核电站柴油机管线振动问题的分析 白金川
核电站柴油机管线振动问题的分析白金川
发表时间：2019-10-14T16:26:03.747Z 来源：《电力设备》2019年第9期作者：白金川1 唐唯众2 孔祥永3 袁亮4
[导读] 摘要：柴油机作为核电站重要设备，执行在全厂失电的情况下应急供电的功能。
（苏州热工研究院有限公司深圳 518000）
摘要：柴油机作为核电站重要设备，执行在全厂失电的情况下应急供电的功能。以某核电厂柴油机系统供油回路管线振动问题为例，通过PEPS 6.0动力学时程分析的方法，找出管线振动的原因，并给出具体的解决方案。同时对管线在自重、内压、热膨胀、地震等载荷工况下的应力进行计算。最后总结此类问题的通用解决方法，用于解决柴油机管线振动问题。
关键词：柴油机；管线；振动；PEPS
1 引言
某核电站在进行柴油机系统附属管线进行振动普查的过程中，发现回油管线普遍存在振动超标状况。轻微的振动可以通过管线的刚性及固定支架等处理，不会对管线产生塑性破坏。如果柴油机管线出现振动频率高、振动幅度大的情况，管线与附件的连接部位、管线与支架的连接部分会产生较大的交变应力，导致管线产生疲劳破坏，主要表现为焊缝开裂，支架变形、仪表损坏等。核电厂应急柴油机的功能是在全厂失电情况下，对中低压核辅助设备电力提供保障，确保核电厂安全停机停堆。根据运行要求，在紧急启动信号发出10秒内，应急柴油机需启动并达额定转速和额定电压。燃油回油管线（下称回油管线）是维持日用油箱8m3储存油量的重要设备。若回油管线处于振动超标状态，将加速该管线材质疲劳损伤，使管线破损几率增大，从而影响柴油机的应急启动，威胁核电厂的安全稳定运行。
2 管线振动原因分析
从管线振动的振源可知，管线振动可分为机械导致的受迫振动和管线内介质导致的振动，回油管路的振动主要是由于柴油机本体振动导致，分析如下：
柴油机回油管一端连接柴油机本体，一端连接软管。柴油机在启机过程引发设备振动，从而带动回油管线振动，柴油机和回油管线相对位置如图2-1所示。回油管线整体刚度交底，在图片标示处受到柴油机本体振动的激励，导致管线受迫振动。
4.PEPS时程分析回油管线振动的通用方法
4.2 1 静力及地震分析
PEPS管线应力分析软件的理论基础为结构力学理论，在对方程进行求解时有如下假设：1.梁或杆单元不存在大变形。2.在节点存在位移时，不影响梁或杆的形状。在此假设下符合胡可定律，并且是线性的[6] [7] [8]。
在应用PEPS软件进行管道力学分析时，第一个节点必须为固定点，其他约束的约束方法要满足自由的静定系统条件。根据以上求解方程，进行矩阵计算。
管系中各单元的力、应力、应变和位移可根据这些载荷计算出。在进行多工况计算时，许输入相应的载荷，并且利用叠加原理进行叠加，叠加的方法可根据规范的要求进行设定 [10]
4.2.2 疲劳分析
由于回油管路长期振动超标，还要对其在振动工况下的疲劳应力进行分析，压力管线的疲劳破坏主要通过以下两种形式体现：
1）低循环疲劳破坏：应力的循环次数随时间变化的较慢，一般指的时在使用寿命内应力循环的总次数小于1×105次，也可根据规范进行定义。
2）高循环疲劳破坏：应力的循环次数随时间变化的较快，而不能再用强度理论来建立计算模型并求解。
本管系属于第二种情况，需要在PEPS软件中使用时程分析的方法进行求解。时程分析方法是一种相对比较精准的方法，但耗费的计
管道振动分析
输水管道振动分析 水利水电工程和农业水利工程中，为了减小蒸发、输水方便、利于控制，常采用压力管道进行输水。在管道输水过程中，往往会发生管道的振动现象，若管线长期振动会遭受疲劳破坏，进而引发管线断裂、水体外泄等事故。应在设计中予以考虑。 1.输水管道振动机理 在压力和流速作用下，管道壁会承受动水压力，动力设备、来流条件、流体输送机械操作和外部环境的刺激会使管道产生随机振动。 管道、支架和相连设备构成一个结构系统，在激振力的作用下，系统会发生振动。管道振动分为两个系统：一个是管道系统，一个是流体系统。 压力管道的激振力来源于系统自身或系统外部。来自系统自身的激振力主要有与管道相连接的机器的振动和管内流体不稳定流动引起的振动；来自系统外的主要有风、地震等。振动对压力管道而言是交变荷载，危害程度取决于激振力的大小和管道的抗震性能。 2.管道激振力分析 来自系统内部的激振力主要有以下几种： 2.1 由于运动要素脉动产生的脉动压力 实际工程中的液体流动多属于紊流，其基本特征是许多大小不等的涡体相互混掺着前进，在流动过程中流速、压强等运动要
素会发生脉动，继而产生脉动压强和附加切应力，管道在此作用下会发生振动。 2.2 由于气蚀产生的冲击力 对于部分压力管道，基于提供水流动能和节省工程投资的需求，常选择断面较小的管道，管道内流动的水流为高速水流。水流流动过程中动能较大，压能较小，当压强低于同温度下的气化压强时，部分液体发生气化，产生空泡。空泡随液流前进的过程中逸出，当压强增大，其自身的存在条件被破坏后，空泡发生溃灭。空泡在管壁附近频频溃灭，会在瞬间产生较大的冲击力，使管道发生振动。 2.3 由于水击产生的水击压力 压力管道中流动的液体流速因某种外界原因发生急剧变化时（如阀门开启或关闭），由于液体具有一定的压缩膨胀性，液体内部压强产生迅速交替升降，这种交替升降的水击压力像锤子击打在管壁、阀门或其他管路元件上一样，造成管道的弹性变形和振动。 3.削减管道振动作用的措施分析 3.1管道材料的选择 管道材料不同，其结构性能也不同。为了减轻振动，首先应选择抗震性能较强、弹性较好的材料。如同等条件下，应首选钢管、UPVC管，其次是铸铁管、混凝土管。 3.2 消减流体振动
ANSYS 在管道流致振动分析中的应用
