳二期核電站部分氣動截止閥門支架的設計與安裝

杜曉彬

北京市中國核電工程有限公司系布所布置1室 100840

嶺澳二期核電站部分氣動截止閥門支架的設計與安裝

杜曉彬

北京市中國核電工程有限公司系布所布置1室 100840

本文結合嶺澳二期核電站氣動截止閥門支架的設計特點及現場配合施工中發現的問題，進行分析并提出建議。

閥門支架；支架安裝

前言

閥門支吊架是核電廠管道支吊架設計和安裝的重要組成部分，對閥門起支承，限位和固定作用，控制閥門的受力及保證閥門和周圍管道長期的安全運行。在設置閥門支架時應考慮到閥門支架功能的可達性，支架結構和支架安裝的可行性，操作和檢修的便利性，并兼顧經濟性。現就以上幾點結合現場的安裝情況對嶺澳二期核電現場的部分氣動截止閥門支架的設置與安裝情況進行分析。

1 閥門功能的可達性

閥門支架的功能主要是承受閥門荷載、限制閥門位移和控制閥門震動。主要類型有：導向支架、固定支架、限位支架和少量的阻尼器。由于不同廠商的閥門外形的多樣性導致閥門支架在實現支架功能時有別于普通管道支架的特殊性：如無法預制成標準部件，實現支架功能困難，須針對不同廠商閥門的外形特點進行單獨設計等。

1.1 嶺澳二期的氣動截止閥設置支架時參照參考電站均使用支撐板的方式實現大部分支架功能（見圖1）。其中導向和固定支架（CB）功能是通過支撐板的柔性來實現，如設置的支撐板過厚或者管道推力不夠將無法實現閥門向預定矢量方向線位移或者角位移。將無法實現設定的支架功能。為了解決上述問題，可將支撐板替換為外形較小剛性支撐附件，在設置導向和限位功能支架可占用盡量小的空間，方便人員維護及今后檢修閥門的空間。并可結合約束方向盡量將支架結構設置簡單合理。CB功能支架可采用剛性支撐板的閥門支架使用鎖緊螺母與型鋼連接，可將型鋼與支撐板累計間隙設置小于1mm；這樣設置時既可以保證支撐板的剛度又可以不限制閥門在任何方向的力矩。

圖1

圖2

1. 2阻尼器在氣動截止閥支架中應用較少。但阻尼器屬于精密機械，安裝要求較高；尤其在施工中安裝誤差不可避免，如安裝誤差與側向位移累計值過大，會事故工況時將阻尼器底座沖壞的可能性，以及正常工況下阻尼器與底座鎖死，最終導致支架功能改變。因此設置阻尼器支架時應注意：a.阻尼器要求安裝精度較為嚴格，但是實際安裝誤差是不可避免的，解決此問題的辦法是盡量在支架的根部或管部設置調整段，以便于調整；b.并在設計支吊架圖紙時增加阻尼器側向位移與安裝誤差累計值不得超過阻尼器固有β角（見圖2）的要求。

2 支架結構和安裝的可行性

支架結構和安裝的可行性包括支架的強度是否滿足要求，支架是否具有生根條件，結構合理等問題，這也是所有管道支架的共性問題。

2. 1支架強度問題

嶺澳二期部分氣動截止閥較參考電站閥門外形增大，導致支架外形整體設計偏大以及生根條件產生變化。尤其是部分閥門支架支撐板位置提高，導致根部膨脹螺栓存在原設計無法滿足力學強度要求的可能性；并且這種支撐方式施工中容易引起支撐板變形等不確定因素，從而可能影響支架功能的完整性。在后續工程中閥門采購時應確定由廠家提供支架與閥門連接部件及實現閥門支架功能所需接口信息避免此問題。由此也可反映出采購對施工圖的進度和質量的影響。

2.2 支架生根條件問題

閥門支架一般生根在土建結構墻、樓板、預埋板以及鋼結構上面。支架設置時應充分考慮廠房土建結構是否適合生根，以及是否會與附近管道、設備或其他工種（如通風管、主電纜橋架、鋼平臺等）物項碰撞和干擾。是否具有完整的生根環境，是設置支架的必要條件；而生根條件的變化導致支架無法生根也是管道支架在進行施工時經常出現的問題。在實際施工時土建條件變化以及閥門變大等因素時常導致閥門支架生根條件不滿足：

1).土建施工條件變化。在施工中經常出現鋼結構變化（鋼結構施工中允許安裝誤差較大）或者打孔遇到承載墻內部配筋等不可預見因素導致支架無法依照原設計生根。如鋼結構產生變化，導致支架無法在原設計位置生根并且新的生根位置與閥門中心距離增大，對這類情況需要重新設計閥門支架根部并進行強度計算。

2).施工圖設計階段與土建與布置專業配合不足。在施工中常出現原設計閥門支架生根處承載墻或樓板有孔洞、伸縮縫、預埋板等情況。如因墻體變化，致使膨脹螺栓打孔時無法滿足打孔要求，這類情況多是由土建專業或者布置專業變化時溝通不暢以及布置時未考慮膨脹螺栓打孔要求。此類配合不足引起的問題是所有管道支吊架時常出現的共同問題，可在后續工程中如土建或布置專業產生變化的分區和房間，支吊架和土建施工圖設計完成后再由布置專業對支架生根條件是否具備進行審查。

