臺山EPR(歐洲壓水堆)核島輔助設備設計流程簡介與分析

摘要：主要介紹第三代EPR（歐洲壓水堆）臺山核島輔助設備的初步設計及設計審查過程，包括設計輸入及接口、設計文件輸出、設備詳細設計及審查

關鍵詞：核島輔助設備 初步設計 接口 詳細設計 設計審查

1. 設計輸入及相關接口

在EPR項目里核島輔助設備設計的首要任務就是確定設備設計的初始條件和要求，同時也需要在其他專業和部門的協調下共同完成任務，以下介紹具體的執行步驟。

1.1 “Work Order” 的填寫

設計輸入的第一步就根據有關要求和規定，填寫一個“Work Order”表格，此表格就是一個工作指令，表明設備的初步設計工作正式開始。將填完后的“Work Order”發給信息文檔管理部門，該部門將會在 “Documentum” 文件系統里創建一個叫“Data Sheet”和“Requisition File”文件模板，由此開始設備初步設計的流程。

1.2設備初步設計和所涉及的接口部門

設備專業在完成上述第一步工作后，在接下來的流程中要涉及到其他一些部門，并與之協作，同時以設備專業為主共同完成“Data Sheet” 和“Requisition File”的編制任務，涉及的接口部門如下：

系統專業;

布置專業;

管道專業;

力學專業。

設備專業主要依據上述各接口部門提供的信息完成“Data Sheet”第二部分的內容，“Requisition File”內容基本上由設備專業完成。

各接口部門的主要任務如下：

系統專業：

為設備專業提供設備初步設計所需要的各類原始條件和要求，以便設備專業為設備下一步的詳細設計提供依據和要求，主要完成“Data Sheet”中第一部分的內容，具體如下：

設備分級（功能、機械、質量、地震及清潔度級別）;

總的設計要求（極限工作壓力、極限工作溫度、材料類型等）;

操作條件（介質、極限操作壓力、極限操作溫度、最大填充容積等）;

系統特別功能的描述;

管口表;

外部和內部危害引起的載荷狀況（設計地震、空襲、地震等工況）;

各種工況下的載荷情況、應力水平以及有關要求;

特別要求（除鹽）;

布置專業：

該專業根據設備所在房間的大小為設備部門提供設備的外形極限尺寸、設備主要接口位置等要求。

管道專業：

管道專業主要負責校核與設備接管相連接管道的參數，具體內容如下：

管道尺寸（外徑，壁厚）;

管道材料。

力學專業：

主要負責提供設備管嘴的接管載荷（即管道在各個工況下施加給設備接管管嘴的作用載荷），當接管載荷在管道分析工程師和設備分析工程師之間取得一致時，接管載荷可以作為管道力學計算的許用載荷和設備力學分析的設計載荷使用。

2.設計文件輸出

設計文件的輸出主要是“Data Sheet”和“Requisition File”這兩個文件，但是兩者針對性不同。

其中“Data Sheet”是由系統專業和設備專業提供設備詳細設計的初始條件和要求，如系統參數、設備初始外形尺寸、接管載荷和樓層反應譜等。“Data Sheet”主要分為兩部分，其中第一部分由系統工程師填寫，主要包括設備在系統中的作用、設備運行的外部條件（所在房間、溫度、壓力、濕度等）、設備與系統接口（接管表）以及設備的載荷狀況和應力等級等。第二部分是由設備工程師填寫，主要包括設備基本外形尺寸、設備材料（推薦）、設備外形圖和設備接管載荷等。

而“Requisition File”作為設備規格書的補充，主要針對某一類設備（結構、材料或功能具有相似性）的采購和制造的。“Requisition File”從質保體系、供貨范圍、文件體系、設備的設計、制造、檢驗和驗收、供應商提交文件等方面作了詳細規定。

3.設備詳細設計

3.1 設計方案的確定

設備的詳細設計者主要依據 “Data Sheet”和“Requisition File”和相應的“Specification”以及所采用的標準規范從設備的結構、材料、制造工藝、檢驗、驗收及包裝運輸等方面確定設計方案，待方案確定后再進一步開展深入設計。

3.2設備工藝計算

一般情況下設備的工藝計算主要指換熱器的熱工水力計算，是設備能否滿足所規定功能要求的基本保障。由于工藝計算沒有統一的強制標準，因此各設計者可依照公認的計算公式和理論進行計算，也可按照合同推薦的方法進行計算。通過熱工水力計算能夠初步確定設備的主要幾何結構和相應尺寸參數，為后續強度計算提供必要的基礎數據。

3.3設備強度計算

設備強度計算是設備設計工程中一個非常重要的環節，是設備是否能滿足核電站安全要求的基本保證。設計者主要以 “Data Sheet”和“Requisition File”中所含設計要求部分作為基本輸入條件，對設備進行強度計算。強度計算一般分兩個步驟，首先是按“Specification”和適用標準規范進行初步強度計算以確定設備的幾何參數，然后依據此參數和設備的其他已知條件開展詳細的應力分析計算，由此判斷設備是否滿足安全要求并最終確定設備所有結構和尺寸參數。

3.4設備設計外部審查和批準

從設備的詳細設計開始到最終批準要經過幾個階段：設計圖紙、計算書和相關配套技術文件的審查、技術問題的澄清、審查意見回復和澄清、技術文件的修改和升版、修改后的再審查及設計文件的最終批準。

3.5 設計審查范圍

設備圖紙

工藝計算書（如果有）

強度計算書（含應力分析報告）

配套的其他技術文件

其他相關專業審查

3.6 設計審查的基本內容

審查人員應從以下幾個關鍵方面去審查，這樣才能抓住重點，確保設計質量。以下主要從設計圖紙和強度計算書兩個方面簡述審查內容：

設備設計采用標準是否符合數據表和設備規格書要求;

設備分級和技術特性參數是否滿足數據表的要求;

設備主要材料是否滿足數據表和設備規格書要求;

設備強度計算說采用的方法和公式是否滿足標準規定的條件，計算是否全面，所選用的參數是否合理，計算結果是否正確;

設備各接口布置是否滿足數據表的要求;

設備總圖外形尺寸及結構是否滿足數據表要求;

設備的詳細結構設計是否合理，是否滿足功能需求;

設備上筒體和封頭的拼接焊縫數量和位置設置是否合理;

接管端部焊接連接坡口型式和尺寸是否滿足相關規程要求;

主要焊接接頭型式是否滿足設備規格書的要求;

技術要求是否滿足相關標準規范和規格書的要求，是否合理和正確;

明細表中零件和部件數量與圖示是否一致;

圖紙的版本和狀態是否正確;

設備編碼及名稱是否正確;

設備是否完整，滿足供貨范圍要求。

4.結論

通過以上描述，僅就核島輔助設備，可以大概了解到設備設計前期是如何開展準備工作，如何在通用性標準的基礎上根據項目要求編制更為具體明確，更具可操作性的相關技術文件，將標準規范和項目、設備設計有機的結合;也了解到設備初步設計與各接口之間的相互聯系，如何根據各接口提供的信息完成設備初步設計，如何審查詳細設計文件。對核島輔助設備設計工作具有指導意義。

作者簡介：李萌，女，高級工程師。1994年畢業于四川輕化工大學，工學學士。現從事核島設備研制工作