摘要：综合管廊可实现厂区多类工艺管道和电缆的统一规划和布置，有效避免管线布置混乱和厂区的反复开挖，利于对管廊内管道和设备的定期维护维修。核本文对已建和在建的核电站管廊设计进行总结。
关键词：
设计核电厂管道时，需要依照科学理念以及准确的力学数据对管道进行合理规范的布局。同时，还要根据管道设计原则，防止管道在布局过程中产生交叉和碰撞、管道阀门不紧密、支架生根缺乏合理性及浪费工程材料、延误工期等问题。另外，还需考虑管道施工的安全性，做好防护措施，并对辐射问题提前进行预防。
1核电厂综合管廊和管道设计时的基本原则
（1）禁止本专业的设备设施与其它专业设备设施、其他管道及各种缆线托盘发生磕碰。管道走向位置应与其它设备设施避让开。
（2）在布置全新的管道时，应将新管道和旧管道成排成列铺设，继而有效避免支架生根杂乱。
（3）进行管道设计需要尽量使用标准型管件。
（4）要禁止管件互相之间的直接焊接，便于后续施工的检验，并注意管件之间应保持适当尺寸，避免热应力的叠加。
（5）管道的阀门通常都设置在水平方向的管道上方，通常阀门设置应给提升阀杆及维护检修预留充足空间，在处于特殊位置时应设有维检作业平台。需要特别注意的是对于那些带有较大执行结构的阀门要有相应的支撑设施。
2核电厂综合管廊设计
2.1综合管廊结构设计
通常综合管廊设计成矩形断面，断面尺寸确定前要考虑上游各专业的布置要求。管廊的高度和宽度在满足管线、电缆及其桥架布置空间要求的基础上，还需考虑人员通行、维修和管理便利性。在满足人员通行前提下，可对局部受限地段进行合理压缩。为不影响管廊外其他管线的布置，管廊在地下的高度不宜过大。综合管廊除二个主要出入口外，需设置了逃生口，确保事故情况下（如火灾或管道大破口）人员及时的疏散及消防救援人员的进出，如AP1000核电站的管廊每70m设置一个逃生口。此外，还需设置安装孔作为管廊内管道和桥架安装和维修时施工设备和材料的引入通道。完成安装后，将混凝土的盖板盖在安装孔上。此外综合管廊设计还需结合所处具体位置地质情况以及管廊内、外部荷载（设备荷载、静荷载、活荷载、温度荷载、地震荷载等），管廊物项等级进行结构设计。
2.2综合管廊排水设计
管廊布置有大量水系统管道，如除盐水，工业水，生活水，厂用水及消防水管道等；运行或维修过程中可能出现漏水的情况，为解决该问题，一般将管廊底部设计成3‰纵向坡度、5‰的横向坡度，并在管廊一侧设置纵向坡度为3‰的排水沟，管廊低点处应设置集水坑，以便将积水尽快排入集水坑。集水坑应设置两台潜污泵将集水坑内的积水就近排至雨水排出系统。为防止管道泄漏甚至破裂导致管廊被淹的情况，可在集水坑设置液位报警装置，超过警戒液位时通知运营人员核实并采取应对措施。同时，在管廊和核岛接口处进行防水封堵，降低外部水淹对核岛的影响。
2.3综合管廊消防设计
管廊内如布有大量电缆和托架，有火灾的风险，要考虑进行防火设计，设计火灾自动报警装置。电缆桥架设计时，交叉口处因电缆桥架层数增加，可在不同层的电缆桥架之间增加包裹物或实体隔离，为降低火灾蔓延的可能性。综合管廊内的电缆鱼阻燃应符合国家现行标准《电力工程电缆设计规范》GB50217。
2.4综合管廊通风设计
由于管廊的主体都埋设在地下，不利于空气顺畅流通，为保证管廊内环境和人员安全，管廊宜采用自然进风和机械排风相结合的通风方式，从而实现通风、散热，换气的要求，保证在夏季温度≤40℃，冬季温度≥5℃。
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3核电厂管道设计
3.1管道施工图设计
管道施工图设为施工单位的执行图纸，供安装公司进行管道加工预制及现场安装管道使用，是安装公司在安装交工前进行管道安装的符合性检查及试验的依据。是根据系统流程图，管道清单、管道等级表、管道布置图对新增管道的细化设计，包括管道及其所有零部件的相关尺寸、位置、标高、规格型号、等级，连接方式，加工与安装要求等，并附有所需材料明细表及管道特殊部件表。
