岭澳二期核电站部分气动截止阀门支架的设计与安装

杜晓彬

北京市中国核电工程有限公司系布所布置1室 100840

岭澳二期核电站部分气动截止阀门支架的设计与安装

杜晓彬

北京市中国核电工程有限公司系布所布置1室 100840

本文结合岭澳二期核电站气动截止阀门支架的设计特点及现场配合施工中发现的问题，进行分析并提出建议。

阀门支架；支架安装

前言

阀门支吊架是核电厂管道支吊架设计和安装的重要组成部分，对阀门起支承，限位和固定作用，控制阀门的受力及保证阀门和周围管道长期的安全运行。在设置阀门支架时应考虑到阀门支架功能的可达性，支架结构和支架安装的可行性，操作和检修的便利性，并兼顾经济性。现就以上几点结合现场的安装情况对岭澳二期核电现场的部分气动截止阀门支架的设置与安装情况进行分析。

1 阀门功能的可达性

阀门支架的功能主要是承受阀门荷载、限制阀门位移和控制阀门震动。主要类型有：导向支架、固定支架、限位支架和少量的阻尼器。由于不同厂商的阀门外形的多样性导致阀门支架在实现支架功能时有别于普通管道支架的特殊性：如无法预制成标准部件，实现支架功能困难，须针对不同厂商阀门的外形特点进行单独设计等。

1.1 岭澳二期的气动截止阀设置支架时参照参考电站均使用支撑板的方式实现大部分支架功能（见图1）。其中导向和固定支架（CB）功能是通过支撑板的柔性来实现，如设置的支撑板过厚或者管道推力不够将无法实现阀门向预定矢量方向线位移或者角位移。将无法实现设定的支架功能。为了解决上述问题，可将支撑板替换为外形较小刚性支撑附件，在设置导向和限位功能支架可占用尽量小的空间，方便人员维护及今后检修阀门的空间。并可结合约束方向尽量将支架结构设置简单合理。CB功能支架可采用刚性支撑板的阀门支架使用锁紧螺母与型钢连接，可将型钢与支撑板累计间隙设置小于1mm；这样设置时既可以保证支撑板的刚度又可以不限制阀门在任何方向的力矩。

图1

图2

1. 2阻尼器在气动截止阀支架中应用较少。但阻尼器属于精密机械，安装要求较高；尤其在施工中安装误差不可避免，如安装误差与侧向位移累计值过大，会事故工况时将阻尼器底座冲坏的可能性，以及正常工况下阻尼器与底座锁死，最终导致支架功能改变。因此设置阻尼器支架时应注意：a.阻尼器要求安装精度较为严格，但是实际安装误差是不可避免的，解决此问题的办法是尽量在支架的根部或管部设置调整段，以便于调整；b.并在设计支吊架图纸时增加阻尼器侧向位移与安装误差累计值不得超过阻尼器固有β角（见图2）的要求。

2 支架结构和安装的可行性

支架结构和安装的可行性包括支架的强度是否满足要求，支架是否具有生根条件，结构合理等问题，这也是所有管道支架的共性问题。

2. 1支架强度问题

岭澳二期部分气动截止阀较参考电站阀门外形增大，导致支架外形整体设计偏大以及生根条件产生变化。尤其是部分阀门支架支撑板位置提高，导致根部膨胀螺栓存在原设计无法满足力学强度要求的可能性；并且这种支撑方式施工中容易引起支撑板变形等不确定因素，从而可能影响支架功能的完整性。在后续工程中阀门采购时应确定由厂家提供支架与阀门连接部件及实现阀门支架功能所需接口信息避免此问题。由此也可反映出采购对施工图的进度和质量的影响。

2.2 支架生根条件问题

阀门支架一般生根在土建结构墙、楼板、预埋板以及钢结构上面。支架设置时应充分考虑厂房土建结构是否适合生根，以及是否会与附近管道、设备或其他工种（如通风管、主电缆桥架、钢平台等）物项碰撞和干扰。是否具有完整的生根环境，是设置支架的必要条件；而生根条件的变化导致支架无法生根也是管道支架在进行施工时经常出现的问题。在实际施工时土建条件变化以及阀门变大等因素时常导致阀门支架生根条件不满足：

1).土建施工条件变化。在施工中经常出现钢结构变化（钢结构施工中允许安装误差较大）或者打孔遇到承载墙内部配筋等不可预见因素导致支架无法依照原设计生根。如钢结构产生变化，导致支架无法在原设计位置生根并且新的生根位置与阀门中心距离增大，对这类情况需要重新设计阀门支架根部并进行强度计算。

2).施工图设计阶段与土建与布置专业配合不足。在施工中常出现原设计阀门支架生根处承载墙或楼板有孔洞、伸缩缝、预埋板等情况。如因墙体变化，致使膨胀螺栓打孔时无法满足打孔要求，这类情况多是由土建专业或者布置专业变化时沟通不畅以及布置时未考虑膨胀螺栓打孔要求。此类配合不足引起的问题是所有管道支吊架时常出现的共同问题，可在后续工程中如土建或布置专业产生变化的分区和房间，支吊架和土建施工图设计完成后再由布置专业对支架生根条件是否具备进行审查。

