核电厂管道振动原因分析及对策

核电厂管道振动原因分析及对策
发表时间：2019-04-11T16:15:54.500Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：董圣锴1 许广任2 李远征3
[导读] 摘要：核电站的振动问题是一个非常复杂的涉及多方面的因素的问题，影响核电站运行和维护的因素很多。

(辽宁红沿河核电有限公司辽宁省大连市 116300)
摘要：核电站的振动问题是一个非常复杂的涉及多方面的因素的问题，影响核电站运行和维护的因素很多。

针对各种原因，我们应采取必要的改进措施，保证核电站的工艺管道操作过程中的安全性。

关键词：核电厂；管道振动；原因分析；对策
前言
在这个能源缺乏的时代,社会经济的飞速发展和人们生活水平的日益提高都需要更多的能源供给。

与此同时,传统能源日渐减少且越来越不满足环保要求,而核能作为重要的清洁能源则越来越被各国重视,核电站的应用范围也在不断地扩大。

而在核电站中,介质主要通过各种大小管道来运输和做功。

高温高压的蒸汽及水通过管道时会有紊乱、冲击及冲刷,从而引起管道的振动,有时甚至超出了设计工况。

因此,为了使核电站管道系统能够满足电站的整体设计运行工况,为了能更安全地利用核能,核电站管道的振动问题包括大管道和小管道,应该更引起我们的重视。

1管道振动技术处理方案
1.1减震器的增加
减震器在核电站管道振动过程中主要是用于抑制弹簧吸震后反弹时产生的震荡,以及其在反弹时出现的路面的冲击。

为了防止减震器在经过不平的路面情况时,出现异常现象,核电站管道振动技术控制人员应当适当增加减震器、吸震弹簧,适当控制弹簧的往复运动,以此抑制这种弹簧过度跳跃。

在核电站管道振动过程中,除了要增加减震器还应当合理搭配减震器与弹簧,使其硬度相搭配。

通过推广引震曲轴装置的使用,实现曲轴扭转震动的科学控制。

减震器作为核电站管道振动系统中不可或缺的重要组成部分,保障减震器在核电站管道振动系统的稳定性、可靠性和准确性对提升核电站管道振动系统的整体运行质量十分重要。

减震器装置的自动校准装置主要组成部分包括计算机、感应器、控制阀等部分。

1.2支架的增加
支架在核电站管道振动过程中是能够起到一定支撑作用的构架。

在进行流体输送或液冷核电站管道系统运行过程中,如果支架设计不完善,会导致错误的施工手段和施工方法,核电站内部流体和外部载荷的作用会导致支架发生不同程度的剧烈振动,容易导致核电站的动应力水平严重下降,进而破坏了核电站管道振动系统,严重影响了核电站管道结构的科学配置,容易导致核电站发生一些安全事件,破坏了核电站管道振动的应力。

如果在核电站管道振动的回水管上增设H型支架,有利于通过增加支架的数量来实现核电站振动刚度的有效控制。

由于核电站管道振动系统管路结构十分复杂,使得支架对振动系统的振动控制比较有利,有利于实现核电站管道振动过程中出现补偿问题,防止核电站电桥电压出现不稳定。

这就使得支架补偿片不能有效发挥,影响到核电站振动系统的试件材料,不利于核电站管道振动系统支架温度的合理控制,预试证明核电站管道振动系统补偿片支架的柱体温度能够迅速达到正常管道温度的有效控制,防止导线连接出现问题,实现核电站管道振动系统信号的稳定性,保障整个核电站管道振动测试系统的正常运行。

核电站管道振动系统支架应用的广泛性,是核电站运行过程中承受振动压力的主要构件,能够通过支架的顶梁和柱腿实现核电站管道振动的科学控制。

1.3增加阻尼器
阻尼器是在核电站管道振动系统中,以提供核运动的阻力,耗减核电站管道振动能量的装置。

利用增加阻尼器的方式来吸能减震是核电站管道振动系统运行过程中常采用的技术,核电站管道振动能够通过阻尼器实现减振消能的目的。

液压粘滞阻尼器在核电站振动结构工程中经历了无数次的实验和多次的严格审查工作,并进行了科学家反复的推理论证,能够有效地使核电站管道振动在高空强风和台风吹拂的情况下防止摇晃等问题的产生。

