核电厂常规岛工艺管道振动改善研究

李秋实 黄盼 潘冠旭 严浩东

中图分类号：TM623 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2020）02-160-01

摘 要 目前我国核电厂常规岛工艺管道的设计形式大部分为柔性设计，柔性设计的缺点就是管道经常受到流体的影响产生振动。本文主要阐述了核电厂常规岛管道改造的理论依据，针对管道振动的问题，制定有效的改善措施。

关键词 核电厂 常规岛工艺管线

核电厂常规岛工艺管道在设计时采取的大多是非抗震型，管道的柔性较大，柔性设计的优势在于避免管道正常运行时热膨胀受到限制，其中管道的支撑一般选择的都是弹簧吊架。柔性设计的缺点就是管道无论在垂直方向还是水平方向，其强度都不是很高，管道很容易受到流体的影响而产生振动。本文对核电厂常规岛管道振動的原因进行分析，制定了科学合理的管道振动改造方案，并对实际中整改方案进行描述。促进我国核电厂常规岛工艺管道技术的可持续发展。

一、管道振动原因分析

经过我们的实际分析，对常规岛工艺管道造成振动的影响因素主要由两个方面：1.管道本身采取的柔性设计造成管道的刚度不强，管道支架布置起来比较困难，很容易受到流体的影响产生振动；2.管道内流体流动不规律，尤其是在刚刚启动和最后停止的时候，经常发生管内流体在管道变向的位置和管径缩放的位置运行状态的不稳定，可能造成管道的振动，或者管道阀门调节功能频繁、管内截流孔板的设计不合理等，都会引起管道的振动。

常规岛管道工艺的设计、管道运行调试都需要根据管内液体的实际情况，相对比较复杂，同时管道流体状态的测试、模拟、分析、计算也需要大量的人力物力，消耗大量的时间。因此我们需要从管道柔性设计的原因出发，在原有管道布置的基础上，对管道的整体刚度进行提升，是目前经济价值最高的措施。管内同时会受到扰动载荷的影响，但是这种影响的程度比较小，只要管道的刚性达到要求，就能很好地抵抗扰动载荷带来的影响，避免管道产生振动。

二、管道振动改造方法

通常我们对常规岛管道的改造中经常使用的方法有以下几种：1.找到日常工作中，管道振动比较大的地方，增加管道的刚性支撑。首先要确定需要增加支架的位置，对该段的管道进行应力分析，该方法的优点就是操作简单，缺点就是原有支架的载荷与管道部分接管载荷可能变大，增加的管道支架承受的载荷也变大。2.将阻尼器安装在管道振动较大的地方，该种方法的优点就是设计工作量比较小，缺点就是安装的成本比较高，安装流程比较复杂。3.对管道布局或者工艺流程进行完善和创新，该种方法的优势在于起到的效果比较明显，缺点就是施工周期长，投资成本高。

针对以上方案存在的问题，经过我们的分析研究，在设计上进行了适当的改进，降低了管道产生振动的程度。主要采取的措施有以下几点：1.对管道改造前后的振动情况进行实地的测量，并记录在案；2.找到造成管道振动的原因，计算振动限值，制定整改方案；3.确定方案的可行性；4.设计科学合理的管道支吊架；5.对改造完成后的支吊架抗震动效果进行评价。

三、常规岛管道振动改造具体措施

想要降低管道振动，目前我们从两个方面考虑，制定科学合理的防范措施：

1.从管道的运行工艺角度考虑。对给水泵的运行方式进行完善和创新，尤其是对流量的控制，一定要在合理的范围内，避免出现瞬态的变化，产生较大的压力波，目前我们正在研究对泵的开度进行精确的调节。

2.一些比较长的管道，在最初的设计时固定支架的数量不够，这就要求后期增加减震支架数量，达到提高管道结构刚度的作用，同时还能提高管道的固有频率，避免出现共振的现象，降低管道结构振动幅值。

目前我们应用最为广泛的就是对管道结构刚度进行提高，达到降低管道振动的效果，同时也是最为经济有效的措施之一。对支吊架进行科学合理的布置，适当的增加支吊架的数量，在必要的位置适当安装一些固定支架、导向支架、撑杆等辅助限位装置，必要时还可以安装阻尼器，支架之间的距离也不要太大，保障管道的刚度需求。在管道拐弯的位置，加装两个导向支架，并对原有水平管道振动幅度较大的位置，对原支架的布置安装形式进行改造，加强管道的刚性，达到降低管道振动的目的。我们要重点的监督管道弯头位置，弯头是管道中比较薄弱的环节，同时我们还要计算出管道的应力，保障管道各点的应力值都在设计的允许范围之内。

四、结语

经过以上的研究和分析可以看出，想要保障核电厂运行的安全可靠，就要避免管道支吊架因为管道振动而产生的安全事故发生，制定科学合理的预防和控制措施。主要可以分为两个方面：1.工艺运行方面。首先，现场人员的操作水平需要加强，避免因为人为失误带来的操作不当，尤其是泵的快速启闭、阀门的快速启闭、泵的异常开关等，都可能引起管道的振动；然后，对阀门进行选择时，一定要按照设计要求。2.支吊架设计方面：如果管道设计时长度比较长，那么管道的刚度也随之增加，降低管系自身的柔度，提高管道固有频率的同时，还能避免管道出现共振的现象，充分地考虑到了支架的安全稳定性。

参考文献：

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