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（APD）管線

1.1.1 問題描述及原因分析

1）啟動給水泵系統的快速打開沒有低速的調節閥，管道中流體的流動突然瞬間變化，產生強大的壓力波和迅速傳播，產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）從流水線操作技術的觀點：改善美國啟動給水泵的運行方式，以慢慢地調整其開放，減少流的瞬態變化，并導致一個強大的壓力波，但在實現過程中，不能更精確的調整泵的開放。2）長管但缺乏固定的系統支持，有必要提高管道系統的剛度的角度增加阻尼支持提高管道系統的剛度，這不僅可以增加管道系統的固有頻率，避免管道系統的共振場，而且有效降低管道系統的振動振幅。其中，當它是不可能改革泵、閥門和其他設備和優化操作流程，增加結構剛度是廣泛采用的管道系統作為一個常見的方法，和最經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，可以通過調節減振器或減振器，減少支座之間的距離來增加管道系統的剛度。在實際應用中，在轉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，增加了管道系統的剛度，降低了管道的振動。管彎頭屬于薄弱環節，屬于金屬監理的重點領域。

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。因為我們沒有調整傳統的支持和衣架在調試期間，管道振動被發現后，我們進行了大面積調查支持和吊架的網站，發現共有368個團體的支持和吊架變態，鑒于其存在的問題，分別進行了調整，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。發現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，會對管道產生過大的附加側向力，對管道產生反作用力。在對管道支吊架進行狀態檢查時，發現部分支吊架傾斜嚴重，未出現偏位或偏位現象。發現10組支架嚴重偏離中心。滑動支撐脫離或剛性吊架拉桿不承重[2]。

2.2 找到激發源

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

2.3 調整管道系統的固有頻率避開激振頻率

調節管道系統的固有頻率，避免激勵頻率引起的現場振動。在大多數管道中，通過調節吊架或控制激勵源只能有效地控制管道系統的一部分，通過調節管道系統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

根據傳統島測量的結果，管道振動方向不明顯，不考慮阻尼的設置點在那個方向，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

分析理解管道系統振動的固有特性和振動控制的設計提供指導管道系統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，通過理論治理結果的計算和分析，得出引起各管道系統振動的低振型。

2.3.3 管道支撐吊架設計計算原則

管道支撐吊架設計步驟如下：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（預先設置的彈簧載荷）。

3 結語

根據核電站管道振動測量的相關標準設計了原型機的總體框架，該系統由管道振動便攜式測量、數據集成管理、振動評估系統、故障診斷專家系統和可靠性評估系統組成。管道振動測量系統的總體方案進行了研究和設計的功能和需求管道振動測量系統設計的整體功能方面的測量系統，測量系統的功能，測量系統的原理，測量系統的硬件和軟件的開發的測量系統。開發管道振動測量系統對保證管道系統安全可靠運行具有重要意義。