1 前言 核电站管道系统布置中，大量采用孔板作为节流装置或流量测量装置。孔板对流体的扰动会导致局部回流和旋涡的出现，引起管内的局部压力脉动，从而造成管道系统出现振动和噪声，严重情况下会导致结构开裂和流体泄漏，造成巨大经济损失。为从根本上避免孔板诱发振动对结构完整性的威胁，需要在设计阶段就充分考虑流致振动影响，但由于流致振动问题的复杂性和技术手段的限制，目前缺乏可以指导工程设计的通用研究成果。由于管道流体作用在管道结构上的流体激励是随机的，必须采用随机振动分析方法对管道响应进行计算。本文利用孔板诱发流体脉动压力的试验测量结果，采用ANSYS 软件的随机振动分析功能，对孔板扰流诱发的管道振动响应进行了计算，并分析了脉动压力的相关性对管道振动响应的影响。由于ANSYS 软件的随机振动分析功能有些理论和使用上的限制，文中还介绍了使用ANSYS 软件计算管道流致振动响应过程中的一些特殊处理方法。 2 孔板诱发脉动压力的功率谱密度 在用随机振动理论对孔板诱发的管道流致振动响应进行计算之前，需要获得作用在管道内壁的脉动压力功率谱密度函数（PSD）。本文在实验测量结果的基础上，根据均方值与自功率谱密度的关系式，通过推导及假设获得了脉动压力场所有位置的自功率谱密度；互功率谱密度根据ANSYS 程序中的空间相关模型获得。关于实验的具体描述见参考文献，关于激励模型的建立见参考资料。 2.1 脉动压力的自功率谱密度 实验测得的脉动压力均方值沿管道环向近似于均匀分布。不同的轴向测点测得的均方值如图1 所示，图中反映了孔板对流体产生了明显局部扰动，且孔板对下游的扰动比上游大，产生的脉动压力的峰值产生在测点5 位置（孔板后158.4mm）。忽略孔板影响范围之外的脉动压力，并根据均方值沿轴向的分布形式，假设均方根值由测点2 位置线性增加到测点5，再由测点5 线性减小到测点7。 注：孔板位置的横向坐标为0，测点沿流动方向排号，孔板前两个测点，孔板后6 个测点 图1 各轴向测点处的压力脉动均方值
浅谈气压在石油、天然气管道试压中的作用
浅谈气压在石油、天然气管道试压中的应用 摘要： 管道试压是通过验证管道系统的强度和检验管道系统的严密性，达到管道施工质量，管材性能、管道整体性的一次综合检验。在较早时期为了安全起见，考虑到管材材质及焊接工艺等原因输油、输气管道的试压基本上都是采用洁净水作为试压介质进行试压，但是随着各项技术的进步，管道安全系数有很大的提高，近年来使用气压进行压力试验越来越普遍，文章主要介绍了气体试压在石油、天然气管道试压施工中的应用，使得施工难度降低，减小施工周期，降低施工成本。 关键词：石油、天然气、试压、气压 引言： 根据原有的施工工艺和施工方法，长输管道的试压介质一般采用洁净水，而根据美国输气管道规范ANSI／ASMEB31.8，水压试验和气压试验是等效的。但是气压试验比较危险，因为管道内试压气体储存着大量的能量，导致管道内的气体在管线破裂处急速膨胀，形成冲击波，气体急速逸出膨胀使破裂处温度下降，造成对钢材韧性的不利影响，并且使其破裂扩展。早期因为管材材质和焊接工艺的原因，所以水压应用比较广泛。但是近几年，随着科技的发展，国内外钢管制造业的飞速发展和焊接技术的不断提高，气压试验的安全系数越来越高，已经具备用于工业生产的条件。而根据GB-50369-2006规定，在一二级地区可以使用气体作为试压介质进行试压工作，从标准上已经认同了气压试验的可行性，而随着气体试压的有效性，经济性，气压已经越来越多的应用到了长输油、气管线和站场的试压工作当中，我公司承建的阿独原油输送管线阿拉山口首站、山西晋城煤层气管道工程、安徽利淮输气管道工程都采用了气体进行压力试验，都圆满成功，效果良好，验证了气压试验的有效性和经济性。 1 气体压力试验与水压压力试验特点的比较 管线压力试验中水介质和气体介质的效果是一样的，而水介质的最大特点就是安全，由于以前管线的焊接工艺较低，同时由于钢管的生产工艺的限制致使水压作为一种相对较安全的方法成为了长输油气管线的主要试压方
分析管道震动与裂缝的原因及其消除措施
分析管道震动与裂缝的原因及其消除措施 摘要：管道振动与裂缝的存在严重干扰正常生产，造成安全隐患，积极解决这类问题对实现安全生产有重要意义。本文介绍了管道振动与裂缝产生的原因，并结合原因分析探讨了如何实现减震消震的举措，希望能够改善管道振动与裂缝现象，促使压缩机安全运行。 关键词：管道振动减震消震管架 石油化工领域往复式压缩机应用较为普遍，这类机械常见问题为管道振动与裂缝，尤其是压缩器工作时，缓冲罐等容器刚性连接的地方经常出血裂纹，不仅影响正常生产应用，还存在较大的安全隐患，所以积极分析压缩及管道振动和裂缝出现原因，并积极探讨消除措施，是实现安全生产的重要举措。 一、管道振动与裂缝产生原因 管道振动与裂缝的产生主要以气流脉动、共振和内部机械原因为主。往复式压缩机工作时需要通过活塞在气缸内的往复运动实现气体的吸入、压缩和排出，这种周期性运动决定了管道进出口内流体呈现脉动状态，一旦气流遭遇管件产生激振力，即可产生管道振动现象。管道内容纳的气体可称为气柱，压缩机工作时促使气柱不断压缩、膨胀，以激发频率工作，管道内部管件与支架组成弹性系统以固有频率运作，当激发频率与固有频率接近或相等时导致压力脉动异常从而产生管道内的机械共振现象[1]。内部机械原因主要为管道设计不合理、内部机械动平衡性能差、基础与支撑不当等，导致压缩机工作时出现管道振动现象甚至造成裂缝。 二、管道振动与裂缝消除举措分析 1.管道减震 目前，管道减震措施主要以三种为主，分别是通过控制气流脉动、合理设计管道来减少谐振发生，通过调整激发频率和固有频率避免其相近或固定，通过合理设计管道装配结构、调整牢固压缩机组实现减震目的。往复式压缩机内决定压力脉动和振动发生的二因素主要包括压缩机参数、系统噢诶之与压缩介质的物理参数，三种因素在振动的发生中有着重要影响[2]。 减震举措中，减少气流脉动是常见方法，可通过设置缓冲器实现减震目的，缓冲器内部的芯子元件可有效减弱压力脉动，效果理想。设置缓冲器是常用的时段，缓冲器的村子啊可有效调整气流脉动幅值，改变气柱固有频率，不过在缓冲器体积选择和位置安放上要注意选择气流脉动发源处以达到最佳减震效果。固有频率的调整是消除压力脉动、避免共振的有效方式，调整目的的实现可通过改变管路尺寸、走向和位置等举措达到目的，或者也可从用缓冲罐等设备实现目的。压缩机运转时通过调整主机平衡度可改变固有频率，在振动情况较为严重的管路
