核电站主泵改进核辅助系统的支吊架布置设计分析

郭晴

摘要:本文以福方工程因主泵改进所引起的核辅助系统的新增及修改支吊架设计为例,在相应规范和设计条件基础上,提出管道支吊架布置设计修改原则,通过具体结构等设计问题加以分析讨论,提出布置专业支吊架设计的典型方案,对今后的核级管道布置设计有一定参考意义。

关键词:主泵改进核辅助系统支架布置设计

中图分类号:TM62 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0081-01

管道支吊架的设置是核电厂管道设计重要组成部分,它对管道起支承、限位和固定作用,控制管系的受力及设备的受力,保证管道和设备长期安全运行。

福方工程由于采用ANDRITZ供货的主泵,核辅助系统管道在泵上的管口方位与参考电站有很大差异,所以相应管道布置改动较大,相关支吊架需重新设计以满足要求。

1 管道支吊架设计概述

1.1 管道支吊架分级及分类

按RCC-M规定,支吊架的规范分级如下:RCC-M1级管道的支吊架为S1级;2、3级管道的支吊架为S2级;NA级管道的支吊架为NA级;共架支吊架按其支撑最高级别的管道来定级;

2 主泵改进核辅助系统新增支吊架设计

2.1 主泵改进新增支吊架简述

福方工程采购了ANDRITZ公司生产的主泵。该主泵方案与参考电站中所用的100D型主泵技术方案变化较大,由此管道布置设计有较大变化,新增并修改管道支吊架共200多个。

2.2 主泵改进新增支吊架位置设计

2.2.1 管道支吊架位置确定原则

(1).承重架不应大于支吊架的最大间距。管道的支吊架的最大间距是根据强度条件及刚度条件计算决定的。

(2).考虑热胀应力的影响,减小设备管口的受力,支吊架尽量不要离设备管口过近。

ANDRITZ主泵轴封由RCV系统注入。该RCV管道直接跟主泵管口相接,既要考虑管道有足够的柔性满足热涨应力,同时考虑管道有足够刚度保证事故工况要求。如管道RCV245采用了具有足够柔性π形布置。如果布置管道直接从主泵管口水平接出,由于泵体本身热涨位移,导致管口热涨应力无法通过;另外在确定承重支吊架位置时,由于泵口接管荷载有限制,注意承重架位置尽量不要离管口过近。

(3)考虑事故工况影响,减小设备管口的受力,在合适位置及角度设置必要的减振支吊架。

(4)采用金属软管阻止或消弱振动传递,达到减振目的。

(5)在集中荷载较大的管道组成件附近设置必要的承重架。

(6)在垂直弯头附近或垂直段重心以上做承重架,如果垂直段过长,下部可增设导向架。

(7)优先考虑设置支撑点的位置:优先考虑支撑点的位置在管道上,而不是阀门等附件上;优先选择维修或清洗时不拆卸的直管上。

2.3 新增管道支吊架结构设计

2.3.1 设计关键步骤

(1)根据支吊架的功能、荷载、位移、限制情况确定支吊架结构;

(2)确定主要受力部件;

从刚度和荷载等方面核查主要受力部件是否满足要求。支吊架部件的荷载校验在于模型的建立。

(3)根据支吊架载荷计算应力限值判定

2.3.2 应力判定时一般较保守采用设计载荷,采用O,A,B级准则判定:

(1)线性支撑件拉伸、剪切、弯曲及组合应力小于许用值。

(2)板壳型支撑件薄膜应力及薄膜加弯曲应力小于许用值。

(3)螺栓紧固件所受合力小于许用合力。

(4)支吊架各支撑件最大应力比小于焊缝应力系数。

为了简化支吊架计算通常用设计载荷,并保守用D级准则评定。如不能通过,则再分别采用异常工况下载荷计算,B级准则评定;事故工况载荷计算,D级准则评定。

2.3.3 具体结构的优化举例

(1)支撑方式的设计尽量减少生根部力矩,合理设计。

(2)特殊支吊架注意安装的要求:阻尼器若倾斜生根最小夹角为45度,尽量加大阻尼器与墙的距离。

3 结论

本文以主泵改进核辅助系统的新增及修改支吊架设计为例,对管道支吊架的设置及具体结构等设计问题加以总结讨论,可以作为布置专业支吊架设计的典型方案。

该部分的管道布置及支吊架设置均顺利通过力学计算,说明其布置合理性;同时该部分修改和新增核级支吊架的设计均满足RCCM规范相关要求,且复杂支吊架经过ANSYS复核计算并根据RCCM判定,对今后的核级管道布置设计有一定参考意义。

参考文献

[1] RCCM-H压水堆核岛机械设计和建造规则.

[2] TC42B2-94管道支架的设计及计算.