核电站工艺管道支吊架的选型和布置研究
管道支架设计方案
管道支架设计方案1. 引言管道支架是管道工程中必不可少的一部分，它的设计和选择对于管道的安全性和稳定性有着重要的影响。
本文将介绍一个管道支架设计方案，以确保管道的有效支撑和稳定运行。
2. 设计原则管道支架的设计应遵循以下原则：- 负荷能力：支架要能够承受管道本身的重量以及工作时产生的压力和力矩；- 稳定性：支架要具备足够的稳定性，以防止管道在使用过程中产生过大的位移或振动；- 易安装和维护：支架的设计应考虑到在安装和维护过程中的易操作性和便捷性。
3. 设计方案根据上述原则，我们提出以下设计方案：3.1 支架类型选择根据管道的特点和使用环境的要求，选择适合的支架类型，常见的支架类型包括：- U型支架：适用于直线管道，能够有效支撑和固定管道；- C型支架：适用于悬挂管道，能够提供稳定的悬挂和支撑功能；- 滑动支座：适用于长距离管道，能够允许管道的热胀冷缩并保持稳定性。
3.2 材料选择根据管道的工作条件和环境要求，选择合适的支架材料，一般应考虑以下因素：- 强度：支架材料应具有足够的强度和刚度，以承受管道的负荷；- 耐腐蚀性：支架材料应能够抵御管道工作环境中的腐蚀作用；- 耐高温性：支架材料应具备一定的耐高温性能，以适应高温工况。
3.3 安装方式根据管道的布置和要求，选择合适的支架安装方式，常见的安装方式包括：- 空中悬挂：适用于需要将管道悬挂在空中的情况，如在大跨度场地；- 地面支撑：适用于直线布置的管道，可提供稳定的地面支撑；- 墙壁固定：适用于需要将管道固定在墙壁或支撑体上的情况。
4. 结论本文提出了一个管道支架设计方案，该方案基于负荷能力、稳定性和易安装维护的原则。
通过选择适合的支架类型、材料和安装方式，能够确保管道的有效支撑和稳定运行。
管道支吊架设计及计算
【文 摘】 用来支撑管道的结构叫管道支吊架，管道在敷设时都必须对管子进行固定或支承，固定或支承管子的构件是支吊架。
在机电工程里，管道支架是分布广、数量大、种类繁多的安装工事，同时管道支吊架的设计和安装对管道及其附件施工质量的好坏取决定性作用。
如何采用安全适用、经济合理、整齐美观的管道支吊架是机电安装工程的一个重点。
【关键词】 管道布置 管道跨距 管架分析 管架内力计算一、 管道的布置对管道进行合理的深化和布置是管道支吊架设计的前提条件。
欲设计安全使用、经济合理、整洁美观的管道支吊架，首先需对管道进行合理的布置，其布置不得不考虑以下参数：1. 管道布置设计应符合各种工艺管道及系统流程的要求；2. 管道布置应统筹规划，做到安全可靠、经济合理、满足施工、操作、维修等方面的要求，并力求整齐美观；3. 在确定进出装置（单元）的管道的方位与敷设方式时，应做到内外协调；4. 管道宜集中成排布置，成排管道之间的净距（保温管为保温之间净距）不应小于50mm 。
5. 输送介质对距离、角度、高差等有特殊要求的管道以及大直径管道的布置，应符合设备布置设计的要求，并力求短而直，切勿交叉；6. 地上的管道宜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荷载、水平荷载均衡； 7. 管道布置应使管道系统具有必要的柔性，在保证管道柔性及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的惰况下，应使管道最短，组成件最少；8. 应在管道规划的同时考虑其支承点设置，并尽量将管道布置在距可靠支撑点最近处，但管道外表面距建筑物的最小净距不应小于100mm ，同时应尽量考虑利用管道的自然形状达到自行补偿；9. 管道布置宜做到“步步高”或“步步低”，减少气袋或液袋。
