核电厂管道系统振动分析与应用

某核电厂管壳式换热器流致振动分析苏鸿;罗重奎;刘星;彭磊【摘要】为查找某核电厂疏水冷却器(管壳式换热器)换热管断裂的原因,本文采用ANSYS软件对换热管进行建模,确定管束的自振频率,利用TEMA标准计算换热管束的卡门漩涡脱落频率、临界流速及振幅.通过自振频率与卡门漩涡脱落频率对比及实际流速与横流流速的对比判定,确定了卡门漩涡脱落及流体弹性不稳定是导致疏水冷却器换热管束断裂的根本原因.提出针对性的解决措施,其成果对于核电站管壳式换热器的安全运行有借鉴意义.%In order to find the reasons of the tube bundle fracture in a nuclear power plant's drain cooler (a shell and tube heat exchanger),establishes a pipe model to determine the natural frequency of the tube bundle by ANSYS,and determines the vortex shedding frequency,the critical flow velocity and vibration amplitude according to TEMA standards.The study finds that the vortex shedding and fluid elastic instability are the root causes of the tube bundle fracture by comparing the natural frequency of vibration with the vortex shedding frequency and comparing the actual flow velocity with the critical flow velocity.A series of specific countermeasures is provided.The achievements obtained can provide safe operating of heat exchengers in nuclear power plants.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】5页(P527-531)【关键词】管壳式换热器;自振频率;卡门漩涡;流体弹性不稳定;振幅【作者】苏鸿;罗重奎;刘星;彭磊【作者单位】深圳中广核工程设计有限公司,广东深圳518057;深圳中广核工程设计有限公司,广东深圳518057;深圳中广核工程设计有限公司,广东深圳518057;深圳中广核工程设计有限公司,广东深圳518057【正文语种】中文【中图分类】TK172管壳式换热器作为一种换热设备广泛用于核电厂，是热力循环的重要设备。

核电厂STR疏水管道振动分析及改造金云【期刊名称】《《电力安全技术》》【年(卷),期】2019(021)010【总页数】4页(P67-70)【关键词】疏水管道; 调节阀; 管道振动; 蒸汽转换器系统【作者】金云【作者单位】深圳中广核工程设计有限公司广东深圳 518100【正文语种】中文【中图分类】TM623.70 引言核电蒸汽转换器系统(steam transformer system，STR)疏水管道一直存在振动高的问题，具体表现为：当STR投运初期或低负荷运行时，控制STR疏水箱液位的调节阀在较低开度间频繁启闭，期间疏水管道便发生剧烈振动。

该振动曾多次造成阀门泄漏、管道裂纹、调节装置损坏等事故，严重威胁机组安全运行。

因此，需对管道振动的原因进行分析，并提出合理可行的改造方案。

1 管道振动机理管道及其支吊架和与之相连接的设备、阀门、孔板、三通、法兰等管路元件构成了一个复杂的机械结构管系，当该管系遇到激振力时便会发生振动。

激振力一般分为来自管系外和来自管系内两大类，管系外激振力主要来自与管道相连的设备振动、风载荷和地震载荷等；管系内激振力主要由管道内部流体的不稳定流动引起，一般发生在弯头、阀门等元件处，这是管道系统振动的主要诱因。

当激振力的频率等于或接近管道固有频率时将引起共振，严重影响管道系统的正常运行。

研究管道振动时需考虑两个方面：管道结构系统和流体系统。

前者从管系结构的角度研究管道、支吊架及与管道相连接的设备(如泵、阀、孔板)对流体产生的振动或激振力的响应；后者从介质的角度研究流体及其流动状态和规律对管系结构的激发作用。

2 管道振动原因分析根据现场反馈，振动发生在调节阀所在的管道，且振动的发生与用户的需求量有关，当用户需求量较大时，产生的疏水量较大，调节阀开度在10 %以上，此时管道基本不振动；当用户需求量较小时，产生的疏水量较小，调节阀开度在10 %以下，同时阀门频繁启闭，管道振动较大。

核电厂工艺系统管道振动测量与评价方法作者：林黎明杨中敏来源：《装饰装修天地》2020年第22期摘 ; ;要：倘若核电厂的管道处在高振动水平的恶劣状况下运行，那么它的焊缝等危险截面就将会产生非常大的安全隐患，与此同时，在管道振动的情况下，小支管、安装的阀门等多个部位都将遭受不利影响。