3).阀门外形增大导致的生根条件变化。部分气动截止阀外形变大，支架随之增大，造成支架根部位置变化，如果类似阀门布置在管道及设备密集的房间，有可能会造成支架不具备生根条件。例如打孔时发现与邻近支架打孔位置过近、附近有排水沟无法满足打孔条件或设备影响造成打孔机械工作条件不足以及支架原生根处为预埋板等情况。这类情况需要重新设计支架结构。

4).周围管道设备土建等物项的安装工序以及安装误差造成阀门支架无法生根。如安装时打孔误差过大导致膨胀螺栓距排水沟过近。其中安装误差问题在安装时不可避免，可在阀门支架设计时，如生根处为预埋板或者钢结构时再向土建提条件时应多考虑土建与管道安装的累计误差（如阀门外形及附件所需空间），避免因安装误差造成支架根部无法生根。

阀门支架是否具有生根条件是支架设计安装时最基本的要求。而阀门位置直接影响阀门支架的设置，阀门的位置在相对于参考电站有变化时应将阀门支架的生根条件与其他管道、支架设备与土建等专业进行综合。

2.3 阀门支架结构是否合理可概括为在实现支架功能和满足强度要求的同时需结构简单，占用空间小并便于安装检修。在此仅简述阀门对支架结构的影响：

一些气动截止阀仅提供了阀门支架与阀门气动头的连接位置并未提供实现支架功能的相关接口信息。并且气动截止阀由于外形不规则及电磁阀等附件的原因，造成原设计支撑板与阀门气动头连接困难。这类问题在施工现场的处理方案往往是将支撑板与阀门气动头连接的螺栓数量减少以及改变支撑板在气动头上的固定方向以躲避气动头所带部件。针对类似问题较合理的处理方式：a.支撑板与阀门气动头的电磁阀碰撞时可在厂家确认后电磁阀拆卸另寻合适的安装位置。b.如支撑板与限位器碰撞可由厂家确认将气动头以阀杆为圆心进行位置调整（所能旋转角度由阀体与气动头连接方式决定）。c.在阀门支架施工图设计时，支撑板与气动头之间紧固螺栓与阀体强度应由厂家确认并提供。

3 阀门支架的操作检修的便利性问题

阀门支架与管道支架的区别在于设置时需要考虑到电站运行后阀门的维护检修与操作。阀门支架应为提升阀杆和检修拆卸阀门等留有操作空间，较大的阀门在设计支架时也应考虑阀门安装检修时需要使用的起吊设备的空间。

3.1 气动截止阀厂家提供的支撑形式为支撑板覆盖气动头上方并用螺栓紧固。而支撑板与阀门的型钢常用连接的方式分为两种：紧固螺栓（见图1）和焊接。阀门在检修时需要将气动头沿阀杆方向与阀体分离。如支撑板与型钢连接处采用焊接方式，会令阀门气动头维修时拆卸困难。如此类阀门支架设置在辐射分区将会给今后的阀门维护检修造成一定人员风险和维护难度。我们在施工图设计阶段应避免此类结构不合理的设计。支撑板与型钢应尽量采用螺栓连接，且紧固螺栓数量由厂家确认。另外支架与支撑板连接的双拼型钢也同样不适合使用螺栓紧固的形式。

3.2 阀门支架结构设计不合理会影响阀门操作。阀门支架在设计时应留有阀门操作的空间，有的设计时未注意阀门手轮位置与大小，造成阀门在操作时无法转动手轮。

4 结束语

阀门支架是支架设计中很重要的一部分，较为常见，却又有一定的特殊性。岭澳二期工程中阀门支架结构设计和安装过程中发现的问题应当引起我们设计者的足够重视。1).阀门支架设计时与阀门外形关系较为密切。不同功能类型和不同厂商的阀门差异往往导致阀门支架的结构变化较大，同种功能的支架也很难有统一的标准形式。这对阀门支架的设计造成了一定困难。个人认为较为可行有效的处理方式：在阀门招标时，要求厂家明确阀门自身能够提供实现各种功能阀门支架的附件，此附件需布置位置合理且占用空间小，强度应与阀门强度相当，在事故状态下不能发生塑性变形和断裂等情况；如在阀门国产化过程中引导国内厂商将支架附件标准化，这可令设计和安装的简单化，避免出现各类复杂的设计形式和安装困难的问题并能节省大量资金。2).三维模型的完整性具有重要意义。上文所述阀门变化及其他不同工种物项变化引起的各类碰撞或空间不足，大多可根据三维模型分析判断并加以解决；缩短设计周期。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.13.051

杜晓彬，中国核电工程有限公司助理工程师，现从事核电站布置工作。