核电站柴油机管线振动问题的分析 白金川
核电站柴油机管线振动问题的分析白金川 发表时间：2019-10-14T16:26:03.747Z 来源：《电力设备》2019年第9期作者：白金川1 唐唯众2 孔祥永3 袁亮4 [导读] 摘要：柴油机作为核电站重要设备，执行在全厂失电的情况下应急供电的功能。 （苏州热工研究院有限公司深圳 518000） 摘要：柴油机作为核电站重要设备，执行在全厂失电的情况下应急供电的功能。以某核电厂柴油机系统供油回路管线振动问题为例，通过PEPS 6.0动力学时程分析的方法，找出管线振动的原因，并给出具体的解决方案。同时对管线在自重、内压、热膨胀、地震等载荷工况下的应力进行计算。最后总结此类问题的通用解决方法，用于解决柴油机管线振动问题。 关键词：柴油机；管线；振动；PEPS 1 引言 某核电站在进行柴油机系统附属管线进行振动普查的过程中，发现回油管线普遍存在振动超标状况。轻微的振动可以通过管线的刚性及固定支架等处理，不会对管线产生塑性破坏。如果柴油机管线出现振动频率高、振动幅度大的情况，管线与附件的连接部位、管线与支架的连接部分会产生较大的交变应力，导致管线产生疲劳破坏，主要表现为焊缝开裂，支架变形、仪表损坏等。核电厂应急柴油机的功能是在全厂失电情况下，对中低压核辅助设备电力提供保障，确保核电厂安全停机停堆。根据运行要求，在紧急启动信号发出10秒内，应急柴油机需启动并达额定转速和额定电压。燃油回油管线（下称回油管线）是维持日用油箱8m3储存油量的重要设备。若回油管线处于振动超标状态，将加速该管线材质疲劳损伤，使管线破损几率增大，从而影响柴油机的应急启动，威胁核电厂的安全稳定运行。 2 管线振动原因分析 从管线振动的振源可知，管线振动可分为机械导致的受迫振动和管线内介质导致的振动，回油管路的振动主要是由于柴油机本体振动导致，分析如下： 柴油机回油管一端连接柴油机本体，一端连接软管。柴油机在启机过程引发设备振动，从而带动回油管线振动，柴油机和回油管线相对位置如图2-1所示。回油管线整体刚度交底，在图片标示处受到柴油机本体振动的激励，导致管线受迫振动。 4.PEPS时程分析回油管线振动的通用方法 4.2 1 静力及地震分析 PEPS管线应力分析软件的理论基础为结构力学理论，在对方程进行求解时有如下假设：1.梁或杆单元不存在大变形。2.在节点存在位移时，不影响梁或杆的形状。在此假设下符合胡可定律，并且是线性的[6] [7] [8]。 在应用PEPS软件进行管道力学分析时，第一个节点必须为固定点，其他约束的约束方法要满足自由的静定系统条件。根据以上求解方程，进行矩阵计算。 管系中各单元的力、应力、应变和位移可根据这些载荷计算出。在进行多工况计算时，许输入相应的载荷，并且利用叠加原理进行叠加，叠加的方法可根据规范的要求进行设定 [10] 4.2.2 疲劳分析 由于回油管路长期振动超标，还要对其在振动工况下的疲劳应力进行分析，压力管线的疲劳破坏主要通过以下两种形式体现： 1）低循环疲劳破坏：应力的循环次数随时间变化的较慢，一般指的时在使用寿命内应力循环的总次数小于1×105次，也可根据规范进行定义。 2）高循环疲劳破坏：应力的循环次数随时间变化的较快，而不能再用强度理论来建立计算模型并求解。 本管系属于第二种情况，需要在PEPS软件中使用时程分析的方法进行求解。时程分析方法是一种相对比较精准的方法，但耗费的计
有关长输管道的通球试压问题
有关长输管道的通球、水压试压问题 ⒈合理的施工布局与管线通球试压 在以往的长输管道施工中，是根据机组数量来划分成几段来组织施工，造成管线施工组的分散，施工的管段形不成有效的试压段落，造成通球试压远远落后于管线组焊，所 以造成先主体焊接而后再通球试压，这样往往会要求留出一段很长时间进行通球试压，如水源（或压风机）较小时，时间更长，从而需增加机组量，造成工期拖长，工程成本大量增加。 在管道工程开工前便应结合管线的特点及地理位置等实际情况，编制整体的通球扫线、试压的方案。尽量利用拟建泵站的水源、电源、机泵、阀等。这样做的好处是便于抓住工程建设的主要矛盾、关键线路，将管线施工、试压、泵站工艺设备、储罐建设、联合试运有机紧密结合起来，通盘考虑，环环紧扣，节省工期，降低成本。 根据美国国家标准ASME压力管道规范B34.3.8《输气和配气管道系统》中规定：在管线埋深处的地温小于或等于0℃、没有合乎质量要求的水源或水量不足时，不适合做静水试验。而采用空气作为试压介质时，如果工作压力下的环向应力不大于管材屈服强度的72％时，可采用空气作为试压介质。超过72％的管材屈服强度，不能采用空气介质压力试验。但在一些大落差或严重缺水的地区，采用水压试验的确难以实现时，经设计、业主及管材供应商的同意也可采用空气作为试压介质，但应注意安全。条件容许的情况下，优先采用洁净水作为试压介质。（ANSI/ASME B3108-1979明确规定：当操作压力引起的环向压力大于0.2倍管材屈服极限和试验压力达到1.2倍设计压力时，必须以水为介质进行强度试验）。 ⒉通球试压段落的划分 根据设计管线断面图进行考虑，依据施工规范，水压试验的分段长度不宜超过35km，且高差不宜大于30m，气压试验分段长度不宜超过18km。但在落差较大的山区试工中，分段太多将给管道带来较多隐患。分段原则是低点环向应力σi不大于0.9σs，（管材最小屈服极限）。试验压力以管道最高点的压力值为准，管道最低点的压力值为试验压力高点的试验压力与管道液位高差静压之和。