核電廠管道設計相關特征研究

郭妙春

(深圳中廣核工程設計有限公司，廣東 深圳 518000)

核電廠管道設計相關特征研究

郭妙春

(深圳中廣核工程設計有限公司，廣東 深圳 518000)

本文對核電廠管道設計的相關特征、原則以及設計特點和需要關注的問題進行分析和闡述。

核電廠；管道設計；相關特征；研究

1 管道設計的定性要求和相關特征

1.1 原則性問題

第一，核電廠管道區別于通信、建筑、天然氣等管道，核電廠的管道之間不能發生交叉，不能產生碰撞，不能出現較為復雜的層次布置，因此在進行設計時，要對每條管道的走向以及其他設備的走向有準確地了解。第二，在進行管道布置時，要對新增加的管道和已經安裝好的管道進行合理科學的布局，使新舊管道的布局錯落有致，井井有條，避免出現錯落復雜的管道布局，同時還要降低管道支架的生根。第三，千萬不可忽視安裝管道零部件的規范性以及質量，必須選用符合施工標準的零部件，同時在安裝后要對零部件進行檢查，防止零部件出現松懈，避免因為零部件的松懈造成安全隱患，產生安裝質量問題。第四，在對管道進行設計時，不能直接將零部件之間的縫隙進行焊接，這樣做的目的是為后期的焊縫檢查工作提供方便。另外需要注意的是，焊縫和焊縫之間的距離不能太小，以防出現熱應力。第五，一般來說，核電廠的管道閥門應設置在水平管道上，管道閥桿一定要保持水平垂直向上，這樣做的目的是為了在需要的時候進行提升，同時也為后期的檢查和裝卸留下一定的空間，方便作業。在對閥門進行操作以及維修時，如遇特殊情況，需要設計一個可以輔助閥門操作和維修的鋼平臺，管道前面的閥門要加上支撐，這樣做的目的是為了防止閥門受到過大的負載，導致閥門出現變形和損壞。

1.2 對管道布置特殊性的相關要求

在進行管道布置時，最需要注意的是管道的安全性，其安全性主要涵蓋管道的核輻射防護、設備和管道是否具備防火特性、防水特性、獨立性以及是否達到管道施工標準等各方面要求。在布置前，要先對管道可能會穿過區域的耐火極限、輻射分區、水淹分區等進行全面的檢查，并將檢查結果進行標記。在布置時，要對其獨立性有充分的考慮，其獨立性主要表現為：第一，保證管道系統部件之間的多重獨立性。第二，管道系統中各部件與假設始發事件效應之間保持獨立。第三，要使不同安全等級的系統之間彼此獨立。第四，要保證安全重要物和非安全重要物之間彼此存在獨立性。

在對管道進行布置時，要依據空間隔離和實體隔離的原則進行，充分保證管道各個不同區域之間的獨立性。如果是具有安全運行功能的管道，在進行布置時要在其周圍布置隔離。與此同時，要著重做好管道在役時間內的檢查工作，對其進行定期或者不定期的檢查，檢查重點包括：管道系統和部件之間狀態是否良好、管道布置是否達到安全運作的標準、管道各個方面是否存在質量問題，一旦發現管道在維護上存在漏洞，要及時進行解決。對管道進行在役檢查時，要盡可能采用科學合理且有效的防護措施，最大限度降低或避免管道檢查工作人員在檢查過程中所受到的輻射傷害。同時還要對設備維護、檢查以及安裝和拆卸的空間進行擴大，方便后期工作人員進行檢查和維修時有更大空間進行操作，保證維護工作的正常進行。

2 管道布置施工圖的設計分析

設計管道布置施工圖的目的是為管道工作人員提供最大的方便，可以更快、更合理地進行管道布置。管道布置施工圖不但是管道工作人員進行作業的核心資料，可以在其進行管道施工、維護以及檢查和裝卸時提供極大方便，還可以為操作人員在進行管道檢查和實驗時提供重要依據。另外，需要對原有區域進行二次作業時，也需要以管道布置施工圖、核電廠系統流程圖、管道清單、管道等級表為依據對新增的管道進行規劃。這些資料中還包括：管道部件尺寸、型號以及部件安裝的位置、參數、防范要求，等等，還有管道安裝時所需要的特殊材料以及特殊部件相關數據的參考清單。