在核电厂之内，工艺系统管道的完整性是最为重要的，它是核电厂得以顺利运行的关键所在。

怎样才能够针对于核电厂工艺系统管道的振动实施有效的测量与评价，是现现阶段相关技术人员必须要高度重视的问题。

为此，本文结合实践经验，对核电厂工艺系统管道振动的测量与评价方法展开了探讨，希望能够为相关人员的工作提供参考与借鉴。

关键词：核电厂;管道振动;测量;评价方法1 ;引言在核电厂当中，工艺管道系统的完整与否，将会对整个核电厂的生产运行造成直接影响，因此，怎样才可以实施科学、有效的管道振动测量与评价工作，是当前相关技术人员所重点关注的问题。

相较于旋转机械而言，管道振动的测量与评价方法是完全不同的，除了表现在测点选取、数据处理等方面的差异外，因为每一条管道都于结构、介质以及工况等方面有很大的不同，因此，管道振动并不具备统一规范的评价标准，评价的数值往往会在不同的管道中有不同的表现。

2 ;管道振动测量通过传感器来对管道振动的信号进行拾取。

能够用以对管道振动测量的传感器类型包括了：位移传感器、速度传感器以及加速度传感器等。

具体来看，在实际应用当中，加速度传感器由于动态线性有着范围宽、质量小、抗干扰能力强以及耐用可靠等的优点，所以在管道振动的测量当中的应用范围非常广泛。

管道振动原始信号在经过信号放大、抗混滤波、模数转换等的信号处理之后，将被送入到振动数据采集系统，在经过滤波、积分、快速傅里叶变换处理以后，就能够获取到管道振动速度峰值和振动频谱。

3 ;管道振动评价管道振动测量结果评价依据ASME OM-S/G-2000第3篇《核电厂管系预运行和初始起动时的振动试验要求》规范中的标准速度。

核电厂抗震设计规范1. 引言核电厂是一种重要的能源设施，其安全性和可靠性至关重要。

抗震设计是保障核电厂运行安全的重要措施之一。

本文档旨在制定核电厂抗震设计规范，以确保核电厂在地震发生时能够安全稳定地运行。

2. 设计目标核电厂抗震设计的目标是保证设施在地震发生时不受到破坏，并确保其功能不受影响。

具体设计目标包括：•核电厂主要设施的稳定性和完整性保持，不发生结构崩塌。

•确保核电厂的安全系统能够正常工作并保障人员安全。

•减少地震对核电厂运行的影响，并确保系统能够恢复正常操作。

3. 设计基准核电厂抗震设计应基于地震工程学的原理和规范。

设计应参考国家和国际标准，如国家地震设计标准和核电行业的技术规范。

设计基准应包括以下内容：•设计地震烈度等级和频谱加速度值。

•核电厂的基本设计参数，如结构类型、高度、质量等。

•地震作用分析的方法和准则。

4. 设计原则核电厂抗震设计应遵循以下原则：•结构强度应满足设计基准，能够承受设计地震作用。

•结构应具备良好的变形能力和抗震能力，能够吸收地震能量。

•设备和管道系统应考虑地震作用对其的影响，采取相应的加固和抗震措施。

•系统的复杂性和可靠性要求应考虑到地震作用。

•人员疏散和安全系统应具备抗震能力。

5. 设计要求在设计核电厂抗震能力时，应满足以下要求：5.1 结构设计要求•结构设计应满足承载能力和刚度要求，确保结构的安全性和稳定性。

•结构应采用合理的构件和连接方式，以保证结构的整体性和稳定性。

•结构材料的选择和使用要符合相关标准和规范。

5.2 设备和管道系统要求•设备和管道系统应设计为能够抵御地震力量的稳定结构。

•设备和管道系统应采用适当的加固和隔震措施，以减少地震对其的影响。

5.3 人员疏散和安全系统要求•核电厂应设置合理的疏散通道和紧急出口，确保人员在地震发生时能够安全疏散。

•安全系统应具备自动启动和动力供应的能力，确保核电厂的安全工作。

5.4 抗震设备要求•核电厂应配备防震设备，如隔震台、减震器等，以减少地震对设备和结构的影响。

163核电厂常规岛工艺管道振动改善研究文/杨中敏、程宝举 浙江科路核工程服务有限公司 江苏连云港 222000【摘要】在核电厂的常规岛工艺管道方面，我国绝大多数所选择的都是柔性设计，在这样的设计下，容易造成管道在管道内流体的不稳定，进而出现振动的现象。

