核电工艺管道布置设计过程及特点

核电工艺管道布置设计过程及特点

发表时间：2019-08-01T15:11:05.530Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：刘学芬

[导读] 摘要：管道布置设计是综合布置设计完成后进行施工设计的一个重要环节，其设计目的是明确核电厂厂房内工艺管道的走向，所有设备的准确定位，准确标注出管道上支撑点的位置，以及各系统管道上的各类部件（如阀门、流量孔板、法兰、垫片、紧固件、膨胀节、过滤器、软管等）的位置及与工艺管道的接口；是管道三维制作图、支吊架组装图、总体三维制作图的设计输入；是以系统为依据，将系统功能具体实现的过程。

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摘要：管道布置设计是综合布置设计完成后进行施工设计的一个重要环节，其设计目的是明确核电厂厂房内工艺管道的走向，所有设备的准确定位，准确标注出管道上支撑点的位置，以及各系统管道上的各类部件（如阀门、流量孔板、法兰、垫片、紧固件、膨胀节、过滤器、软管等）的位置及与工艺管道的接口；是管道三维制作图、支吊架组装图、总体三维制作图的设计输入；是以系统为依据，将系统功能具体实现的过程。管道三维制作图是安装公司在安装交工前进行管道安装的符合性检查及试验的依据。核电厂由于核安全要求的特殊性，在进行管道布置设计时有其自身的特点和要求。

关键词：核电；管道设计；特点

核电厂工艺管道设计是核电厂安全运作的重要保障，在进行管道设计时必须要严格按照管道的系统流程图进行布置，而且还需要配合后期的调试、运行、检查与维护，为设备引入、拆卸、更换、起吊、各类试验等预留足够的空间，这样才能保证核电厂后期生产运行的经济效益。

一、核电厂工艺管道布置的特殊性及要求

核电厂的管道布置设计首要注意的问题就是其安全性，主要包括辐射防护、防火、防水淹、管道独立性以及管道的在役检查等内容。为此，管道设计还应该注意做好以下几个方面：①在进行管道布置之前应充分了解管道需穿越区域的耐火极限、辐射分区以及水淹分区等。②多重系统之间保持独立，保证系统各部件与预测始发事件效应之间的独立，不同安全等级的系统部件之间也要保持一定的独立性，安全重要物项与非安全重要物项之间保持独立。为保证管道各项之间的独立性，可在设计时利用空间隔离或者实体隔离的方法来实现，对其他用于执行安全功能的管道可进行适当隔离。③在核电厂运行周期内，做好各系统部件的在役检查工作，以便于掌握核电厂的安全运行信息。核电管道的在役检查要求在进行管道设计时既要满足检查维修的空间要求，又能尽量降低检察人员受辐射的程度。

管道的布置设计应满足以下布置要求：

1)管道布置设计应满足系统工艺以及管道和仪表流程图的要求。

2)管道的布置应满足调试、运行、维修和在役检查的要求，为设备引入、拆卸、更换、起吊、各类试验等预留足够的空间。

3)管道宜集中成排布置，地上的管道应敷设在管架或管墩上。在管架、管墩上布置管道时，宜使管架或管墩所受的垂直载荷、水平载荷均衡。

4)管道布置不应影响人员的正常通行。在人员通行区域上方，管道和支吊架的底部应高于地面至少2100mm。为便于工作人员携带工具或进行必要动作，主要人员通道宽度不应小于900mm，次要通道的宽度不应小于600mm。如果不能满足上述要求，可将管道布置在靠近地面的位置，但应满足下述两个条件：

a)管道应该配有金属覆盖物保护；

b)管道不能对人员通行或设备维修产生影响。

5)应在管道规划的同时考虑其支承点设置，尽量使管道的形状能够达到自然补偿。具有热胀和冷缩的管道，布置中应进行柔性计算以保证管道系统具有必要的柔性。

6)管道布置不得影响周围其他管道、设备、构筑物的必需核安全功能的实现。应考虑事故状态下可能产生的管道破损、管道甩击、喷射冲击、水淹、局部环境（压力、温度、湿度、放射性水平）改变等对周围物项核安全功能的影响。

7)管道布置宜做到逐步升高或逐步降低，尽量减少气袋或液袋，否则应根据操作、检修要求设置放空、放净。

8)在保证管道柔性以及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的情况下，应使管道最短，组成件最少，以降低管道消耗量。

9)在易产生振动的管道的转弯处，应采用弯曲半径不小于1.5倍公称直径的弯头。分支管宜顺介质流向斜接，不应在振动管道上弯矩大的部位设置分支管。当从有可能发生振动的管道上接出公称直径≤DN40的支管时，无论支管上有无阀门，连接处均应采取加强措施。

10)管道的布置应具有相对独立性，互不干扰。承担重要安全功能的管道，例如与反应堆冷却剂系统相连接的管道、专设安全设施的管道等，应尽可能彼此分隔布置，避免因同时遭到损坏而影响安全功能的实施。

二、核电管道设计特点

要避免与本专业和其他专业的设备、管道或电缆托盘、桥架、风管等相碰撞。此管道走向区域已避开其它设备和管道；在布置管道时，尽量将新增管道布置成与已布置好的管道成排或成列布置，以便于减少管道支架的生根。管道在设计时应尽可能使用标准管件。在管道布置设计中，应尽量避免管件间的直接焊接，以利于焊缝检查。两管件之间焊缝距离也不应过短，否则会造成热应力叠加。除特殊情况外，阀门一般应设置在水平管道上，阀杆处于垂直向上的位置；阀门布置应为提升阀杆和检修拆卸阀门等留有操作空间，要便于安装、操作、维护和检修，有时为阀门操作和维修应设计必要的钢平台。管段上的阀门（尤其是带执行机构的大阀门）应设置支承，以免该管段和连接处负载过大。由于核电站的特殊性，管道布置要满足安全性、可达性、并兼顾经济性的要求。安全性主要包括辐射防护、防火、防水淹以及独立性、管道在役检查等要求。首先在管道布置前应明确管道有可能穿越区域的耐火极限、辐射分区、水淹分区等。独立性原则主要包括：保持多重系统部件间的独立性；保持系统部件和假设始发事件效应之间的独立性；保持不同安全等级的系统部件之间的适当独立性；保持安全重要物项和非安全重要物项之间的独立性。在布置设计中采用空间隔离或实体隔离原则来保证实现独立性，执行安全功能的冗余管道在布置时应进行隔离。在役检查就是在核电厂运行周期内，对某些系统和部件进行必要的检查，以判断它们对核电厂继续安全运行是否可接受。在役检查要求核电厂管道布置设计时采取适当措施，使得能接近受检部件，并使检验人员受到的辐射保持在合理可行尽量低的水平。可达性主要是要求为设备、管道及管道支架的安装、检查、维修留有足够的空间并设置必要的设施。