核電站主泵改進核輔助系統(tǒng)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(tǒng)的新增及修改支吊架設計為例,在相應規(guī)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(jié)構(gòu)等設計問題加以分析討論,提出布置專業(yè)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(tǒng)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(tǒng)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(guī)定,支吊架的規(guī)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(tǒng)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(chǎn)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(jù)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(tǒng)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(yōu)先考慮設置支撐點的位置:優(yōu)先考慮支撐點的位置在管道上,而不是閥門等附件上;優(yōu)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(jié)構(gòu)設計

2.3.1 設計關鍵步驟

(1)根據(jù)支吊架的功能、荷載、位移、限制情況確定支吊架結(jié)構(gòu);

(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(jù)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(shù)。

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(jié)構(gòu)的優(yōu)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(jié)論

本文以主泵改進核輔助系統(tǒng)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(jié)構(gòu)等設計問題加以總結(jié)討論,可以作為布置專業(yè)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(guī)范相關要求,且復雜支吊架經(jīng)過ANSYS復核計算并根據(jù)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(guī)則.

[2] TC42B2-94管道支架的設計及計算.