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压水堆核电厂常规岛管道振动分析及处理

程佳

福建福清核电有限公司,福建福清,350318

摘要: 对于核电厂常规岛的管道布置,如果所采用的柔性设计以及应力缓冲设备调节能力不佳,那么就会导致其在应用的过程中出现管道振动的问题,进而影响应用的效果。对此,本文主要针对压水堆核电厂常规岛管道振动原因进行了全面分析,并给予相应的解决对策,同时希望能够以此来实现保证核电厂的稳定运作。
关键词: 压水堆核电厂;常规岛管道;振动
DOI:10.12721/ccn.2022.157037
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前言

对于核电厂常规岛而言,管道多为非抗震类型管道,在管道实际布置中,多采用支吊架和管卡限位点的形式来满足管道固定和布置的需求,这能在一定程度上实现降低热膨胀带来的影响,但存在导致管系的刚度下降的风险,从而就会导致在介质工况变化时,使管道带来震动问题。因此,想要解决现实问题带来的影响,则必须先对管道振动的原因进行分析,从而才能应用解决对策来加以处理。

一、压水堆核电厂常规岛管道振动的原因

(1)在进行管道设计时,需要以柔性设计为主来实现保证管道的现实应用需求能够得以满足。但是,有时由于现场空间利用限制,导致部分管道支架难以设置,从而就会使得在现实应用的过程中,造成了管道刚性不足的问题出现,而这时如果管道内介质出现扰动问题,那么管道就会给其带来振动影响,进而就无法保证应用的效果。

(2)对于压水堆核电厂的运行环境影响来看,在基础工况运行中,蒸汽的介质多以饱和蒸气为主,介质易在水汽状态之间转化,这就会导致在现实运作的过程中,管径缩放以及管道变向会产生流体状态不稳定的问题发生,而这时这种情况则会引起管道产生振动影响,进而就会带来一些不良影响[1]

(3)只有机组运行的良性运转,才能保证各项管道固定支架功能的有效发挥,能够取得良好效果。但是,如果在机组运行的过程中,如果在阀门连锁逻辑设计上出现不合理的问题,那么势必就会导致机组的运行期间阀门出现反复启闭的现象。与此同时,很多调节功能阀门连锁调节功能存有过于敏感的问题,而这时出现的反复启闭现象,由于调节阀的节流作用,就会导致介质流量产生急剧的变化,这时就会使管道出现振动的问题。

(4)在调试阶段,也是管道振动现象频发的高峰期,作为系统设备是否满足各种工况功能的验收阶段,系统设备均有可能在非正常运行工况运行,导致管道运行在非正常工况。因此,由于管道布置及支吊件、固定件的设置均以正常运行工况为基准,而在各种调试工作下出现了介质流量大于正常工作运行的情况,那么这时就必然会导致流量严重超过原有的预期设计流量,进而就会使管道出现振动的问题。

(5)想要保证各管系的稳定运行,也需要确保管道内节流件的选型能够贴合管道运行的现实需求,这样才能减少管道的振动问题发生。但是,在现实应用的过程中,如果孔板、调阀等节流件的选择与管道类型并不匹配,那么这时可能就会带来由于下游区域的绝对压力值低于流体温度下的流体饱和蒸汽压力,进而就会产生闪蒸气化问题的发生。因此,当气液两相流对冲时,那么就会导致管道出现振动的问题。

二、压水堆核电厂常规岛管道振动问题的处理方式

(一)过柔问题的处理

管系刚性不足而带来的柔性振动问题影响,在现实处理的过程中,可以通过采用加固的形式来保证管系的刚性能够获得提升,这样就能有效减少振动问题带来的影响。比如,想要实现增加管系的刚性,就可以通过增设临时管道支架来进行固定。一般来讲,对于管系过柔问题的振动特点来看,会以低频振动为主,甚至有时在检测的过程中可以发现,这种振动幅度的速度十分缓慢,但是其振幅却较大,而这时管道必然会以一种缓慢晃动的形式进行运作[2]。因此,通过进一步增强关系的刚性,以及实现增加支架,并缩短支架之间的距离,或者是直接减少吊架的使用,其实都能够实现提升其应用的刚性,这时就能有效减少振动问题的产生。此外,在设计工作中,相关部门必须要计算好支吊架之间的距离,更要针对管道类型选择合适的支架型号,并且要在规划管道走向时,以最大程度的控制来避免由于管系过柔而带来振动。这时就可以选择通过靠近柱体或梁体来进行控制,从而就能有效减少此类情况的发生。

