核電站主泵改進核輔助系統的支吊架布置設計分析

郭晴

摘要:本文以福方工程因主泵改進所引起的核輔助系統的新增及修改支吊架設計為例,在相應規范和設計條件基礎上,提出管道支吊架布置設計修改原則,通過具體結構等設計問題加以分析討論,提出布置專業支吊架設計的典型方案,對今后的核級管道布置設計有一定參考意義。

關鍵詞:主泵改進核輔助系統支架布置設計

中圖分類號:TM62 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0081-01

管道支吊架的設置是核電廠管道設計重要組成部分,它對管道起支承、限位和固定作用,控制管系的受力及設備的受力,保證管道和設備長期安全運行。

福方工程由于采用ANDRITZ供貨的主泵,核輔助系統管道在泵上的管口方位與參考電站有很大差異,所以相應管道布置改動較大,相關支吊架需重新設計以滿足要求。

1 管道支吊架設計概述

1.1 管道支吊架分級及分類

按RCC-M規定,支吊架的規范分級如下:RCC-M1級管道的支吊架為S1級;2、3級管道的支吊架為S2級;NA級管道的支吊架為NA級;共架支吊架按其支撐最高級別的管道來定級;

2 主泵改進核輔助系統新增支吊架設計

2.1 主泵改進新增支吊架簡述

福方工程采購了ANDRITZ公司生產的主泵。該主泵方案與參考電站中所用的100D型主泵技術方案變化較大,由此管道布置設計有較大變化,新增并修改管道支吊架共200多個。

2.2 主泵改進新增支吊架位置設計

2.2.1 管道支吊架位置確定原則

(1).承重架不應大于支吊架的最大間距。管道的支吊架的最大間距是根據強度條件及剛度條件計算決定的。

(2).考慮熱脹應力的影響,減小設備管口的受力,支吊架盡量不要離設備管口過近。

ANDRITZ主泵軸封由RCV系統注入。該RCV管道直接跟主泵管口相接,既要考慮管道有足夠的柔性滿足熱漲應力,同時考慮管道有足夠剛度保證事故工況要求。如管道RCV245采用了具有足夠柔性π形布置。如果布置管道直接從主泵管口水平接出,由于泵體本身熱漲位移,導致管口熱漲應力無法通過;另外在確定承重支吊架位置時,由于泵口接管荷載有限制,注意承重架位置盡量不要離管口過近。

(3)考慮事故工況影響,減小設備管口的受力,在合適位置及角度設置必要的減振支吊架。

(4)采用金屬軟管阻止或消弱振動傳遞,達到減振目的。

(5)在集中荷載較大的管道組成件附近設置必要的承重架。

(6)在垂直彎頭附近或垂直段重心以上做承重架,如果垂直段過長,下部可增設導向架。

(7)優先考慮設置支撐點的位置:優先考慮支撐點的位置在管道上,而不是閥門等附件上;優先選擇維修或清洗時不拆卸的直管上。

2.3 新增管道支吊架結構設計

2.3.1 設計關鍵步驟

(1)根據支吊架的功能、荷載、位移、限制情況確定支吊架結構;

(2)確定主要受力部件;

從剛度和荷載等方面核查主要受力部件是否滿足要求。支吊架部件的荷載校驗在于模型的建立。

(3)根據支吊架載荷計算應力限值判定

2.3.2 應力判定時一般較保守采用設計載荷,采用O,A,B級準則判定:

(1)線性支撐件拉伸、剪切、彎曲及組合應力小于許用值。

(2)板殼型支撐件薄膜應力及薄膜加彎曲應力小于許用值。

(3)螺栓緊固件所受合力小于許用合力。

(4)支吊架各支撐件最大應力比小于焊縫應力系數。

為了簡化支吊架計算通常用設計載荷,并保守用D級準則評定。如不能通過,則再分別采用異常工況下載荷計算,B級準則評定;事故工況載荷計算,D級準則評定。

2.3.3 具體結構的優化舉例

(1)支撐方式的設計盡量減少生根部力矩,合理設計。

(2)特殊支吊架注意安裝的要求:阻尼器若傾斜生根最小夾角為45度,盡量加大阻尼器與墻的距離。

3 結論

本文以主泵改進核輔助系統的新增及修改支吊架設計為例,對管道支吊架的設置及具體結構等設計問題加以總結討論,可以作為布置專業支吊架設計的典型方案。

該部分的管道布置及支吊架設置均順利通過力學計算,說明其布置合理性;同時該部分修改和新增核級支吊架的設計均滿足RCCM規范相關要求,且復雜支吊架經過ANSYS復核計算并根據RCCM判定,對今后的核級管道布置設計有一定參考意義。

參考文獻

[1] RCCM-H壓水堆核島機械設計和建造規則.

[2] TC42B2-94管道支架的設計及計算.