首页 >
论文范文 >
工程工业论文 >
核工业论文 >
核仪器仪表论文 >
三代核电站核岛仪表管设计的影响因素及对策研究
摘要：核电站核岛内的仪表管路径布置主要受到三个因素影响：一是连接的工艺管道（设备）应力大；二是核岛内布置空间有限；三是在电站施工过程中，仪表专业安装的进场时间较晚。笔者在设计实践中发现，通过设计合适的管道形状，可以消除工艺管道（设备）应力带来的影响；采用适当的设计工具和方法，可以减少空间有限带来的影响；而通过现场二次设计的方式，可以减少因进场时间晚产生不利影响。本文将结合笔者的设计经验，对上述影响因素及应对办法进行详细介绍，供后来的设计人员参考。
加入收藏
在二代或者二代加核电站中，仪表管的大部分路径设计均由施工单位在现场确定，这使得即使是相同的堆型，每个电站的仪表管布置仍会因施工单位的不同而存在较大的差异。而作为我国自主研发的三代核电站华龙一号，不仅承担优化国内能源结构的重任，还肩负我国核电技术出海参与国际竞争的历史使命。因此，设计标准化是华龙一号的必须要求，而仪表管设计的精细化，是华龙一号的设计标准化的主要特征之一。
在核电站中，核岛厂房内具有空间小、物项多、形状特异等特点，同时，仪表管施工进场晚，布置路径技术限制多，这些都会对仪表管的路径设计造成很大困难，本文将结合笔者工作中的相关经验，梳理影响核电站核岛内的仪表管设计的因素，并对这些因素提出应对方法，希望对后来的设计者有一定借鉴意义。
1、影响核岛仪表管道设计的因素和对策
1.1 热膨胀应力和抗震惯性应力的影响及对策
核岛内仪表管道一般连接在工艺管道和主设备上，这些管道和设备通常具有高温高压的特点，具有很大的热膨胀应力和抗震惯性应力。在电站运行时，这些管道和设备会产生较大的热膨胀位移和地震位移，与之相连接的仪表管道也会受到影响，如果路径设计不合理，很容易使仪表管破裂，对核电站的安全性能产生影响[1]。
针对这一情况，在核电站仪表管路径设计中，通常将工艺连接点后仪表管的第一个支架点作为固定点，且需要在固定点处消除因管道（或设备）热膨胀应力和抗震惯性应力对仪表管的影响。因此，在仪表管安装前，必须对工艺连接点到第一个支架之间的仪表管进行应力分析计算，以确定合适的路径、形状及尺寸。
在应力分析计算中，仪表管的形状起着决定作用，如果形状不合适，计算结果很难满足要求，即使经过多次计算满足了要求，其路径也不合理，无法在现场施工。
仪表管应力是由热膨胀应力和抗地震惯性应力共同作用的结果，其规律性不强。根据过往经验，在设计固定点前的仪表管时，应首先考虑采用圆形布置来消除热膨胀应力和抗地震惯性应力；若布置空间不允许，则路径中出现迂回弯时，比如“[、]或者U”等形状，效果会比较好；在无法通过改变仪表管形状消除仪表管应力的情况下，可以选择采用尺寸规格更大的仪表管[2]。
1.2 核岛内空间不足带来的影响及对策
在核岛内的仪表管，必须遵循如下隔离准则：
(1）坡度设置：仪表管路应由取压口向下（若介质为气体则向上）敷设至传感器，坡度必须在2%和10%之间。
(2）与墙的间距：仪表管靠近混凝土结构或钢结构同时由于他们不发生关系，结构和仪表管之间的最小距离是50mm；如果仪表管道沿墙敷设且与墙体不发生关系，且仪表管道需要保温，则仪表管道距墙至少130mm。