在對吊架具體位置與其相應功能進行設計之前，要以設備之間的連接關系以及管道的路線、管道布局圖的初步設計為依據，來對管道的具體走向進行設計，確保管道走向的合理性，避免出現交叉等現象。

3 管道布置中支架的設計

支架的作用是對管道進行支撐及位置的限制和固定，保證管道能長期進行安全作業。因此，必須按照工程標準挑選支架。支架的功能以及類型如下：A.滑動支架。能使管道平行移動，目的是為了限制管道向下方移動，與管道的方向產生脫節。B.導向支架。對電廠管道的移動進行預測方向的牽引，防止管道發生偏移和脫節。C.限位支架。為了限制管道從某個方向或者多個方向產生線位移和角位移。D.彈簧支吊架。其作用是當管道發生熱位效應時，可以對管道進行支撐，使管道在允許的范圍內進行自由移動。E.剛性支吊架。其作用是對管道上的負載進行轉移，將其轉移到較為簡單和經濟的承載支吊架上。F.恒力支吊架。當管道熱位移動比較大時，可以采用恒力支吊架進行修正。G.其他要求。在進行吊架設置時，須根據管道、管道走向、閥門和管件位置以及可生根的部位等因素進行整體分析，有以下要求：a.支架間的距離規定。在對支吊架的最大距離進行確定時，要根據管道的技術參數來確定，如：管徑和介質，防止造成大量的過應力；當支吊架處在水平狀態時要有合理的距離，防止造成彎應力、剪應力以及彎曲撓度；當支吊架處在垂直狀態時也要設置合理的距離，以防止過應力的產生；對于比較容易產生抖動的管道，同樣要設置合理的距離，使管道的布置處于固有頻率，保證管道之間的距離依據力學理論的準確數據進行確定。b.支架生根條件。管道支架的位置未必要根據相關數據進行確定，也可以依據核電廠廠房結構來確定，如果廠房結構適合支吊架生根且支吊架生根不會對其他管道和設備產生影響，則可以進行支架生根。如果進行支架生根，伸縮間距要根據廠房的實際情況確定，也要以力學的計算結果為依據。如果進行小管道的支架生根，要先考慮到大支架，利用大小支架共架的方式進行支架生根，也能通過核電廠的建筑墻、樓板以及鋼結構來進行支架生根。如果需要新增管道，應該最大化地追求工藝上的合理性，可以用并排布置，盡量使用共架來降低支架生根。經過力學計算，確保新增管道與原有管道的走向、類型盡可能保持一致，支吊架的三維設置圖紙要以其基本情況作為依據。

4 管道布置中力學計算分析

在初步階段，要先對核電廠的管道走向、支架位置和支架布置方式進行確定，而后需要對管道的整體系統開展力學計算驗證，檢測管道的承載、支架的支撐是否達到了相關數據的標準。如果管道和支架各方面都達到了規定數據和參數標準，要及時進行記錄，同時標明支吊架、支架的位置以及兩者布局的方式。如果管道和支架各方面沒有達到規定的參數和數據標準，就要對管道和支架的位置進行重新定位，找準最佳的位置點以及方式，然后再次進行驗證，直到兩者參數達到規定的標準，才能進行下一步工作。避免因此造成安全隱患以及產生不必要的返工和加大成本。

5 結語

設計核電廠管道時，需要依照科學理念以及準確的力學數據對管道進行合理規范的布局。同時，還要根據管道設計原則，防止管道在布局過程中產生交叉和碰撞、管道閥門不緊密、支架生根缺乏合理性及浪費工程材料、延誤工期等問題。另外，還需考慮管道施工的安全性，做好防護措施，并對輻射問題提前進行預防。因為核電廠管道設計工作并非一蹴而就，存在很大的反復性，并且需要根據實際情況不斷改善設計方案，所以在進行設計時，要盡可能地進行力學計算，降低重復率，提升核電廠管道設計的效率和質量，從而確保管道施工工程有效開展。

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Study on the related characteristics of pipeline design in nuclear power plant

GUO Miao-chun

(Shenzhen Zhongguang Nuclear Engineering Design Co., Ltd., Shenzhen 518000,China)

This paper analyzes the relevant characteristics, principles, design characteristics and problems that need to pay attention in the design of nuclear power plant pipelines.

Nuclear power plant; Pipeline design; Related characteristics; Research

TM623

： B

： 1674-8646(2017)16-0072-02

2017-05-23

郭妙春(1983-)，女，碩士，工程師。