管道环向应力的计算公式： σi＝pd/2δ 式中：σi---管道内压引起的环向应力，MPa p-----管道试验压力，MPa d-----管道内径，mm δ----管道公称壁厚，mm 试验压力满足两项要求，管子环向应力0.68σs≤σ τ≤0.94σs，管线上每1点的试验压力都不低于所在点工作压力的1.25倍。 σs管材最小屈服极限可查表，AP15L供货标准是按每平方英寸磅数（psi）除以1000表示的额定屈服极限分级，表示为X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70等，每个代号都代表一种强度多数钢号以此表示，将代号的数字乘以7.03就可换算成 国际单位制，例如X60型钢的σ τ＝60×7.03＝422MPa（8.4）。X65σs＝448MPa 扫线及试压分段时，尽量将排水点选在地势最低点处，计算出分段首尾点的压力值，便于试压的实际操作。 ⒊通球试压主要设备的选择 ⑴空压机的选择。根据管径及规范要求的清管器行走速度（一般为8km/h），选择压力，排量都较合适的空压机。 ⑵上水泵的选择。泵的扬程应尽可能满足所承担管线段落的落差（高差）上水要求，最大限度地避免打接力，从而减少设备的投入量。根据上水时间要求及管内剩水量来确
天然气管道试压方案
乙炔气管道工程压力试验方案 年月日
一、 工程概况 本工程为乙炔气管道安装工程，设计工作压力为1.0MPa ，试验压力按规范为1、5p 。由于管道工程量较大,管道工程施工质量要求较高,乙炔气管道已运行两年，而各个进户未设进户检查井，这给管道的压力试验带来很大困难。为保证压力试验顺利进行，特编制本压力试验方案。以确保本工程管道压力试验质量满足要求并达到合格标准。 二、 水压试验程序流程图 三、 水压试验指挥小组 我项目部针对工程管道压力试压组建了压力试验指挥小组，以技术负责人臧可为组长率领一批有丰富的施工经验的技术人员承担本次压力试压任务。 四、 前期准备 1、压力试验用的压力表经过校验合格并在有效期内。压力表的精度为 1.5级，量程为0— 2.5Mpa ，表盘直径为150mm ，最小刻度为每格读数0.01Mpa 。在试压中使用2块压力表,打压前端及末端(排气端)各一块,在其实验水泵前后各安装压力表一块。 2、电动试压泵的阀门开关灵活，其工作压力满足试验压力的要求。 3、加压泵、压力表安装在试验管段末端端部及管道首端端部的管段与轴线垂直的管段上。各分支管段盲板有足够的强度，试压过程中盲板不会变形。 4、试压用的气源和电源已准备齐全，试验介质采用压缩空气，清洁无污、还应符合国家GB242的标准、黑龙江省地方标准 五、 管线试压 1、根据管道进口的位置和气源的方便距离，设置压力试验泵，接通管道。安装好压力表，监视系统的压力。检查全系统的管道阀门关闭、和盲板焊接状况，观察其是否满足系统试压的要求。用压力试验泵向管线内注气，在管道末端最高点打开放气阀。试压泵开始进行升压。气压升至0、4MPa 时，停泵检查，压力不降，无泄漏后，再升至工作压力。 不合格 合格 准备工作 注水排气 管道严密性试验 泄压后处理 管道强度试验 泄 水
汽水管道振动的原因分析及解决方法研究
汽水管道振动的原因分析及解决方法研究 摘要：汽水管道在运行过程中会出现管道振动的情况，然而这种管道振动对于整个系统是不利的。本文主要针对汽水管道振动产生的原因进行分析探究，同时针对振动的原因提出了相关的解决措施。 关键词：汽水管道、管道振动、原因分析、解决方法 一、前言 振动是汽水管道系统运行中的一种常见现象，管道的剧烈振动可能导致管道系统及相关附件产生损坏及功能失效，管线长期受到振动影响会产生局部的集中应力。长时间的大幅度振动可能造成管道局部发生疲劳破坏，并对连接的设备产生附加推力，而造成管道连接设备的损害甚至严重的会影响整个系统安全运行。 二、汽水管道中常见的振动 1、介质汽化导致管路振动 以水为介质，当水泵入口温度高于入口压力下的饱和温度时,以及出口流量小于泵的最低流量时,介质水即要产生汽化。泵汽化时泵出口压力、流量下降或晃动，泵体及管道发生噪声和异常振动泵电机电流下降晃动。当泵发生汽化时，应立即停运故障泵启动备用泵。并做以下检查: （1）检查泵在低负荷运行时在循环管路是否畅通，其给水流量是否大于泵的最小流量，避免介质在泵内长期磨擦发生汽化。 （2）检查给泵入口的进口温度、压力是否符合设计要求，滤网是否堵塞,避免由于进口压力过低造成汽化。 （3）检查泵吸入口高度是否符合设计要求，是否满足泵所要求的必须汽蚀余量高度要求。 2、汽液两项流引起的管道振动 在运行时管道内存在着大量气体，如不能及时排出，则降低管道有效流通面积，阻碍液体的正常流动，在气体发生爆破时对管道产生汽蚀冲击，引起管道振动。当压力管道的阀门突然关闭或开启时,当水泵突然停止或启动时,因瞬时流速发生急剧变化引起液体动量迅速改变,而使压力显著变化，还会发生水击现象。 3、支吊架设计不良
汽水管道振动原因分析及治理
汽水管道振动原因分析及治理 摘要:水击是压力管道中一种非恒定流，水击引起的压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。这种大幅度的压强波动，使管壁材料及管道上的设备及附件承受很大的压力，压力的反复变化，会引起管道和设备的振动，严重时会造成管道、管道附件及设备的损坏，对电厂的安全稳定生产构成严重威胁。根据水击发生的原因及其表面现象，及时采取适当技术措施，避免水击的发生，保证电厂汽水管道的安全运行。 关键词:汽水管道；水击；危害；防范处理 在热力发电厂生产中，经常会发生汽水管道的水击现象，如处理不当，管道的水击轻者增大了管道的流动阻力，重者损坏管道及设备，甚至危及人身安全，因此对汽水管道水击现象的防范处理对于保证热力发电厂的安全运行具有重要意义。 1. 