不可避免时应根据操作、检修要求设置放空、放净。
二、 管架跨距管架的跨距的大小直接决定着管架的数量。
跨距太小造成管架过密，管架数量增多，费用增高，故需在保证管道安全和正常运行的前提下，尽可能增大管道的跨距，降低工程费用。
复杂载荷下的核管路支架智能布置
计工况(压力、自重和持续载荷),正常工况(压力、
自重、持续载荷和热膨胀),异常工况(压力、自重、
持续载荷 和 运 行 基 准 地 震 载 荷 ),以 及 事 故 工 况
(压力、自重、持续载荷和安全停堆地震载荷)下都
满足相 应 的 评 定 准 则. 因 此,本 文 采 用 RCCＧM
设计规范中不同工况下的核管路许用应力及计算
ha
tt
hep
r
opos
edme
t
hodmayau
t
oma
t
i
c
a
l
l
r
r
angemu
l
t
i
l
esuppo
r
t
so
fd
i
f
Ｇ
pe
ya
p
f
e
r
en
tt
si
nt
heg
l
oba
lspa
c
eo
ft
hep
i
l
i
net
ome
e
tt
heDe
s
ignandCon
s
t
ruc
t
i
onRu
l
e
sf
o
rMe
chan
Ｇ
ype
pe
i
ca
lEqu
ipmen
tof Nuc
l
earI
s
l
andof Nuc
l
earPowe
rPl
an
t
s,andg
r
e
a
t
l
educ
核电管道安装技术分析
2.5对阀门的安装工艺要求
A.阀门安装前检查
阀门检验中所使用的量具、表具须校验合格，并在其有效期内使用，对质量计划中所设的H点未经检查，严禁施工人员越点施工；
B.阀门安装
阀门安装时，阀门上的工作介质流向指示应与管路的工作介质流向一致，一般单向流动的阀门（如截止阀），当“指示”不明确时，一般以低进高出的原则；旋塞、闸阀，允许从任意一端流入或流出；对于止回阀，必须特别注意介质的流向（阀体上有箭头表示），保证阀瓣能正常开启和关闭；对于油系统的阀门安装时的方向不能垂直安装；针对安装工程中的国产阀门进行水压严密性检验。涉及的阀门主要有截止阀、衬胶隔膜阀、球阀、止回阀、蝶阀。
焊接工作完成后需要进行焊接质量评定。
2.4法兰、测量装置、节流孔板安装工艺
法兰中心与管道中心偏差A≤1.5mm；法兰工作面与管道中心线不垂直度偏差：尺寸“B”沿端面垂直方向的偏差不超过2.5mm/m。
测量装置、节流孔板应在管道冲洗合格后按介质流向进行安装；测量装置的取样口应严格按厂家提供的安装资料进行安装。当厂家资料无安装要求时，对于介质为气（汽）体的管道，安装时取样口应在管道水平中心线上半部60°范围内；对于介质为液体的管道，安装时取样口应在管道水平中心线下半部60°范围内。
另外，QC1对坡口的尺寸检查，必须使用相关的测量工具，不允许用目测或者凭感觉推测。一般要使用焊缝检查尺、游标卡尺等测量工具经行测量。还有要注意：坡口角度允许偏差α±2°30′；式中α：图纸或技术规程中的加工角度，边允许变差为0.5mm。管口表面加工必须符合焊接工艺的要求，不能出现容易产生夹渣的深度划痕。深度划痕指：划痕宽度大于3mm、深度大于2mm、长度大于5mm的加工划痕。加工管道坡口时，管道内壁应加工圆滑，不能有任何会影响焊接后射线检验底片的机加工痕迹，内倒角的过度圈应与焊缝RT检验区域错开。
核电站管道支吊架的设计和安装
核电站管道支吊架的设计和安装发布时间：2022-09-13T03:01:35.621Z 来源：《城镇建设》2022年5卷4月8期作者：王松林[导读] 随着科技的进步和社会能源结构的改变，核电技术得到了进一步的发展和完善，王松林中国核电工程有限公司郑州分公司河南省郑州市 450000摘要：随着科技的进步和社会能源结构的改变，核电技术得到了进一步的发展和完善，对核电站的安全性要求也越来越高。
