核电站管道设计中支吊架的布置和选型

段灵利

摘 要：随着能源建设不断发展，各种技术全面创新，在新能源项目开发建设中，核电站建设非常重要，只有全面保证核电站建设安全，才能避免出现泄漏问题，确保周边人员与环境安全。文章对某核电站管道支吊架的布置原则进行了初步介绍，并对支吊架的选型进行了系统的分析。

关键词：核电站；管道支吊架；布置；设计

中图分类号：TM623.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）35-0077-02

Abstract： With the continuous development of energy construction， all kinds of technology innovation. In the development and construction of new energy projects， nuclear power plant construction is very important. Only when the safety of nuclear power plant construction is guaranteed， we can avoid leakage problems， to ensure the safety of surrounding people and environment. In this paper， the layout principle of pipeline support and hanger in a nuclear power plant is introduced， and the selection of support and hanger is analyzed systemically.

Keywords： nuclear power station； pipeline support and hanger； layout； design

1 概述

核電站的建设不断增多，只有全面保证建设质量，遵循建设规律，才能保证各环节流程标准规范。其中核电站的管道设计与建设非常关键，其传输的物质是否安全可靠，取决于管道稳定性。只有全面提高管道建设质量，才能避免出现重大责任事故，维护安全生产。管道建设中的支吊架布置和选型是重要的环节，技术含量高，特别是在支承位置、形式、数量的设计上，直接影响应力情况、管道制造效果和安装投入成本。只有科学合理做好支吊架布置和选择，建设符合现场的适当形式，才能有效提高管道应用效果，发挥管道就有作用。核电站管道设计与建设关系到各个层面的，只有良好的设计思路，才能确保管道运维安全稳定，全面缩短建设工期，并和周边建筑物协调一致。

2 管道支吊架形式

2.1 功能划分

核电站管道支吊架有多种形式，不同的形式安装方法不同，成本投资不同，根据管道的基本功能，主要分为承受管道载荷、限制管道位移、控制管道振动等三种形式。

2.2 目的划分

管道设计的目的不同，其功能也就不同，以承受管道载荷为目的的支吊架类型划分为恒力弹簧支吊架、可变弹簧支吊架、刚性支吊架、滑动支架及滚动支吊架等多种形式，不同的形式建设工期、技术有严格的差别。

2.3 位移划分

支架种类多种多样，以限制管道位移为目的的支吊架类型有：导向支架、限位支架及固定支架等多种形式。

2.4 振动划分

管道传输的物质不同，其振动情况也存在差异，根据控制管道振动支吊架的功能不同，其类型主要有减振装置、阻尼装置等，便于管道快速安全的物质输送。

3 管道支吊架布置

3.1 在线设备的支撑

管道支吊架布置非常重要，要根据不同的作用，合理进行功能性划分，确保支架造价成本得到良好控制，支吊架系统应合理承受管道及在线设备动荷载、静荷载和偶然荷载，保持管道的稳定性，要确保管道不能随意位移，使管道能够在合理的应力允许范围内运行。要充分保证管道与设备对接口力矩推力要求，避免出现管道传输时的振动，要合理设计好管线，使管理设计和周围环境相融合，形成整体性，为了全面保证管道安全稳定，实现合理的支架设计，需要全面注意管系在线设备阀门、在线部件法兰产生的重量载荷，这些附件容易对管道造成压力，影响管道的作业安全，为了全面保证稳定结构，避免在线设备和部件变形，需要合理增加单独的支架点，保证单位面积支撑达到预计重量要求。

3.2 功能要求

根据不同的管道功能，合理设计好管道的支吊架，支架功能随着管道功能的变化而变化，一般需要遵循如下原则。一是管道不允许有任何方向的线位移和角位移支承点的时候，需要选用固定支架进行处理；二是管道不允许有竖直向下位移支吊点的时候，需要选用滑动支架；三是管道不允许有竖直位移支吊点的时候，需要选用刚性吊杆进行处置；四是管道上径向或轴向有较大竖直位移支吊点的时候，需要采用弹簧支吊架进行处理。管道需防止振动的方位，一定要做好减震装置，充分考虑到管道热胀冷缩的影响。要全面保证管道能够承受地震荷载、冲击荷载或控制管系高速振动位移，合理选取阻尼装置是最佳的处理方式，这种情况下，对管道热胀冷缩并不产生任何影响，有效保证了管道的功能发挥。

3.3 管道柔性要求

一些传输的物质会对管道产生影响，比如工作期间会产生热胀，此时需要对管道进行热处理，提高管道的承载能力，同时，还要充分利用好自然环境，做好自然补偿。为了保证管道的运行安全，需要全盘做好热膨胀延伸处置，避免出现阻碍管道正常运行的问题。

3.4 满足应力分析要求

核电管道质量关系到传输物质的安全，任何管系的支架，一定要保证稳定性，不论是支吊架位置、数量、型式等均需要满足标准要求，实现稳定安全的运行，应力分析非常重要，管系设计需要保证满足静应力分析要求，实现管系自身强度基本要求，确保管道运行后的稳定性，避免出现位移。要全面做好管系动应力分析，使管道机械振动、水击、放空反冲击、地震、风载等载荷达到最优化，不受各种作用影响，能够正常发挥功能作用，全面满足力学基本要求。

