核电站辅助给水系统M27分区工艺布置设计

1、    核电站辅助给水系统m27分区工艺布置设计    苏应斌王帅赫荣辉唐涌涛黄伟【摘 要】本文针对参考电站asg系统汽轮机厂房8m27区域设备管道布置较为混乱，人员操作、检修可达性差等问题，在宁德核电一期等项目设计过程中，依据相关布置原则，基于pdms三维平台，对m27分区设备和管道工艺布置进行全新设计，并运用专业软件对工艺管道进行力学评价。新布置方案已成功应用于已经商运的宁德、阳江等核电工程中。【关键词】辅助给水系统；9asg；工艺布置0 概述辅助给水系统（asg）属于专设安全设施之一，其安全作用是在主给水系统的任何一个环节发生故障时，作为应急手段向

2、蒸汽发生器二次侧供水。它由两大部分组成：分属各个机组的部分（1asg和2asg）和两个机组共用的部分（9asg），其中9asg部分设备管道布置于常规岛汽轮机厂房（mx）中主蒸汽防甩击钢结构所在的m27分区。在宁德核电一期工程asg系统工艺布置设计中，参考电站8m27区域8asg设备管道布置较为混乱，人员操作、检修可达性差，此外，土建钢结构设计方对m27分区所在的主蒸汽防甩击钢结构进行了较大设计修改，基于上述原因，需对本工程9asg设备和管道工艺布置进行全新设计。1 工艺流程简介1asg系统中两个机组共用的设备（9asg）是一套除氧装置，包括1台除氧器（001dz），两台循环泵（005po和00

3、6po），1台再生热交换器（001ex），加热用蒸汽冷凝水贮存罐（002ba）及冷却器（001rf）。工艺流程如图1所示，两台100%流量的除氧给水泵分别由两台机组360v交流应急电源系统供电，正常情况下一台工作，另一台备用。由常规岛除盐水分配系统（ser）或核岛除盐水分配系统（sed）来的除盐水，通过再生热交换器（001ex）初步加热后进入除氧器（001dz）内进行除氧处理，分别供给asg和rea水箱。除氧器内的水由循环泵抽出经160vd分配，在001ex冷却后供给1asg001ba、2asg001ba或rea水箱，或者回除氧器循环加热、除氧。asg001ba的水也可由循环泵006po驱动，

4、通过165vd、166vd、153vd和001ex，进入除氧器进行再处理。图1 9asg部分工艺流程图2 布置设计2.1 参考电站布置存在的问题在参考电站布置中，将主要设备两台循环泵（005po、006po）、再生热交换器（001ex）布置在了0.000m设备管道布置区域的中心，导致后期在设备周边布置仪表和管线后，设备操作和检修通道不通畅。此外，部分阀门操作、检修可达性差，如166vd、153vd布置在于2.4m标高处，164vd、167vd、172vd、173vd等阀门过于靠近防甩击钢结构立柱和斜梁，造成人员操作、检修可达性差。此外，部分管道未考虑分层布置，支吊架结构复杂，同时后期安装公司负

5、责的仪表管布置占用了预留空间，造成原本狭窄的人员通道更不通畅。2.2 布置原则在设备（泵和阀门）的布置应满足通用要求（如应充分满足泵的有效净正吸入压头）的基础上，应依据mx厂房空间规划，充分考虑设备、管道和阀门的安装、在役检查和维修、设备拆除等方面的可达性和可操作性空间要求。具体按如下布置要求（不局限于下述要求，仅举例说明）进行布置：（1）除氧器安装高度和下水管管径的选择及布置应进行计算，以满足给水泵（或前置泵）所需汽蚀余量的要求；（2）设备管道布置应结合汽轮机厂房设备及建筑情况进行，设备方位和管道走向宜与厂房轴线一致；（3）水平管道交叉较多的位置，宜按管道的走向划定纵横走向的标高范围，将管道

6、分层布置；（4）管道与墙、梁、柱及设备之间的净空距离要合理，便于保温、检修；（5）布置于地面上的管道与地面之间的净空距离，应符合有关规定；（6）管道的布置，应保证支吊架的生根结构、拉杆与管子保温层不致相碰。2.3 设备管道布置根据常规岛总体规划，9asg系统设备和管道布置在1mx厂房西南角的m27区域（东、西方向位于2/a轴与5.1/a轴范围内，南、北方向位于2/1轴和1/3轴范围内），该区域位于主蒸汽防甩击钢结构范围内，钢结构共有三层，标高分别为+6.200m、+11.200m和+16.170m。本项目基于pdms三维平台进行布置，首先依据外部接口提资建立了mx厂房主蒸汽防甩击钢结构三维模型

7、。在此基础上，重新对设备和管道进行合理规划和布置，以消除参考电站布置中存在的问题。为实现系统功能，并考虑设备吊装、检修可达性、系统接口位置尽量集中等因素，将主要设备按如下方式布置：除氧器（001dz）为立式筒体设备，为便于安装和支承，将其布置于+11.200m平台上，设备两侧支耳分别固定于两侧钢梁上。将该设备布置于高位，可充分满足循环泵的有效净正吸入压头。依据工艺流程，将冷凝水贮存罐（002ba）布置于+6.200m平台上。此外，将两台循环泵（005po和006po），再生热交换器（001ex），冷却器（001rf）布置于±0.000m地面。以±0.000m层设备和管道布置

8、为例，主要设备布置于4.2/a轴与3.1/a轴之间靠近西侧（不同设备间留出约2.5m宽的检修空间），东侧留出约2.5m宽的通道，将相关管道、阀门集中有序布置于1.2/a轴与3.1/a轴之间，同时将所有与外单位管道接口位置集中布置于该区域南侧。通过全新规划，为设备、管道、阀门的操作、检修提供了充足空间，如图2。2.4 管道支吊架三维辅助设计在三维平台中进行了9m27区域所有管道支吊架的三维模型搭建（如图3），此项工作与管道力学评价并行，并同时进行三维碰撞检查，确保各物项之间互不干涉。相比之前纯二维制图，该方法有效地提高了图纸质量，在现场安装过程中，设计变更和现场澄清数量得到了很好地控制。图3 管

9、道支吊架三维模型3 应力分析3.1 管道应力评定准则和材料性能该区域管道符合asme b31.1动力管道规范适用范围，因此该区域管道按照asme b31.1-2004进行应力分析评定。（1）管道元件一次应力（由持续载荷引起的应力）需满足方程104.8.1（11b）的要求。（2）管道元件二次应力（热膨胀应力范围）需满足方程104.8.3（13b）的要求。（3）管道材料性力学能取自asme b31.1-2004，强制性附录a。各符号含义见asme b31.1-2004。3.2 分析方法和结果管道分析采用triflex v3.3.1专业应力分析软件，该软件由美国aaa-psi公司在1971年推出，广泛应用于化工、石油、电力等行业。以设备管嘴和与外部接口单位（广东电力研究设计院）管道接口为分析解耦边界，本区域管道通过6个管道分析模型完成应力分析计算。通过分析与布置工作相互反馈，最终使管道一次应力和二次应力计算值均在许用范围内，各设备接管嘴承受的最大推力和推力矩均在允许值范围内，部分分析结果见表1和表2。4 小结针对参考电站布置存在设备检修可达性较差，人员通道不通畅等问题，加之本项目主蒸汽防甩击钢结构相比参考电站进行了重新设计，在宁德核电一期工程设计中，对9asg系统设备和管道进行全新布置。新布置基于pdms三维平台进行，在充分理解工艺流程和相关布置原则的基础上，对设备和管道布置进行