姜旭龍　邢淑梅

[摘要]通過對應(yīng)急機(jī)組管路系統(tǒng)原理圖、核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的詳細(xì)分析，本著管路集中布置、方便維修、節(jié)約空間、符合核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)管路的走向和固定位置。

[關(guān)鍵詞]管線；支吊架；管卡；應(yīng)急機(jī)組

0引言

臺山核電廠一期工程建設(shè)的2臺EPR型壓水堆核電機(jī)組，單機(jī)容量175萬千瓦，是目前世界上單機(jī)容量最大的核電機(jī)組。該工程為中法合資項(xiàng)目，總投資約500億元。常規(guī)島設(shè)計(jì)供貨由中廣核工程公司牽頭，與中廣核設(shè)計(jì)公司、阿爾斯通公司及廣東電力設(shè)計(jì)院組成聯(lián)合體承擔(dān)：電站輔助設(shè)施的設(shè)計(jì)供貨由中廣核工程公司承擔(dān)。項(xiàng)目業(yè)主廣東臺山核電有限公司承擔(dān)工程項(xiàng)目管理和生產(chǎn)運(yùn)營，并聯(lián)合國內(nèi)施工單位和中廣核工程公司完成建安施工和調(diào)試等工作。通過中外雙方共同建設(shè)模式，臺山核電項(xiàng)目將加快實(shí)現(xiàn)EPR三代核電機(jī)組在設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、建安施工、調(diào)試和運(yùn)營等全方位的自主化目標(biāo)。為積極推進(jìn)我國核電建設(shè)作出新的貢獻(xiàn)。項(xiàng)目建成后，年上網(wǎng)電量可達(dá)260億千瓦時(shí)。建設(shè)臺山核電不僅可有效緩解廣東省電力長期緊張局面，促進(jìn)廣東省能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，而且對推進(jìn)廣東省進(jìn)一步加強(qiáng)國際合作發(fā)展核電產(chǎn)業(yè)具有重要意義，

近年來，隨著我國核電事業(yè)高速發(fā)展，對核電廠安全可靠性要求也越來越高。我國是地震多發(fā)國家，在地震發(fā)生時(shí)，非核級備用應(yīng)急供電廠房能夠正常運(yùn)行，可以有效防止核電廠設(shè)備發(fā)生危險(xiǎn)。無論是常規(guī)火電廠還是核電廠，各種設(shè)備都需要通過管線連接才能發(fā)揮其相關(guān)系統(tǒng)功能，因而管線系統(tǒng)對電廠的正常運(yùn)行起著非常重要的作用。合理選擇布置管線及其相關(guān)部件，是減小管道應(yīng)力和載荷的有效途徑。同時(shí)管道支吊架是管線系統(tǒng)中一個(gè)重要組成部分，它對管道起著承受載荷、限制位移和控制振動(dòng)等作用。

1達(dá)到的技術(shù)目標(biāo)

通過對應(yīng)急機(jī)組管路系統(tǒng)原理圖、核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的詳細(xì)分析，本著管路集中布置、方便維修、節(jié)約空間、符合核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)管路的走向和固定位置。

依據(jù)核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50267-97）、電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50260-96）規(guī)定，該管線系統(tǒng)為一類建筑物中的重要設(shè)施，設(shè)防烈度為8度，即系統(tǒng)的設(shè)計(jì)抗震能力能承受8級地震所產(chǎn)生的0.10g，加速度的作用力，并且安全系數(shù)應(yīng)大于1.67。

2關(guān)鍵技術(shù)

2.1管卡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

管束的管卡座設(shè)計(jì)成三向可調(diào)型管卡座（圖1、圖2），在安裝焊接過程中對因建筑、管路尺寸及安裝位置出現(xiàn)的影響管路固定的偏差可以通過管卡座的調(diào)整來消除，以便順利的固定管路。核電常規(guī)島應(yīng)急機(jī)組所供設(shè)備比較多，管路較長且復(fù)雜，因環(huán)境溫度、管路自身介質(zhì)溫度等原因會造成管路自身尺寸的變動(dòng)，同時(shí)設(shè)備及建筑的誤差等因素也影響管路的安裝。如果按照常規(guī)管卡固定方式及管卡直接連接在固定物上固定管路，勢必造成管路高低不平，增大管路在管卡處的橫向應(yīng)力，而減少管路的使用壽命。在安裝管卡時(shí)，在管卡上加裝二級可調(diào)裝置，這樣在管路安裝時(shí)可先將管路按其自然狀態(tài)安放好后，安裝管卡。用二級可調(diào)裝置找好管卡與地面預(yù)埋鐵的距離。調(diào)整好后再進(jìn)行焊接固定，這樣完全避免了因地面不平及安裝過程中因管路較長而帶來的誤差，同時(shí)也盡可能的減小了管路在管卡處的橫向應(yīng)力。

2.2管卡位置設(shè)計(jì)

管卡約束可分為以下四大類：

1）管路連接設(shè)備上的固定約束

2）穿過樓層板或墻壁后設(shè)置的管卡徑向約束：

3）根據(jù)壓力管道設(shè)計(jì)規(guī)范（SH/P26-2005）等得到相對固定的管卡約束：

4）根據(jù)計(jì)算位移和應(yīng)力變化調(diào)節(jié)得到的可調(diào)位置徑向約束。

根據(jù)壓力管道設(shè)計(jì)規(guī)范（SH/P26-2005）規(guī)定，管道支吊架的位置，一般應(yīng)根據(jù)管徑、管道形狀、閥門和管件位置，以及可生根的部位等因素確定。設(shè)置時(shí)需要把握以下原則：