通过查找所连接的设备及管线来确定的此管段的起点位置，再结合管道布置图初步设计出管道的走向，然后设计支吊架的位置和功能。
3.2支架的设计
支吊架对管道起支承、限位和固定作用，保证管道和设备长期安全运行。在选用支吊架时应尽量采用标准零部件。管道支吊架的设置，一般根据管径、管道走向、阀门和管件位置，以及可生根的部位等因素综合确定，设置时应考虑下列要求：
1）支架间距要求
根据管道的技术参数（如管道管径、介质）确定支吊架间最大间距，以防止管道因各种载荷产生过应力。在水平管道上的支吊架应控制一定的间距，以防止管道产生过大的弯曲应力、剪应力以及弯曲挠度；垂直管道上的支吊架也要控制间距，以防止管道因各种载荷组合产生的过应力；对于容易产生振动的管道也需控制间距，以调整管道的固有频率。最终间距必须以力学计算结果为准。
2）支架生根条件
支架设置并非严格按推荐的间距定位，要充分考虑厂房土建结构是否适合支吊架生根，以及是否会给附近管道、设备、通道、和其它工种带来干扰、碰撞。当条件限制时，可适当缩小或放大间距，最终均以管道系统力学应力计算结果为准。小管道的支架生根通常优先考虑借助大支架，即与大管道支架共架的方式，也可以在土建结构墙、楼板、钢结构生根。综合以上因素，新增管线在布置时尽量与现有管线成排布置，以借用原有支架形成共架，减少支架生根；原有管道在支架设计时已通过力学计算，新增管道与原有管道类型及走向基本相同，其支架在设计时参考原有管道支架类型，在相应位置增加原有管道支架的共架支架。初步确定支吊架后完善管道三维制作图。
支吊架图用于表示支吊架的组成形式、生根方式、与所支承管道的相互关系等，是供安装公司进行管道支吊架的加工、预制及现场安装使用的，在支吊架图中应提供支吊架所有特殊零部件加工的详细尺寸及制造与安装要求。
3）抗腐蚀设计
（1）对管路设备解体检修过程中，对管路采用氮气而非水进行冲洗。若采用水进行冲洗，可能会造成管线局部积水，浓硫酸发生稀释，对碳钢腐蚀加快；（2）对连接法兰及垫片进行合理选材并对防泄漏结构进行设计。对浓硫酸介质应采用聚四氟乙稀垫片，采用耐酸橡皮缠绕在法兰外围，再用扁铁或买抱箍扎紧，防止酸从法兰处泄漏，直接伤到操作人员；（3）严格控制浓硫酸管路系统的外部环境温度，避免太阳光照直接照射罐体，罐体表面应涂浅色面漆。同时，可以考虑增设空调系统，避免环境温度过高。
3.3力学计算
在初步阶段，要先对核电厂的管道走向、支架位置和支架布置方式进行确定，而后需要对管道的整体系统开展力学计算验证，检测管道的承载、支架的支撑是否达到了相关数据的标准。如果管道和支架各方面都达到了规定数据和参数标准，要及时进行记录，同时标明支吊架、支架的位置以及两者布局的方式。如果管道和支架各方面没有达到规定的参数和数据标准，就要对管道和支架的位置进行重新定位，找准最佳的位置点以及方式，然后再次进行验证，直到两者参数达到规定的标准，才能进行下一步工作。避免因此造成安全隐患以及产生不必要的返工和加大成本。
结语
总之，核电厂管道在设计的过程中，需要依照科学理念进行规范性的布置，遵循管道设计的相关原则，避免管道发生碰撞、阀门安装不紧密、支架生根不合理与浪费资源的现象，同时还需要考虑到安全性问题，预防核辐射问题。管道布置设计具有反复性、需持续改善的特点，通过力学计算规范管道布置的最终结果，工作人员的设计要尽力满足核电生产的要求。
参考文献：
[1]王野。浅谈核电站管道设计的模块化施工技术。[J]电力建设。2014.5（2）11-19
[2]李健华。核电站管道设计的主要特点分析。[J]电力建设。2013.6（9）27-33
论文作者:李芳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
标签：管道论文; 支架论文; 吊架论文; 核电厂论文; 间距论文; 荷载论文; 位置论文; 《电力设备》2017年第35期论文;