(3）管道之间的间距：仪表管在有保温层的工艺管道附近敷设时，距离工艺管道的最小距离是300mm；不同保护组仪表管之间间距最少应为500mm。
(4）与设备的间距：仪表管靠近设备同时又与其无任何关系时，二者之间最小距离应不小于50mm；仪表管道在有保温层的设备附近时，距离该设备的距离应不小于600mm。
(5）与电缆托盘的间距：在具有防火保护的电缆托盘的附近敷设时，距离托盘的距离应不小于200mm。
核岛厂房大设备、大管道多，空间狭小，仪表管布置还需遵循以上准则，这使得仪表管的敷设空间变得更加有限，针对这些情况，在工程实践中，采用以下方式可以减少空间不足对仪表管路径设计的影响。
(1）做好整体规划。
当前核电站设计一般采用PDMS进行全厂三维建模，这使得我们在设计初期就能对厂房内剩余空间有了全面了解，因而能对不同保护组仪表管提前对路径走向、穿过孔洞、支掉点设置进行整体规划，通过整体规划，来减少对核岛厂房空间的无效利用[3]。
(2）多专业协同设计。
在规划仪表管路径时，应多与其他专业沟通，协调，来实现厂房空间利用的最大、最优化。
(3）灵活应用机械保护装置。
仪表管道在不满足不同保护组仪表管隔离要求或者不满足与高能管道隔离要求时，可以采用合适的机械保护装置达到设计要求。
1.3 安装进场时间晚带来的影响及对策
在核电站的建设中，仪表管道安装进场时间较晚，通常在仪表管安装进场时，设备、工艺管道、电缆托盘及通风管道都已经完成安装。
仪表管安装进场时间晚会给仪表管敷设带来如下问题：
(1）安装误差累积叠加。
在实际工程中，任意专业的任何物项，都难免存在安装误差，在这些误差累计叠加之下，施工现场仪表管的安装环境与设计之时的布置空间可能存在相当大的差异。
(2）已施工物项变更反馈不及时。
由于核电站建设时间周期厂，参与人员和参与单位多，且各单位之间沟通流程复杂，因此各专业现场变更很难及时的反映在设计时的三维模型中，这会使设计的仪表管难以及时响应现场的修改。
(3）施工空间不足。
因核岛内有些仪表管取压点高度较高，其后的仪表管往往在天花板下敷设，因进场时间晚，可能没有足够空间搭建安装仪表管所需要的辅助设施。
为应对这些情况，一般需要设计单位派遣设计代表进驻施工现场，通过设计代表和安装人员协作，依据现场的实际勘察情况，来进行施工现场的二次设计，并将最终的安装情况反馈到三维模型中。这种方式不仅能够使仪表管的安装工作顺利进行，也有助于仪表管竣工图的出版，更有助加深设计人员对专业知识的理解从而提高设计能力。
2、结束语
本文主要对影响核岛仪表管设计的三个因素进行总结，并对如何消除仪表管连接的工艺管道（设备）的应力、减少核岛空间狭小的限制和减轻进场时间晚带来的影响进行了详细分析。本文提出的消除热膨胀应力和抗地震位移的方法，对常规岛内需做应力分析的仪表管道设计也具有参考意义。
参考文献：
[1]崔海波,陈晨.重水堆核电厂仪表管安装的应力分析计算.
[2]吕兴晔,李乐.核级仪表及仪表管安装的设计优化研究.
[3]冀世毅,崔春雷.PDMS系统在核电站仪表管领域的应用.
陈江,胡庆庆,汪敏,张勇卫.浅谈影响三代核电站核岛仪表管设计的若干因素及应对方法[J].科技视界,2020(24):122-123.