(二)水、汽锤的处理

压水堆核电厂经常遭遇的管道振动问题,其实与水、汽锤现象有关。毕竟,水、汽锤强大的冲击力会加大管道在受力时所产生的形变问题,所以这种剧烈的晃动,严重时可能会造成管道的支吊架出现断裂现象,这就会直接影响到应用的效果。一般来讲,对于此类振动问题的特点来看,管系会出现剧烈的晃动,并且是伴有突发性的,同时又会产生较大的噪音问题。对此,在具体处理的过程中,则可以针对现实问题加以优化,并按照以下做法来进行治理:

首先,在进行具体问题处理的过程中,需要先找到管道应力超标的位置,并实现对其进行标注,然后再对该位置增添限位装置,这样就能有效限制管道关键部位所产生的振动问题,并且也能有效降低由于振动所带来的损坏问题。同时,对于这类限位装置的安装,在进行应用的过程中,也需要通过合理计算来保证所有限位装置的距离更加合理,这样才能在结构载荷上,可以留有更多的余量来为后续增添限位装置进行准备[3]。值得注意的是,对于后期所添加的这些限位装置来看,化学锚栓以及膨胀螺栓等并不适用,因此则要选择一些机械强度较大,且不易因为振动脱松而产生影响的机械锚栓,这样通过应用就能够有效降低现实问题带来的影响。

其次,对于液压阻尼器的应用,它能够有效防止管道或其他设备外力影响而带来的破坏问题。同时,该类型设备在应用的过程中几乎没有热胀冷缩的限制影响,所以它在实际应用的过程中,对已安装应用的支吊架并不会带来直接的影响,进而就能够有效降低振动问题带来的影响。

(三)阀门问题的处理

对于阀门引起的振动问题,首先要做的就是确认调节阀是否匹配管道的运行,而且要在实际进行控制的过程中,避免选用过大的调阀,这样才能降低阀门工况不良问题带来的影响。同时,在现实进行控制工作开展的过程中,要对逻辑设置进行有效检验,从而才能通过避免虚假信号问题的出现而导致管道振动问题的发生。

(四)流量问题的处理

如果机组在运行过程中,出现了与正常运行偏差值较大的问题,那么在调试期间,则必须要实现对其进行有效检验,保证全工况的调试验证,而且要根据机组不同问题进行有效分析,这样才能解决流量与设计流量偏差过大所带来的振动影响。

(五)节流件问题的处理

为解决结构件选型不当所带来的振动问题,在系统设计初期,必须要针对可能产生的气液两相流问题进行分析,而且要针对实际管道布置及安装需求进行整改,这样才能有效规避此类问题的发生。同时,在实际问题处理的过程中,可以考虑细化选型,从而实现改善单级孔板前后降压过大而导致的气腐蚀现象发生,这样也有助于降低管道振动问题的产生。此外,对于孔板的选择来看,两级孔板或多级孔板的应用,更有利于规避不良现象的发生。

总结

针对压水堆核电厂常规岛管道振动问题的产生原因,本文分析了一些常见的振动问题影响因素,并且给予了相应的解决对策,希望能够通过本文的分析和建议,为相关单位提供有效的办法来解决电厂常规岛管道振动问题带来的不良影响,以此实现保证各机组的稳定运行,并实现为国家核电行业的发展提供助力。

参考文献

[1]胡娜.压水堆核电厂常规岛管道振动分析及处理[J].河南科技,2017(23):118-119.

[2]杨宏飞,阳汾泉,黄伟.核电厂常规岛工艺管道振动改善路径的实例研究[J].装备制造技术,2017(07):161-162+178.

[3]李岗,梁兵兵,殷海峰.核电厂常规岛工艺管道振动改善研究[J].核动力工程,2012,33(06):93-95+100.