在核电站中，为了保障核电站的安全，管道系统在核电站中得到了广泛的应用。
管道支吊架的设计和施工对核电设备的安全运行有很大的影响。
文章分析了目前核电站支吊架的分类和使用要点，并对其设计和安装方面进行了有效的改造，希望能对核电站的安全健康发展有所帮助。
关键词：核电站；管道支吊架；设计和安装引言：核电项目建设是国家经济建设的一个重大项目，其支吊架的设计与施工在整个核电项目中占有举足轻重的位置。
支吊架的设计与施工是影响核电站安全运行的重要因素，因此，加强核电站管道支吊架的结构设计和安装工艺技术直接关系到核电站的安全运营。
一、管道支吊架的分类核电站管道支吊架系统通常由承载体、连接件和支撑件组成，承载体承担管道负荷，连接件和支撑件用于限制管道位移、控制管道振动，并按其刚性和作用方向将其划分为两种类型。
1.刚性支吊架刚性支架具有结构简单、可靠、造价低等特点，是管道工程中的理想选择。
其主要内容有：（1）固定支架。
固定支架是最能反映其功能特性的主要因素。
在任意方向上，用来限制管道的直线和角度的位移。
在选择时，要充分考虑对承载力的要求和影响；(2）承重支架。
承重支架因其占地面积较小，它能达到很高的水平位移，是目前应用最广泛的载体。
在管道负载较大或敏感设备进、出时，应考虑管道与装置间的摩擦力；(3）导向支架。
导向支架起引导器的作用，引导在预先确定上的运动，以及限制其他方向的运动；(4）止推支架。
止推支架只能在某一方向上对管道进行线性位移的控制，其作用是防止管道产生较大的变形，从而避免管道对装置产生的应力和扭矩。
核电厂管道支架单元类的选取
核电厂管道支架单元类的选取摘要：基于某核电项目管道系统的支架，借助ANSYS软件探究不同有限元单元类型对支架抗震计算结果的影响，以选取支架计算时所采用的单元类型。
结果表明：对于悬臂支架和L型支架，梁单元计算得出的刚度小于壳单元、实体单元计算得出的刚度；对于Y型支架，梁单元和壳单元计算得出的刚度大于实体单元计算得出的刚度，壳单元计算得出的应力小于实体单元计算得出的应力。
对比管道支架在不同单元类型下的抗震计算结果，为该工况下管道支架单元类型的选取提供依据。
关键词：管道支架有限元单元抗震计算引言核电是一种清洁能源，安全性是核电发展的必要考虑因素。
为保证核电厂的安全运行，需要采用专业力学软件对设备和管道进行计算与评定[1]。
核电厂的管道系统一般分为燃油管道、滑油管道、压缩空气管道和冷却水系统管道[2]。
一个项目的管道支架一般有近千个，对该项目的支架进行抗震计算时往往选择同一种单元类型来建模，而针对不同支架选择同一种单元类型建模会产生计算误差，进而影响支架的计算准确性。
以某核电项目某管道系统的部分支架为例，建立不同单元类型的模型并进行抗震计算，探究不同单元类型对管道支架抗震计算结果的影响，以选取支架计算时所采用的单元类型。
1评定准则与有限元建模1.1评定准则刚度是反映结构变形与力的大小关系的参数。
刚度越大，结构抵抗变形的能力越强。
对于DN80的管道，管道支撑最小刚度值Kp=5000；对于DN100的管道，Kp=9000。
计算最小刚度值KS/Kp≥1时，刚度校核通过；KS/Kp＜1，需要在管道模型中构建型钢并进行计算，当管道强度、管口载荷、支架载荷均满足要求时，刚度校核通过。
本文依据ASME对支架进行力学评定。
对于板壳型支承件的评定，如表1.1所示；对于线性支承件的评定，可参考ASME BPVC-III-2015第1分册NF分卷支承件。
表1.1板壳型支承件应力评定准则1.2有限元建模该核电项目的支架为非标准支架，且均为刚性支架。