调谐质块阻尼器主要是利用核电站管道振动系统的摆动来减缓核电站的晃动幅度,有利于探查核电站工地预定附近的地质结构。

依据这些资料,为了增加核电站发电过程中振动出现的弹性来避免核电站强烈振动所带来的破坏,良好的阻尼器产生的弹性使得核电站振动系统在面临微风冲击时,能够抵消风力所产生的核电站振动。

被动式的电磁阻尼器用于核电站管道振动系统,使得其转子取得了较好的减振效果。

2核电厂管道振动故障及改善对策
2.1管系布置引发振动
核电厂管系布置方面引发管道振动的原因主要包括以下两点：淤工艺系统方面，系统泵在启停过程管道内不饱和的气液两相流和管径缩放时引起流体的不稳定，以及在运行过程中调节阀的频繁动作等，都是导致管道振动的原因；于支吊架设计方面，核电厂常规岛的绝大部分系统管道为非抗震性管道，设计时利用管道自身的柔性和自然补偿能力，尽可能少设置固定支架或者设置弹簧吊架，这种装置方式对管道自身的柔性要求较高，如果管道自身柔性不足，极易使管道内部的不稳定流体而产生剧烈振动，尤其是针对于气液两相流输流管道。

针对这些问题，一方面需要消除管系的激扰力，如在管道中设置集箱，尽量少变径，少用弯头等管道元件，准确选取节流减压阀件，并在正常运行时，合理控制阀门的开度，蒸汽管道的布置要尽可能增加坡度，使疏水通畅，减少U型段，避免形成积水，造成水击振动；另一方面，在管道适当位置设置刚性约束，如固定支架、导向支架、滑动支架或限位装置，必要时设置减振器或阻尼器。

2.2流体脉动引发振动
管道内流体参数（压力、速度、密度等）随时间、位置呈周期性变化的现象称为“流体脉动”，内部的流体输送是通过泵对其进行间歇式加压实现。

由于这种间歇式的加压方式，管道内部的流体压力在某一稳定值上下脉动，当处于脉动状态的流体流经弯管、异径管、调节阀、节流孔板等管道部件时，产生随时间变化的激振力，引起管道及其附属设备发生振动。

振动的大小与流量密切相关；振动的形成与管道内某一部分的结构相关。

需要针对具体的情况，分析产生流体激振的原因：如果与流量相关，可采取改变流量的办法加以处理，但改变流量需要考虑核电站实际的运行需要；如果与管道结构有关，则可以改变管道的结构或对管系进行重新合理布置。

2.3气蚀诱发振动及处理
在核电厂管道进行设计的过程中会应用节流孔来实现对管道流速的限制。

一些节流孔存在过度节流的问题，使得节流孔板下出现气蚀
问题，进而造成管道的噪音和振动，影响核电厂工艺系统的安全、稳定运行。

例如，大亚湾核电站的安全壳喷淋系统中的试验管道就因为节流孔板发生气蚀问题而使得管道出现剧烈振动，同时伴有较大的噪音。

同时，在一些核电厂管道检修中，我们还发现一些凝结水管中，凝结水在流过再循环调节阀时因为气蚀问题，同样出现了管道振动故障。

对于气蚀引发的振动问题，我们需要进一步对节流孔板进行优化设计，同时对调节阀板进行改造。

参考中国核动力研究设计院有关专家的设计理念，可以通过多级节流孔板设计，同时与EAS减振器实验相配合，实现对管线孔板气蚀引起振动的分析和改造，有效解决了核电厂中由于节流孔板气蚀引起的管道振动问题。

结束语
综上所述,核电站管道振动技术的创新是现代科学技术领域的关键组成部分,有利于为现代工业蓬勃发展的道路上发挥着先驱性的引导作用。

笔者对核电站管道振动系统进行深入的研究，不仅有利于提高核电站管道振动系统的运行效率,为整个人类社会的生产生活提供重要的指引,还有利于使核电站管道振动系统操作人员在大众中树立起良好的形象。

参考文献:
[1]武汉东.有关核电站管道振动技术的研究[J].技术工程,2017(3):12-13.
[2]胡士光，沈小要.核电厂管道振动原因分析及对策[J].噪声与振动控制，2015，35（03）：208~210.。