1）管卡布置應(yīng)靠近集中載荷部位，以減少偏心載荷和彎曲應(yīng)力；

2）在敏感設(shè)備（泵、壓縮機(jī)）附近，應(yīng)增設(shè)支架以防止管道載荷作用于設(shè)備接口上：

3）宜利用建筑物、構(gòu)筑物的梁、柱等設(shè)置支吊架的生根構(gòu)件；

4）垂直管道支架跨距大致可按照水平管道支架間距進(jìn)行圓整：

5）在垂直管段彎頭附件，或在直管段重心之上設(shè)置承重架，如果管道重量過大，一個(gè)支架承重有困難時(shí)。可增設(shè)可變彈簧承重支架。垂直管段較長時(shí)，可在下部增設(shè)導(dǎo)向架，但不宜設(shè)置在靠近彎頭和支管的連接處：

6）為防止管道過大的橫向位移和可能承受的沖擊載荷，可設(shè)置導(dǎo)向管托：

7）而對于水平彎管，兩個(gè)支架間距管道展開長度L，不應(yīng)大于水平直管段上兩支架間距的0.7倍，參見圖3：圖3彎管管卡布置圖示

8）直接與設(shè)備管口相接或靠近設(shè)備管口的公稱直徑等于或大于150mm的水平安裝閥門應(yīng)考慮支撐：

9）支吊架邊緣與管道焊縫的間距不應(yīng)小于50mm，與需要熱處理的管道焊縫的間距不應(yīng)小于100mm。

《建筑安裝工程施工組織設(shè)計(jì)、進(jìn)度控制與科學(xué)管理及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)務(wù)全書》第七部分提到，對于高于5m的樓層（該廠房為6，6m），每層設(shè)不少于2個(gè)管卡且均勻安裝。因所有支撐點(diǎn)都必須有生根的結(jié)構(gòu)，所以同時(shí)兼顧考慮建筑廠房的可設(shè)預(yù)埋鐵位置對各管線管卡位置進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。

根據(jù)火電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定（DLT5204-2005），通過計(jì)算：管卡跨距應(yīng)符合表1要求。

2.3ISO圖繪制設(shè)計(jì)

管路系統(tǒng)除流程圖外，核電標(biāo)準(zhǔn)要求要繪制ISO圖來指導(dǎo)安裝工作，將系統(tǒng)管路實(shí)際的走向通過運(yùn)用CAD軟件繪制出相應(yīng)軸側(cè)圖，在軸側(cè)圖上標(biāo)注出管路上布置的閥、法蘭、儀表、三通等部件，同時(shí)標(biāo)注出各部件的坐標(biāo)位置以及管路斷管處的坐標(biāo)位置，并標(biāo)出管路所連接的設(shè)備與該管路所連接的下一段管路的標(biāo)識，同時(shí)各部件的相關(guān)信息：材質(zhì)、通徑、所用標(biāo)準(zhǔn)、型號等也要反映在ISO的明細(xì)欄上，以便生產(chǎn)安裝使用。

3計(jì)算及驗(yàn)證

按照核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50267-97）等對相應(yīng)管線設(shè)計(jì)的約束位置進(jìn)行模態(tài)分析，在固有模態(tài)計(jì)算分析基礎(chǔ)上根據(jù)中廣核有限公司提供的地震譜進(jìn)行地震激勵(lì)作用下的響應(yīng)譜分析，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的約束位置是否符合抗震要求。

根據(jù)核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50267-97）應(yīng)力計(jì)算相關(guān)規(guī)定，安全一級管道在承受極限安全地震震動(dòng)引起的地震作用時(shí)，載荷組合效應(yīng)工況下得到的應(yīng)力應(yīng)滿足：

σ_max≤3.0S_m

其中，S_m為許用應(yīng)力。

通過對各管路進(jìn)行有限元計(jì)算分析，各管路在滿足設(shè)計(jì)約束位置時(shí)抗震應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見表2。

對于排煙管，各管段材料不同。在地震激勵(lì)作用下最大應(yīng)力為67.864MPa，發(fā)生在波紋管段，材料為SUS316L，在380℃時(shí)的許用應(yīng)力為90MPa，在地震激勵(lì)作用下排煙管產(chǎn)生的最大應(yīng)力小于該條件下排煙管許用應(yīng)力值且遠(yuǎn)小于規(guī)范所要求的3倍許用應(yīng)力值。對于排煙管其他管段在地震激勵(lì)作用下產(chǎn)生的應(yīng)力值均遠(yuǎn)小于該管段材料在對應(yīng)溫度條件下許用應(yīng)力值，故對排煙管的約束設(shè)計(jì)符合要求。

經(jīng)計(jì)算驗(yàn)證，核電常規(guī)島應(yīng)急機(jī)組系統(tǒng)管路約束位置設(shè)計(jì)符合抗震要求。

4結(jié)束語

我們成功的完成了核電常規(guī)島應(yīng)急發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)管路的設(shè)計(jì)，并且計(jì)算驗(yàn)證已經(jīng)完成。常規(guī)島的1號、2號機(jī)組系統(tǒng)管路已經(jīng)順利安裝，滿足了用戶提出的各項(xiàng)要求，通過了核電標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格考驗(yàn)，尤其是在對核電系統(tǒng)管路的設(shè)計(jì)流程、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范有了更進(jìn)一步的了解。用戶對我們的機(jī)組管路設(shè)計(jì)有了很好的印象，本項(xiàng)目的成功完成，為公司在陸用核電柴油發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，也為公司以后的發(fā)展，提供了更多更好的機(jī)會。該應(yīng)急機(jī)組系統(tǒng)管路的成功優(yōu)化設(shè)計(jì)使得我公司柴油發(fā)電機(jī)組在核電領(lǐng)域的開拓有了新的進(jìn)展。拓展了我公司柴油機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，對公司作強(qiáng)作大柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)業(yè)有重要意義。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]