3.5 生根条件

管道支吊架布置的时候，需要充分考虑到稳定性，一般情况下，管道需要有一个支撑点，也就是支吊架生根位置，受到位置条件的影响，管道在结构上需要有一定的设计与调整，通常，支吊架受到墙、梁、地面等位置的影响较多，作为管道的生根点需要保持自身稳定，才能附着管线，保证支吊架稳定，为管道架设提供稳定平台。要充分调查现场情况，做好膨胀螺栓打孔位置设计，使孔洞符合管道安装要求，合理有效生根要求是支吊架布置的基础保障。有一些区域无法满足支吊架生根要求，此时就需要考虑改变管道走向，通过走向的变化，确保管道生根稳定，只要满足应力结果，均可作支架生根点位。

3.6 空间要求

设计时，一定要充分考虑到整体的空间，支吊架位置的设计不能妨碍人员通行，对后期管道、设备检修和拆卸方便，同时点位的设计还需要充分注意到周边的设备情况，不能影响设备功能，更不能阻挡设备、碰撞设备。一些管道较集中的管廊，多会使用共用支吊架，当较小直径管道的吊架间距不满足管道应力要求时再为其单独支吊架。

4 管道支吊架结构设计

4.1 核电站用管道支吊架部件

核电站管道支吊架是重要的内容，进行设计建设时会使用到大量的材料，为了保证结构稳定、功能实用，会通过整体部件整体建设，一般使用到的部件是管部、功能件、连接件、根部结构件及附属件等。不同部件有不同的内容，具体来讲，包括管夹、管卡、耳轴、衬垫、支撑杆、阻尼器、弹簧支吊架、恒力吊架、螺母、拉杆、延长杆、单柱型梁、L型梁、三角架等部件，根据不同的施工部位会选择不同的部件，确保支架连接稳定。

4.2 各结构部件确定

不同的结构有不同的部件，要根据结构转折的角度，做好部件选择，全面发挥好部件作用，提高管道利用率，减少施工建设成本。管部件及功能件选择的时候，需要对现场情况进行了解，根据支吊架功能、管道材质及是否保温等相关参数选取。不锈钢管道连接应选用不锈钢材质支吊架部件，避免出现腐蚀问题。连接件也是主要的部件，需要根据不同的功能做好选择应用，弹簧吊架应选用拉杆及螺母进行施工。根部结构件要全面综合考虑支吊架位置生根条件和附近空间情况，避免复杂结构，保证后期维护拆装方便。

5 支吊架布置和设计要点

5.1 选用标准支吊架

支吊架一般是由工厂直接设计，形成整体结构，再运输到现场进行安装，进行选择时，一定要尽量采用标准核级支吊架。可以说，标准核级支吊架出厂前均会进行应力分析、强度评定、样件鉴定、样本实验等，质量能够得到保证，进行选择时，需要根据现场施工情况，在保证质量前提下，提高建设速度、缩短施工周期。

5.2 充分考虑生根部位

管道运行时，内容会产生较大的重量，同时传输物质的不同，也会出现一定的振动，为了保证管道稳定，则需要对支吊架生根位置进行选择，这对于管道后期运行非常重要。通常情况下，支吊架应生根部位主要是混凝土或楼板部位，此处较稳定，在此生根能够保证管道的稳定性，此处能够方便支吊架安装，减少膨胀螺栓使用。施工过程中，需要对周边情况进行确认，合理选择膨胀螺栓，避免出现混凝土墙或楼板厚度不够，造成的打孔穿透问题。对空心墙不能使用膨胀螺栓，避免出现穿透问题。

5.3 避免碰撞

要事先做好结构设计，避免出现大量修改，增加施工成本，影响管道效果。支吊架设计时一定要充分对平面进行考虑，不能出现支吊架结构与其他物体产生碰撞的情况。现代技术发展，设计也已经应用了电脑，可以通过PDMS、PDS等设计软件，对管道及支吊架进行立体设计，能够看到后期的效果，减少投入、避免返工。

5.4 减少阻尼器注重力学分析

管道支吊架要通过合理设计，保证满足力学等要求，施工时，尽量减少阻尼器数量。因为阻尼器是精密机械，安装维护成本高，如果质量出现问题，不但不能提高传输效果，还会阻碍管系热膨胀。要不断强化管线设计，通过现场情况，不断进行调整与修正，从结构上满足力学要求，确保施工工艺合理、科学，保证管道支架设计符合要求。

6 結束语

核电站管道安装至关重要，只有全面提高管道支吊架设计标准，才能设计出满足管道走向和管道功能要求的支架，缩短施工周期、减少施工成本，确保施工质量，从而提高整个核电厂经济效益。

参考文献：

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[3]张晓玲，张伟江.管道支吊架异常原因分析及安装调整[J].广西电气，2010（10）.