水击现象及其危害 水击是压力管道中一种非恒定流，当管道中的阀门突然关闭时，管内流动的水会发生水击现象，管内流动的蒸汽会发生汽锤现象，即水流速度或汽流速度发生突变使管内的水压或汽压先突升形成压缩波，后突降形成压强波，并重复下去，一直衰减至稳定的压力。水击引起的压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。这种大幅度的压强波动，使管壁材料及管道上的设备及附件承受很大的压力，并伴随着管壁的扩张和收缩，引起管道强烈振动；同时，高频交变压力作用在管壁上，加之强烈的振动和流体的冲击，使金属表面打击出许多麻点，如果此时管道系统存在缺陷，则有可能对管系或设备造成破坏，导致事故的发生，严重时会危及调试人员或运行维护人员的生命安全。 1.1 蒸汽管道的水击现象及特征。在热力发电厂中水击现象最容易在蒸汽管道中发生，主要集中在主再热蒸汽管道、抽汽管道、汽封管道、高低加疏水管道等，蒸汽管道产生水击通常是以下几种状态比较普遍： （1）蒸汽管道由冷态备用投入运行，因进汽阀门开启过快或过大导致管道暖管不充分，疏水不彻底，致使送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，发出巨大的音响和振动，从而产生水击。 （2）汽轮机、锅炉负荷增加速度过快，或者锅炉汽包发生满水、汽水共腾等事故，使蒸汽带水进入管道，发生汽水冲击，造成管道振动。 （3）运行的蒸汽管道停运后相应疏水没有开启或开度不足，在相关联的进汽阀门未关闭严密情况下，漏入停运管道内的蒸汽逐渐冷却为水并积聚在管道中，在一定时间后，管道发生水击，产生剧烈的振动和刺耳的声响。蒸汽管道发生上列水击现象时，主要的特征一是管道系统发生振动，管道本体、支吊架及管道穿墙处均有振动，水击越强烈振动也越强烈；二是管道内发出刺耳的声响，如
浅析核电管道计算中楼层反应谱的由来及应用
浅析核电管道计算中楼层反应谱的由来及应用 发表时间：2019-05-31T09:43:36.823Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：刘学芬 [导读] 利用结构动力响应方程并结合适当的数值分析方法，可求得结构的系统响应，计算出管道应力。 核工业工程研究设计有限公司北京 101300 摘要：在核电站设计时，一般会考虑两个地震工况OBE和SSE，在这两个地震作用下如何保证结构的安全性是力学分析的一个重要任务。管道一般安装在各个厂房的不同楼层中，地震时，管道随着楼层振动而振动，采用楼层反应谱法可以对管道进行抗震分析。管道因材料、管径、走向、支架设置等有其自身的动力特性，包括柔性、振动频率、阻尼、振型等，利用结构动力响应方程并结合适当的数值分析方法，可求得结构的系统响应，计算出管道应力。 关键词：地震；地震计算方法；楼层反应谱；系统响应 一、地震的理论概念 地震是一种自然现象。每年全世界约发生地震五百万次，有感地震约占1%左右，造成灾害的平均每年十几次。一次地震可以持续15－30秒，地面加速度为0.1－0.6g范围，强震时间为10秒左右，频带范围在0.01－33Hz。图一是实测并经统计分析得到的地震波记录，反映了时间和加速度的关系。 K称为地震系数。由上式可以看出，静力法未考虑结构的动力特性，且把结构视为刚度无限大的，这不符合现实，故现基本不采用。 2、反应谱法。 反应谱分析法是一种将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算结构位移和应力的分析技术。谱分析主要用于时间－历程分析，以便确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应分析情况，如地震、飓风、海洋波浪等。谱是谱值与频率之间的关系图，它反映了时间－历程载荷的强度和频率。谱分析主要有3种形式:响应谱、动力设计分析方法及功率谱密度。反应谱分析理论创立以来历经几十年的时间，为地震工程和抗震设计奠定了理论基础，在工程实践中，尤其对结构抗震计算具有十分重要的意义。 地震反应谱是根据实际地震记录求得的加速度反应谱，它是单自由度弹性体系在地震作用下其最大的反应与自振周期的关系曲线。按照反应谱理论，作为一个单自由度弹性体系结构的底部剪力或地震作用为： 反应谱法只考虑了振幅和频谱两个要素，解决了大部分问题，但是未考虑地震持续时间对结构的影响。在管道计算中，地震载荷是土建专业提资的楼层反应谱，考虑的是弹性体系的最大响应，故属于反应谱法。 3、时程分析法 时程分析法是20世纪60年代逐步发展起来的抗震分析方法，主要用于超高层建筑的抗震分析和工程抗震研究等。至20世纪80年代，已成为多数国家抗震设计规范或规程的分析方法之一。时程分析法是由结构基本运动方程输入地震加速度进行积分，求得整个时间历程内结构地震作用效应的一种结构动力计算方法，也为国际通用的动力分析方法。 时程分析法将实际地震加速度时程记录作为动荷载输入，进行结构的地震响应分析。全面考虑地震强度、频谱特性、地震持续时间等
输气管道工程清管试压方案
精心整理呼张延（内蒙古段）-旗下营-集宁输气管道 工程二标段 清 编制： 审核： 批准： 1.0 2.0 3.0 4.0 4.2单位配合................................. 错误!未指定书签。 5.0设备仪器选择................................. 错误!未指定书签。 5.1移动螺杆空气压缩机 ....................... 错误!未指定书签。 5.2高压增压机............................... 错误!未指定书签。 5.3试压用仪表............................... 错误!未指定书签。 6.0具体施工方案................................. 错误!未指定书签。 6.1清管、测径施工方案 ....................... 错误!未指定书签。 6.2试压施工方案............................. 错误!未指定书签。 7.0基本设备、机具及材料表 ....................... 错误!未指定书签。