因此，必须要针对于常规岛管道工艺实施深入的分析，结合实际情况，对其振动的现象进行改善，从而确保核电厂运行的安全性与稳定性。

【关键词】核电厂；常规岛；工艺管道；振动改善1、引言在核电厂常规岛当中，许多管道工艺都是柔性设计以 非抗震类型的，在设计的过程当中，为了尽可能的不限制管道在正常运行过程中的热膨胀，管道支持大都选择了弹簧吊架。

在这样的柔性设计之下，管道在水平放线以 垂直方向都缺乏足够的刚度，很容易由于管内流体的不稳定而产生不稳定的振动现象。

基于此，本文结合了核电厂常规岛的工艺管道中的问题，根据实际情况，提出了切实可行的振动改善措施，希望能够为核电厂的正常运行带来帮助。

2、核电厂常规岛管道改造的理论依据2.1管道振动原因通过实践能够发现，导致核电厂常规岛产生振动的原因主要包括：其一，管道自身的柔性设计和管道布置导致支架难以进行正常的选型以 布置，由于钢管缺乏足够的刚度倘若出现了干扰的情况，那么就会出现振动现象；其二，由于管道当中的 质处在高温高压的状态下，并且缺乏稳定性，这就致使管道产生振动的几率大大提高，其主要表现在管内饱和蒸汽与管道变向 管径缩放的过程中出现的不稳定流体，还包括了运行过程当中自身的繁琐 被节流孔设计致使的不正当使用，这也是现阶段核电站常规岛工艺管道出现振动的主要诱发因素。

在实际应用当中，管道之所以会产生振动的现象，主要就是由于管道当中流体的不稳定性、管系自身工艺柔性设计等的相关原因而造成的。

利用支架应力和管道应力的计算来针对其展开分析，要想实现对振动的有效改善，就需要在确保原有管道布置不出现变化的情况下，利用对支架选型与布置位置的改变，来达到降低管道振动频率的目的，这也是应用较为广泛的一种方法，虽然在管道当中存在流体扰动干扰，但这样的扰动载荷通常都并不大，只需要管道本身具备足够的刚度，那么就能够对这部分载荷进行的有效的抵御，而不会因此而出现较大的振动。

核电厂抗震系统的耦合性分析姚伟达;廖剑晖;张明;姚彦贵【摘要】核电厂设施是由构筑物、管系、设备和部件(SSCs)等组成的十分复杂的系统,抗震Ⅰ类设施的抗震设计分析是在安全停堆地震(SSE)设计基准事故下确保核电厂安全的重要措施之一.为了将核电厂中复杂的构筑物、系统、部件的抗震分析开展得全面、可靠又深入,最有效和通用的方法是在抗震分析中将整个构筑物、系统、部件合理地分解成若干抗震主系统和子系统.本文从将主、子系统简化为二自由度的基本振动原理出发,论证主、子系统解耦的条件,证实了美国核管会安全分析报告标准审查大纲3.7.2中提出解耦条件的依据.同时又论证了耦合系统中将子系统独立解耦并进行抗震分析时所必须满足的必要条件.本文的结论可为核电厂抗震设计分析工程师以及安全评审人员提供一个重要的设计分析及评审依据.【期刊名称】《核安全》【年(卷),期】2015(014)002【总页数】8页(P87-94)【关键词】核电厂;抗震系统;抗震分析;耦合与解耦【作者】姚伟达;廖剑晖;张明;姚彦贵【作者单位】上海核工程研究设计院,上海200233;上海核工程研究设计院,上海200233;上海核工程研究设计院,上海200233;上海核工程研究设计院,上海200233【正文语种】中文【中图分类】TL35核电厂设施是由构筑物、管系、设备和部件（SSCs）等组成的十分复杂的系统，抗震I类构筑物、系统、部件抗震设计分析是在核电厂安全停堆地震（SSE）设计基准事故下确保核电厂安全的重要措施之一［1，2，3］。

为了将核电厂复杂的构筑物、系统、部件抗震分析进行得全面、可靠又深入细致，最有效和通用的方法是在抗震分析中将整个构筑物、系统、部件合理地分解成若干抗震主系统，而一个主系统可能包含若干个子系统，子系统中又可能包含更多更小的子系统。