3).閥門外形增大導致的生根條件變化。部分氣動截止閥外形變大，支架隨之增大，造成支架根部位置變化，如果類似閥門布置在管道及設備密集的房間，有可能會造成支架不具備生根條件。例如打孔時發現與鄰近支架打孔位置過近、附近有排水溝無法滿足打孔條件或設備影響造成打孔機械工作條件不足以及支架原生根處為預埋板等情況。這類情況需要重新設計支架結構。

4).周圍管道設備土建等物項的安裝工序以及安裝誤差造成閥門支架無法生根。如安裝時打孔誤差過大導致膨脹螺栓距排水溝過近。其中安裝誤差問題在安裝時不可避免，可在閥門支架設計時，如生根處為預埋板或者鋼結構時再向土建提條件時應多考慮土建與管道安裝的累計誤差（如閥門外形及附件所需空間），避免因安裝誤差造成支架根部無法生根。

閥門支架是否具有生根條件是支架設計安裝時最基本的要求。而閥門位置直接影響閥門支架的設置，閥門的位置在相對于參考電站有變化時應將閥門支架的生根條件與其他管道、支架設備與土建等專業進行綜合。

2.3 閥門支架結構是否合理可概括為在實現支架功能和滿足強度要求的同時需結構簡單，占用空間小并便于安裝檢修。在此僅簡述閥門對支架結構的影響：

一些氣動截止閥僅提供了閥門支架與閥門氣動頭的連接位置并未提供實現支架功能的相關接口信息。并且氣動截止閥由于外形不規則及電磁閥等附件的原因，造成原設計支撐板與閥門氣動頭連接困難。這類問題在施工現場的處理方案往往是將支撐板與閥門氣動頭連接的螺栓數量減少以及改變支撐板在氣動頭上的固定方向以躲避氣動頭所帶部件。針對類似問題較合理的處理方式：a.支撐板與閥門氣動頭的電磁閥碰撞時可在廠家確認后電磁閥拆卸另尋合適的安裝位置。b.如支撐板與限位器碰撞可由廠家確認將氣動頭以閥桿為圓心進行位置調整（所能旋轉角度由閥體與氣動頭連接方式決定）。c.在閥門支架施工圖設計時，支撐板與氣動頭之間緊固螺栓與閥體強度應由廠家確認并提供。

3 閥門支架的操作檢修的便利性問題

閥門支架與管道支架的區別在于設置時需要考慮到電站運行后閥門的維護檢修與操作。閥門支架應為提升閥桿和檢修拆卸閥門等留有操作空間，較大的閥門在設計支架時也應考慮閥門安裝檢修時需要使用的起吊設備的空間。

3.1 氣動截止閥廠家提供的支撐形式為支撐板覆蓋氣動頭上方并用螺栓緊固。而支撐板與閥門的型鋼常用連接的方式分為兩種：緊固螺栓（見圖1）和焊接。閥門在檢修時需要將氣動頭沿閥桿方向與閥體分離。如支撐板與型鋼連接處采用焊接方式，會令閥門氣動頭維修時拆卸困難。如此類閥門支架設置在輻射分區將會給今后的閥門維護檢修造成一定人員風險和維護難度。我們在施工圖設計階段應避免此類結構不合理的設計。支撐板與型鋼應盡量采用螺栓連接，且緊固螺栓數量由廠家確認。另外支架與支撐板連接的雙拼型鋼也同樣不適合使用螺栓緊固的形式。

3.2 閥門支架結構設計不合理會影響閥門操作。閥門支架在設計時應留有閥門操作的空間，有的設計時未注意閥門手輪位置與大小，造成閥門在操作時無法轉動手輪。

4 結束語

閥門支架是支架設計中很重要的一部分，較為常見，卻又有一定的特殊性。嶺澳二期工程中閥門支架結構設計和安裝過程中發現的問題應當引起我們設計者的足夠重視。1).閥門支架設計時與閥門外形關系較為密切。不同功能類型和不同廠商的閥門差異往往導致閥門支架的結構變化較大，同種功能的支架也很難有統一的標準形式。這對閥門支架的設計造成了一定困難。個人認為較為可行有效的處理方式：在閥門招標時，要求廠家明確閥門自身能夠提供實現各種功能閥門支架的附件，此附件需布置位置合理且占用空間小，強度應與閥門強度相當，在事故狀態下不能發生塑性變形和斷裂等情況；如在閥門國產化過程中引導國內廠商將支架附件標準化，這可令設計和安裝的簡單化，避免出現各類復雜的設計形式和安裝困難的問題并能節省大量資金。2).三維模型的完整性具有重要意義。上文所述閥門變化及其他不同工種物項變化引起的各類碰撞或空間不足，大多可根據三維模型分析判斷并加以解決；縮短設計周期。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.13.051

杜曉彬，中國核電工程有限公司助理工程師，現從事核電站布置工作。