8.0.管道清管、试压施工操作工艺流程图............. 错误!未指定书签。 9.0项目组织机构................................. 错误!未指定书签。 9.1试压组织机构图........................... 错误!未指定书签。 9.2试验小组成员............................. 错误!未指定书签。 9.3人员职责................................. 错误!未指定书签。 10.0HSE管理..................................... 错误!未指定书签。 10.1安全措施................................ 错误!未指定书签。 10.2清管安全措施............................ 错误!未指定书签。 10.3试压安全措施............................ 错误!未指定书签。 4 2.0编制依据 2.1《呼和浩特—张家口—延庆输气管道工程（内蒙古段）旗下营—集宁段输气管道工程初步设计》（0版）。
核电厂管道系统振动分析与应用
核电厂管道系统振动分析与应用 【摘要】核电厂中管道的振动问题是普遍存在的，过大的振动会导致管系和设备的疲劳损坏，直接影响核电厂的运行安全。核电厂中管道的振动又是比较复杂的，除旋转设备本身是个重要振源外，管内流体的流动、管系布置、支吊架设置等都会对振动产生重大影响。本文着重从产生振动的原因着手，并结合实际案例探讨解决核电站管道振动问题的方法。 【关键词】核电站管道振动 1 管道振动的测量 管道振动测量方法主要有三种：目视检查、简化测量（位移法和速度法）和精确验证（模态反应法和测量应力法）。 目前国内外核电站对管道振动进行评价的推荐方法和经验，大多数采用速度限值进行评价，即使用速度法计算许用速度峰值（速度限值）。 依据ASME OM-S/G-2000 Part3的规范要求，管系上各点的最大振动速度峰值应小于许用速度峰值。许用速度峰值的表达式为（式中参数取值可参照标准DL/T1103-2009）： （英制单位in/sec，psi） 或（国际单位mm/s，MPa） 式中：：补偿管道特征跨上集中质量影响的修正系数；：ASME规范中定义的应力系数，对大多数管道系统；：考虑管道内部介质和保温层质量的修正系数；不同于固定端的端条件和不同于直跨的结构形式的修正系数；：考虑偏离共振的强迫振动的修正系数。 在试验开展前，首先绘制管道的单线立体图，并在图上标出具体的测点位置及管线号；然后根据上述的速度法公式，并结合已绘制的各系统管道单线立体图，同时参考相关的技术要求，分别对各系统管道中振动比较大的点进行振动限值计算。 振动测量的部位主要取在系统泵的进出口管线上。 2 振动原因分析及处理措施 管道振动的直接危害是因振动而出现疲劳开裂，从而导致系统不可用；间接危害是引起管道上的阀门或设备上的某些部件松脱和断裂，同样给系统运行带来危害，必须采取措施来减小管道的振动。
管道系统振动分析与工程应用
文章编号:1005)0329(2002)10)0028)04 管道系统振动分析与工程应用 王乐勤何秋良 (浙江大学,浙江杭州310027) 摘要:阐述了管道振动产生的原因与机理,影响因素以及消减管道振动的技术方法,提出了研究管道振动今后的发展方向。 关键词:往复式压缩机;管道;振动 中图分类号:TU3113文献标识码:A Reciprocating C ompressor Pipeline Vibration Analysis and Engineering Application Wang Leqin He Qiuliang Abstract:The reason and mechanism of bringing pipeline vibration,the fact of affecting pipeline vibration and technic and methods of reducing pipeline vibration were explained.In the end,the develop mental way to studying pipeline vibration was point out. Keywords:reciprocating compressor;pipeline;vibration 1引言 管道内的流体在流过管道过程中,由于管路的弯头、管径变化等因素,不可避免地有流速、压头的变化,这样就产生了管道振动问题。如活塞式压缩机、往复泵,由于吸、排量的间歇性和周期性使管流的压力、速度、密度等参数既随位置变化,又随时间变化。管流的压力、速度、密度等参数随时间呈周期性变化的现象称/管流脉动0。管流脉动是引起管道及附属设备振动的主要原因。此外,管道还会受到地震、风力和意想不到的外力瞬时冲击等作用,此时管道就要发生复杂的振动,这些振动将对管道的安全和寿命有一定的影响,严重的情况会造成不可预估的后果。据估计,工业先进的美国过去因管道振动而造成的损失每年达100亿美元以上,我国这类事故也经常发生,所以研究管道振动问题以及如何消除或减轻管道振动是一个很有经济效益的课题。 早在20世纪50年代,美国就开始对管道振动问题进行探索研究。20世纪70年代初,苏联的A#维将金在研究管道振动问题上取得突破性进展,接着由日本的一些学者继续完善,使管道振动问题进入实用阶段。我国在20世纪70年代中期开始进行管道振动问提的研究,目前已取得较好成果。 2管道振动的原因 211引起管道振动的原因 管道及其支架和与之相连结的各种设备或装置构成了一个复杂的机械结构系统,该系统产生振动是由多种原因引起的:一是由于运动机构的动力平衡性差或基础设计不当;二是由于气流脉动;三是共振;另外一个原因可能是管道内流体流速过快产生湍流边界层分离而形成涡流,引起振动。 21111动力平衡性差或基础设计不当引起的管道振动 一般管路都是和压缩机或泵连接在一起,压缩机和泵在出厂前的动平衡必须满足设计要求,安装应符合安装规范,保证其振动在设计范围之内。因此管道振动往往是基础设计不当造成的。21112气流脉动引起的管道振动 气流脉动是引发管道振动的最主要原因,管道输液(气)需通过压缩机或泵加压作为动力,这 收稿日期:2002)02)04