只有这样，才能较详细地对分解后的各个子系统（某些设备和部件）进行抗震鉴定（试验或分析）。

众所周知，核电厂核岛安全壳、内件与主冷却剂回路组成的结构模型属于典型的抗震耦合系统［4，5，6］（如图1～图2所示）。

探究核电厂调试期间管道振动测量摘要：根据美国机械工程师协会（ASME）规范要求，核电厂在预运行试验及初始启动试验（调试阶段）期间需对核级的管道进行振动测量。

基于此；本文探究核电厂调试期间管道振动测量。

关键词：核电厂；调试；管道振动测量一、工作流程探讨与改进基于运行因素考虑，对反应堆冷却剂系统（RCP）管道应仔细评审，考虑到安全因素，还应对核电厂专设安全设施、一回路主要辅助系统以及放射性废物处理系统管道进行振动评价。

各系统需进行振动评价的管系应包括核1、2、3级管系和损坏能使抗震Ⅰ类设备功能降低到不可接受水平的高能管系以及核电厂实际发现的过量振动管系。

管道振动归因于其受动载荷的激励，一般由机械振动和管内流体脉动压力引起，后者是管道振动的主要原因。

机械振动与系统中机器或泵的振动有关，而管内流体脉动压力原因则更复杂，管道弯头、变径管、三通等都会引起压力脉动。

ASMEOM-S/GPart3指出泵、阀和热交换器等敏感设备的振动会影响其可运行性和结构性能，故应仔细评审。

基于此，在选择振动测点时应充分考虑关键设备进出口两端管线。

选定关键设备后，应根据管道三维制作图及支架制作图选取振动测点。

振动测点应选在管道最大位移点，通常该点也是最大速度点，但要考虑到施工过程中三维制作图和支架制作图可能存在变更，以及测点位置是否可达，要对测点进行现场核实。

参照ASMEOM-S/G-2000Part3对管道稳态振动和瞬态振动各分成3个组进行测量。

管道稳态振动和瞬态振动测量的验收准则有所差异，但鉴定程序基本一致。

振动测量可与相应系统调试同步进行；在典型的试验工况或流量下进行振动测量，同时尽可能测量稀有工况或稀有流量下的振动。

待管道流量稳定后进行信号采集，最大振动速度或位移从实测速度或位移时域信号中得到，记录讯号应确保有足够长的持续时间，以保证统计精度及得到该测点最大振动速度值。

大多数核级管道的最佳振动参数是速度，因为它是反映振动能量的参数。

核电厂常规岛工艺管道振动改善路径的实例研究杨宏飞;阳汾泉;黄伟【摘要】在核电厂常规岛工艺管道方面,我国目前大部分采用的都是柔性设计,导致管道中流体较不稳定,容易产生振动.所以要对常规导管道工艺进行深入的改善,可以通过下文中的方案实现.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】3页(P161-162,178)【关键词】核电厂;常规岛工艺管道振动;改善路径【作者】杨宏飞;阳汾泉;黄伟【作者单位】台山核电合营有限公司,广东台山529228;台山核电合营有限公司,广东台山529228;台山核电合营有限公司,广东台山529228【正文语种】中文【中图分类】TM623.1因为核电厂常规岛的大部分管道工艺都是属于柔性设计和非抗震类型的，所以就导致了管道不仅在水平方向和垂直方向的刚度都非常低，本文以某个核电厂的常规岛主蒸汽管道至除氧器加热管振动改造为例，提出下列方案来进行改善。

常规岛管道震动的原因一般有两个：第一个是因为自身管道的设计和布置完全干扰并导致支架无法进行正常的选型和布置，因为钢管的刚度太低，一旦发生干扰就会出现振动；第二点是因为管道内的介质处于高温高压状态且不稳定，从而导致管道容易出现振动（主要表现在管内饱和蒸汽在管道变向和管径缩放时产生的不稳定流体，以及运行过程中自身的繁琐和被节流孔设计导致的不正当使用）这是常规岛工艺管道震动的诱发因素。

管道的振动是因为管道内流体不稳定，以及管系自身工艺柔性设计的相关原因导致。

通过支架应力及管道盈利的计算对其进行分析，要改善的是在不改变原有管道布置的前提下，通过改变支架的选型和布置位置来减少管道震动，此是较为常用的办法，提高管道的刚度反而会增加成本且减震效果不理想。

在之前的管道改造中，一般采取的是三种方法，这三种方法各有好处和弊端，三种方法分别是：第一种是在管道振动比较大的地方直接建设布置刚性进行支持，此种方式虽然可以在短时间内稳定，但是长期运行会造成安全隐患，因为将支架添加到所进行管道应力分析的位置，有可能就造成原有支架和现有支架的载荷过高；第二种方法是增添阻尼器，这样虽然可以降低设计量，从而对其改善，但是耗费的金钱经费实在太多了[1]；第三个办法是修改自身工艺流程和管道的布置。