电厂管道的弹簧支吊架选型
电厂管道的弹簧支吊架选型摘要：弹簧支吊架选型对管道极为重要，弹簧支吊架在电厂管道系统中的应用十分普遍，它利用弹簧弹性力对管道进行重力支撑，允许一定范围内的管道位移。
本文对电厂管道的弹簧支吊架选型进行了分析。
关键词：电厂管道；弹簧支吊架；选型在电厂管道装置的管道设计时,不仅要考虑满足工艺流程的要求,还要考虑设备、管道及其组成件的受力状况和管道应力分析,以保证装置长周期安全运转。
在管道应力分析中,正确设计弹簧支吊架是一项重要的工作。
弹簧支吊架选型正确,布置合理,不仅使所设计的管系美观,而且能确保管道和设备安全、装置开车成功和长周期运行。
一、弹簧支吊架的分类和功能在电厂的汽水管道设计和安装中,为使管道应力在合理的范围内,常常会选用弹簧支吊架。
表1为弹簧支吊架的不同分类及其应用场合。
电厂管道支吊架一般采用第三代系列整定式弹簧,即:ZH101～ZH120,ZH201～ZH220,ZH301～ZH320,共60种规格;ZH1、ZH2、ZH3弹簧在最大工作荷载下的绝对变形量分别为75、150、225 mm。
表1 弹簧支吊架分类二、弹簧选型理论对弹簧选型存在影响的因素有很多，这里主要对荷重分配、弹簧附加力、glif与CaesarII软件的选择进行简单的分析。
关于荷重分配对弹簧支设计的影响：吊架并不在计算管系基本体系之内，计算管系的基本体系有管道和刚性支吊架。
对于刚性支吊点只能干预其变形条件，弹簧支吊点的支吊力可以通过调节弹簧来人为制定。
虽然荷重能够随意分配，但这只能达到静态力量的平衡和结构变形的目的，却无法做到将荷重进行合理的分配。
吊零分配是按照变形条件来进行荷重分配，需要支吊点所在地管道重量产生的垂直位移为零。
吊零分配加定荷载分配是，一些支吊点所在地管道重量产生的垂直位移为零，还有一些人为增加支吊点定量的荷载。
对定荷支吊点设以恒定值，就能够计算出所有支吊架所分配的荷重。
弹簧附加力的吊零原则是指，管道在冷态到热态弹簧的位移，弹簧支吊架的变化为弹簧的附加力。
管道支吊架的布置规定
管道⽀吊架的布置规定管道⽀吊架的布置规定⼀、总则1. 本通则适⽤于……2. 本通则不适⽤于⾮⾦属管道、有⾊⾦属管道、地下给排⽔管道的布置设计。
3.执⾏本通则时，尚应符合现⾏有关强制性标准规范的规定。
⼆、管道⽀吊架的布置1. ⼀般规定（1）管道⽀吊架应在管道的允许跨距内设置，并符合下列要求：A、靠近设备；B、设在集中荷载附近；C、设在弯管和⼤直径三通式分⽀管附近；D、宜利⽤建筑物、构筑物的梁、柱等设置⽀吊架的⽣根构件；E、设在不妨碍管道与设备的连接和检修的部位。
(2)管道的⽀承点在垂直⽅向⽆位移时可采⽤刚性⽀吊架；有位移时应采⽤可变弹簧⽀吊架。
位移量⼤时应采⽤恒⼒弹簧⽀吊架。
(3)⽔平敷设在⽀架上的有隔热层的管道应设置管托，当管道热胀量超过100mm 时，应选⽤加长管托。
(4)除下列情况外，应采⽤焊接型的管托和管吊：A、管内介质温度等于或⾼于400℃的碳素钢材质的管道；B、输送冷冻介质的管道；C、输送浓碱液的管道；D、合⾦钢材质的管道；E、⽣产中需要经常拆卸检修的管道；F、不易焊接施⼯的管道和不宜与管托、管吊直接焊接的管道。
（5）允许管道有轴向位移，⽽对横向位移需要加以限制时，在下列情况应设置导向⽀架：A、安全阀出⼝的⾼速放空管道和可能产⽣振动的两相流管道；B、横向位移过⼤可能影响邻近管道时，固定⽀架之间的距离过长，可能产⽣横向不稳定时；C、为防⽌法兰和活接头泄漏要求管道不宜有过⼤的横向位移时；D、“Π”型补偿器两侧的管道上应设导向⽀架，其位置距补偿器弯头宜为管道公称直径的40倍；E、导向⽀架不宜设置在靠近弯头和⽀管的连接处。