浅谈长输管线管道试压的要点控制
浅谈长输管线管道试压的要点控制 李兆誉 （北京兴油工程项目管理有限公司河北分公司） 摘要：结合工程实际，以安全控制和质量控制为重点，分段试压时试压管段的优化选择，做好试压前的各项准备工作，通球扫线的安全控制和清管情况，管道测径前后测径板的测量和外观检查，三穿分段试压升压和稳压时的实时监测情况。 关键词：分段试压优化选择；通球测径；质量安全控制；前期准备；升压稳压。 一、项目背景 西气东输二线管道工程南宁支干线，实长239.92km，管径40″（Φ1016mm），钢管材质X70，壁厚等级包括14.6mm、17.5mm、21.0mm 和26.2mm，设计输送压力10.0MPa，共划分14段进行分段试压。 二、试压准备 1、承包商要提供足够的人工、设备、材料和服务，以便进行完整的水压试验, 试压前，应检查管道及阀门是否安装完毕，预留的接口处是否以用盲板或官帽封闭好，管道固定是否合格 试压所需设备是否准备齐全，仪表是否安装到位，空压机、发电机、打压泵、水泵、阀门和压力天平等是否经检测部门检定合格并报验合格，现场调试无故障。 试压介质是否检查合格，相关单位是否已出具合格的检测报告，如水源是否充足，且排水措施得当 2、安全措施准备 现场技术员、质检员和HSE监督员均在岗，班前讲话中对现场风险识别是否到位 现场由警示带圈定的试压区是否符合规范和方案要求 现场警示标识是否布置齐全，应急药箱、垃圾桶齐备，防设备漏油污染土地的隔离措施是否到位，夜间作业的各项设施和准备工作是否到位。 三试压准备阶段的监理控制 1、委派专业监理人员或有试压现场管理经验的人员进行试压全程监督管理，负责现场试压结果的确认，以及突发事件的协调处理。 2、核实该试压段施工方案是否已审核通过 3、核实现场人机料配备是否满足试压作业要求 4、核实试压管段的试验压力、管道壁厚，地区等级和高差等是否一致 5、与现场管理人员进行交流，了解现场准备情况，焊接检测是否已合格，风险识别是否
工艺管道常见故障原因分析(标准版)
工艺管道常见故障原因分析 (标准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0816
工艺管道常见故障原因分析(标准版) 工艺管道出现故障的原因有很多，但一般说来，主要是由以下这几个方面造成的； 1．设计缺陷 (1)工艺、结构设计缺陷 设计时未全面考虑管道所处的环境、振动、温度补偿、支撑等因素的影响；管子、管件、阀门间连接形式不合理，使得管道的刚性不足或过大，导致管道承受较大的振动或应力，最终导致管道提前失效。 (2)选材不当 在设计选材时考虑不全面或选材错误，如温度条件、腐蚀条件等因素选材不当，都会导致管道因腐蚀等因素而提前失效。 2．检修安装施工缺陷
(1)管道安装 在管道安装过程中未严格按照施工规范进行施工，如存在强力组对导致管道内应力加大而加剧应力腐蚀，引起管道穿孔或破裂。 (2)焊接 在检修安装施工过程中，因焊接工艺选择不当、焊条焊剂未按规定烘干与保存、焊前与焊后热处理不当，同时，在焊接过程中，存在咬边、错边、未焊透、夹渣、气孔等焊接缺陷均会导致管道的施工质量下降，使管道在寿命周期内失效。 (3)材料 在施工过程中误用、混用、错用材料或代用材料不合要求、材料本身存在的质量缺陷也会引起管道的失效和破坏事故的发生。 (4)防腐、保温 在检修安装施工过程中，因防腐或保温不当，也会使管道因腐蚀加剧而提前失效。 3．振动 工艺管道的振源多种多样，大致可分为来自系统内和系统外的
核电站工艺管道支吊架布置分析
核电站工艺管道支吊架布置分析 发表时间：2017-12-18T14:26:36.230Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第19期作者：眭洪涛王建强 [导读] 本文针对设计、施工中存在的问题进行了探讨和分析，提出了优化改进措施，可以提高工作效率。 中国核电工程有限公司河北分公司河北省 050000 摘要：笔者通过对核电站管道支吊架预制及安装的质量控制工作，发现支吊架在设计阶段存在选型复杂，施工阶段布置不合理，工程变更较多等问题，给安装工作造成较大困难，难以保证施工质量。本文针对设计、施工中存在的问题进行了探讨和分析，提出了优化改进措施，可以提高工作效率，保证核电站支吊架施工质量。 关键词：支吊架；布置；分析 1．支吊架简介 1.1 支吊架的范围及主要功能 支撑管道的支吊架通常分为两部分，一部分属于土建主结构部分，习惯称为“管架”或“管廊”；另一部分管道与土建主体结构之间相连接的各种支、托、吊部分，包括生根在建筑物（钢结构）上的各种支架以及高度在2m以下的独立支架，通称为“管道支吊架”。本文中所指支吊架即为后者，属管道专业设计、安装范畴。 管道支吊架的主要功能概括为：承受管道载荷、限制管道位移和控制管道震动三个方面。其中承受管道载荷为支吊架最主要、最普遍的功能。 1.2 支吊架的分类及构成 根据管道支吊架的功能以及管道支吊架各自的主要性质和用途，可将其分为承重支吊架、限位支吊装置和振动控制装置三大类。