分享：
表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs)是在金属与介质交界面上传输的电磁表面波，其能量的高度局域特性为实现高灵敏度传感提供了有利条件。金属—电介质—金属(Metal-Dielectric-Metal, MDM)波导具有较强的模式束缚和较低的传输损耗，逐渐成为基于SPPs器件的有效传输回路。
2024-12-05
在当今城市化进程不断加速的背景下，现代环境破坏问题，尤其是水环境的破坏，已经日益严重，对社会发展和人类生活产生了重大影响。因此，现代环保领域迫切需要采取科学、合理的方法对水环境进行监测和管理。过去，水环境监测主要依赖于人工监测法，即在现场采集水样后送至实验室进行监测，虽然该方法监测效果较为准确。
2024-11-14
故障缺省值(以下简称“缺省值”)是指在数字化仪控系统(Digital Instrument Control System, DCS)中预先设置的替代值，用于在仪表/设备发生故障时参与机组的逻辑控制，以弱化或消除故障对机组运行的影响。缺省值的选择应严谨细致，必须结合系统工艺、平台特点进行深度分析和合理确定[1]。
2024-08-05
核级冷水机组作为海上核动力平台上的冷源设备，为安全级通风空调设备及工艺设备提供冷水，以保证在所有运行状态下安全重要系统和部件所需的环境条件，是平台安全稳定运行重要保障。因此必须采用设备鉴定的程序来确认核级冷水机组在整个设计运行寿命期内的预想环境条件下满足执行其安全功能的要求
2023-06-30
实验利用YBCO高温超导带材制作了机械式可拆卸接头,测量了77K温度下YBCO带材稳定层电阻率､焊料电阻率､铟箔电阻率､焊接接头电阻和机械接头电阻,根据以上材料的电阻率､接头中各层材料厚度和接头电阻,计算了机械接头中主要电阻来源的阻值范围,最后分析了不同表面处理､压力､降温次数和静置时间对接头电阻的影响｡
2020-10-24
高能同步辐射光源是中国“十三五”重大科研基础设施项目之一，建成之后将会是世界上发射度最低、亮度最高的同步辐射光源，可提供能量高达300keV的高性能X射线。HEPS由一个长18.9m的500MeV直线电子加速器、一个周长454.5m的6GeV增强器、一个周长1360.4m的6GeV电子储存环以及若干条光束线站组成，如图1所示。
2020-09-14
传统的径向精加工刀路,刀具的前刀面与未加工表面角度很小,切屑排出的空间很小,距离很长,导致一些切屑在切削处积压,刀具在继续切削情况下工件的径向表面受到剧烈的摩擦、塑性变形和热冲击,工件的内部金属承受很大的塑性变形,在工件表面层残留大量应力,这些应力在长期的外部温度和切削力作用下,破坏了原本已加工表面的平衡[6,7,8]6-8],如图7所示。
2020-09-14
2016年初开始实施了仪表、控制和电气系统现代化改造，在堆芯增设了辐照装置。因辐照后靶件发热率高，能否通过对已有设施进行适应性改造，实现目标要求，必须进行分析论证。结合MHWRR堆芯结构及特性、裂变钼辐照靶件结构，分析了靶件堆内辐照和辐照后靶件转运过程中的物理、热工水力特性及辐照技术，提出了安全上满足要求、技术上可行、工程上可实施的方案。
2020-09-14
固定资产作为企业掌握的重要资源之一，在企业资产总额中占有较大的比例。核电企业占比达70%以上。管理好固定资产对于加强企业的生产经营、提升企业的经济效益、促进企业的稳固发展具有重要意义。目前传统的固定资产管理模式无论是从质量上还是效率上，都难以适应经营管理新形式的需要。
2020-08-28
EPR核电机组在设计阶段专门考虑了单列仪控丧失的工况，要求在此工况下机组执行的主要功能能够维持，因此EPR机组在设备冗余、仪控系统功能冗余及隔离等方面进行了特有的设计，特别通过对列间传输信号的缺省值设计最终实现功能的维持。本文研究了EPR机组基于单列仪控丧失的缺省值设计策略，提出了具体的设计方法和原则，并最终在EPR台山1/2号机组单列仪控丧失试验中得到验证。
2020-08-28
人气：4120
人气：4112
人气：2976
人气：2290
人气：1836
我要评论
期刊名称：核安全
期刊人气：2730
主管单位：生态环境部
主办单位：国家环境保护总局核安全中心
出版地方：北京
专业分类：科技
国际刊号：1672-5360
国内刊号：11-5145/TL
邮发代号：无
创刊时间：2003年
发行周期：双月刊
期刊开本：大16开
见刊时间：4-6个月
影响因子：0.000
影响因子：0.505
影响因子：0.359
影响因子：0.033
影响因子：0.000
科普杂志阅读、期刊信息查询、论文下载、文献查询、原创文章检测等多项服务。
服务热线
您的论文已提交，我们会尽快联系您，请耐心等待！
你的密码已发送到您的邮箱，请查看！
2020-08-28
257
上传者：管理员