（6）⽣根于建筑物、构筑物上的⽀吊架，其⽣根点宜设在⽴柱或主梁等承重构架上，⽀架⽣根件焊在需整体热处理设备上时，应向设备专业提出所⽤垫板的条件。
（7）需要限制管道位移量时，应设置限位⽀架。
（8）不得⽤⾼温管道、低温管道、振动管道和蒸汽管道⽀撑其他管道。
（9）直接与设备管⼝相接或靠近设备管⼝的公称直径等于或⼤于150mm的⽔平安装阀门应考虑⽀撑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
核电站工艺管道支吊架的选型和布置研究
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，施工阶段存在工序不合理，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。
标签：支吊架；优化设计；施工工序改进
近年来，我国核电事业高速发展，对核电厂安全要求越来越高。
管道系统在核电厂中被大量使用，支吊架作为管道系统的主要支承元件，是管道系统中的一个重要组成部分。
支吊架的设计（位置、类型）、荷重及热位移对于管道的安全、可靠运行具有非常重要的作用，其性能的好坏、承载是否合理都直接影响管道的使用寿命及安全运行。
本文结合目前核电站支吊架设计、施工中存在的不足，提出了设计优化建议和施工工序的改进方法，为今后核电站支吊架设计、安装提供参考意见。
一、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體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。
二、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。
三、支吊架的设计优化
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成本高，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。
3.3 采用新型组合式支吊架，减少焊接工作量和安装难度
传统支吊架以焊接方式连接，整副支架焊接好后再安装，非常笨重，安装时需多人合作才能完成；而新型支吊架以连接件的方式组合、咬合或啮合支架各部件，安装时只需两人合作即可轻松完成支架安装。
新型组合式支吊架可以工厂标准化生产，现场安装即可，与原始的制作方式相比降低了材料与辅材的损耗，节省了大量的人力成本，提高了工效和施工安全性，减少了对环境的污染。
3.4 借助支吊架系统建模，有效避免碰撞
对于传统的二维设计，主要靠设计人员的手工对比，解决各种碰撞问题。
支吊架与设备、管道、桥架、建筑结构其它管道支吊架之间的碰撞现象时有发生。
以前的三维设计仅将设备、管道、建筑物结构引入三维设计平台，支吊架仅是管道上的一个逻辑点，也无法解决支吊架的碰撞问题。
现场一旦出现这类问题，往往需要调整支吊架位置或安装方式，部分管道需要重新进行应力分析，对所调整的支吊架进行重新设计，既浪费安装材料又影响工程进度。
借助支吊架系统建模软件，通过在核电厂区统一坐标系中输入相关数据可以将支吊架以三维模型形式与设备、管道、桥架、建筑物结构共同搭建在PDMS平台上，通过程序的碰撞检查功能，可以有效避免这类问题的发生，降低设计失误。
参考文献：
[1] 刘国印.管道支吊架设计及注意事项.Value Engineering，第3期，2011.
[2] 刘亚丹.三维支吊架设计在火电厂工程设计中的应用.东北电力技术，第6期，2010
[3] 张晓玲，张伟江.管道支吊架异常原因分析及安装调整.广西电气，第10期，2010。