管道支吊架装置都是由装在管子上的部件（管部结构）和固定在承载结构（建筑结构或设备）上的部件（根部结构）以及与这两类部件相连接的中间部件[支吊架装置的功能部件（简称功能件）和（或）中间连接件]所组成。 2．支吊架设计、施工中存在的问题及分析 2.1 支吊架出现的问题 在核电站管道系统投入调试运行后和大小修检查中发现：由于设计或施工的问题，使支吊架工作状态异常，造成管道受力不合理，或因锈蚀耐久性降低等问题，使管道运行条件达不到原设计要求。归纳起来主要有以下几个方面：（1）管道和支吊架在安装过程中存在施工偏差。管道系统运行后管道限位结构断裂、脱离、失效，或者强度不够引起变形偏斜；支吊弹簧压缩、伸张受阻，不能灵活自如，恒力吊架花兰螺丝的螺母卡在其它钢梁上，导致弹簧的变形、失效。 （2）支架空托、悬空。由于设计或安装时热位移量不够，致使管道导向支架因空托或悬空而失效。 （3）支吊架严重锈蚀。特别是支吊架管部、根部和弹簧等，一则安装顺序不当，部分区域防腐质量差或防腐施工不可达；二则由于长期处于海洋性盐碱环境、运行工况差，检修和维护是个死角，致使这些部位严重受损。 2.2 设计、施工中存在的问题原因分析 产生上述问题的设计原因是：核电站支吊架在传统设计时为了实现其对管道系统的预设作用，采取了多种多样的设计形式，基本没有参照标准支吊架图集选型，致使部分支吊架庞大笨重，结构复杂异常。 施工中存在的原因有：支吊架施工顺序是预制阶段组装焊接完毕后进行喷砂防腐，安装阶段支吊架调整完毕后进行补漆。传统的施工工艺经现场实际操作时发现存在以下问题： （1）支吊架安装困难。由于部分支吊架体积、重量较大，在现场安装时通常要考虑采取手拉葫芦或其他吊装措施，加之个别核岛厂房空间狭小、管道和支架密集，给支吊架的安装就位带来很大困难。 （2）防腐涂装施工困难。核电站支吊架中采用了众多的箱型结构，传统核电站支吊架箱型结构防腐蚀做法是：长度≤300mm时，人工用毛刷从开口端刷漆；长度＞300mm时，不进行内壁涂装防腐，将另一端封口密闭。经验表明，对于不封口的箱型结构采用人工毛刷涂漆的效果较差，常出现漆膜厚度不够及流挂、起皱、起皮等质量缺陷；如果进行密闭处理，也存在不足：密闭处理时存在一部分空气在箱型结构里，为以后支吊架的锈蚀埋下隐患；支吊架从预制到最终安装的周期较长，密闭工作通常只能在支吊架调整时进行，密闭前箱型结构内部已经锈蚀；支吊架预制时在进行组装焊接，组件之间形成缝隙、死角，进入喷砂防腐阶段，无论利用机械除锈或手工除锈效果均不好，防腐涂装更加困难，称之为防腐不可达。 （3）现场变更多，影响施工速度。由于核岛厂房内安装工程涉及电气、通风、仪表、管道等众多专业，现场情况错综复杂，在施工阶段往往由于多专业“打架”或本专业“打架”，而需对支吊架进行变更使支吊架工作。核电站的变更管理流程线路较长，批复流转时间久，影响施工顺畅进行。 3．支吊架的设计优化 支吊架设计是管道设计的重要任务之一。从某种意义上说，管道的设计过程也是管道支吊架设计过程。为了减少核电站支吊架变更，方便安装，需要进行优化设计，建议如下： 3.1 管道支吊架设计选用应优先选用标准的及通用的支吊架 在设计中，应优先选择普通支吊架，尽量减少弹簧支吊架，由于弹簧支吊架比普通支吊架贵，在长期工作状态下还有失效问题，不如普通刚性支吊架耐用可靠，且过多的设置弹簧支吊架还会使管系各点位移方向失去控制，稳定性差。另外，标准支吊架在预制、安装过程中容易积累经验，组织标准化施工，提高支吊架安装质量。 3.2 在支吊架设计中应考虑足够的安装和维修空间 在核电站支吊架安装过程中由于空间狭窄，给支吊架的安装和焊接工作造成很大困难，容易造成支吊架安装位置偏差不能保证管道系统受力状态，而且支吊架最后在补漆时也不能保证涂装质量。同时也给电厂投入运营后，检修人员进行支吊架系统冷态、热态调整及维修带来极大的不便。因此支吊架在设计时应尽量简化型式，在满足设计功能的情况下优先采用构造简单的小型支吊架。
天然气管道试压方案
煤气管道工程压力试验方案 年月日
一、 工程概况 本工程为天然气管道安装工程，设计工作压力为1.0MPa ，试验压力按规范为1、5p 。由于管道工程量较大,管道工程施工质量要求较高,天然气管道已运行两年，而各个进户未设进户检查井，这给管道的水压试验带来很大困难。为保证水压试验顺利进行，特编制本水压试验方案。以确保本工程管道水压试验质量满足要求并达到合格标准。 二、 水压试验程序流程图 三、 水压试验指挥小组 我项目部针对工程管道压力试压组建了压力试验指挥小组，以技术负责人王红为组长率领一批有丰富的施工经验的技术人员承担本次压力试压任务。 四、 前期准备 1、压力试验用的压力表经过校验合格并在有效期内。压力表的精度为 1.5级，量程为0— 2.5Mpa ，表盘直径为150mm ，最小刻度为每格读数0.01Mpa 。在试压中使用2块压力表,打压前端及末端(排气端)各一块,在其实验水泵前后各安装压力表一块。 2、电动试压泵的阀门开关灵活，其工作压力满足试验压力的要求。 3、加压泵、压力表安装在试验管段末端端部及管道首端端部的管段与轴线垂直的管段上。各分支管段盲板有足够的强度，试压过程中盲板不会变形。 4、试压用的水源和电源已准备齐全，试验介质采用压缩空气，清洁无污、还应符合国家GB242的标准、黑龙江省地方标准 五、 管线试压 1、根据管道进口的位置和气源的方便距离，设置压力试验泵，接通管道。安装好压力表，监视系统的压力。检查全系统的管道阀门关闭、和盲板焊接状况，观察其是否满足系统试压的要求。用压力试验泵向管线内注气，在管道末端最高点打开放气阀。试压泵开始进行升压。气压升至0、4MPa 时，停泵检查，压力不降，无泄漏后，再升至工作压力。 不合格 合格 准备工作 注水排气 管道严密性试验 泄压后处理 管道强度试验 泄 水