摘要：本文结合某在役核电工程HOOK UP设计，对压水堆核电仪表HOOK UP设计进行简要分析。对于核电站中的该设计的产生原因以及设计过程加以分析，对设计中需要注意的事项进行概括，为日后的核电站仪表HOOK UP设计提供必要的参考与借鉴。
关键词：HOOK UP；仪表；核电；
引言
过程仪表为核电站运行人员提供重要的运行参数，对核电站安全运行起着重要作用。核电厂内存在大量的仪表管线，负责监测流量，压力等机组状态信息。根据经验反馈，已发生过多起热胀或振动原因导致仪表管线断裂事件，直接影响到了核电厂的安全性和经济效益。为了避免仪表受被测量管道或设备的热膨胀及地震带来的振动影响，需利用仪表管敷设设计吸收被测量管道或设备的热膨胀及振动导致的位移，这种特殊的仪表管敷设详细设计称之为HOOK UP设计。HOOK UP设计不仅仅要有具体的施工图图纸设计，还必须有与之匹配的力学计算依据。
1 仪表管线基本构成
仪表管线通常是接在上游工艺管线上，界限是一次隔离阀，也称为根阀。隔离阀之前的管线由上游工艺专业负责设计。仪表管线主要由仪表管、管件、二次阀组成，从根阀开始到仪表结束。
2 核电仪表管线设计
核电厂仪表管线施工区别于工艺管道的按照管道三维制作图施工。仪表管布置设计到现场施工，基本的流程是设计方提供初步的敷设路径，施工方测量管道安装的位置，按现场情况合理安排，避开有碍检修、易受机械损伤、腐蚀、振动及影响测量之处。配管不强求集中，但应整齐、美观、固定牢固，尽量少煨弯和交叉，在满足测量的要求下，按最短的路径敷设。
在核电管道设计中一部分管道必须进行应力分析和计算的，而对于管径小、管道长度短、常温常压、非易燃易爆或有毒介质、不连接动设备或不产生振动的管道一般不需要进行应力分析计算。核电仪表设计现行并没有将可能产生热位移和振动的情况进行特殊设计，只是按照通用布置规则敷设并设置支架，没有力学计算验证是否满足应力分析要求。
3 HOOK UP设计
核电站仪表管线众多，并不是所有的仪表管线都要进行特殊敷设设计。开展HOOK UP设计之前首先要分析判断哪些仪表管线会受所连接的主工艺系统和设备位移的影响，然后再对会受影响的仪表管线进行特殊的敷设设计。HOOK UP设计也不表示要对仪表管整根管线进行特殊敷设设计，仅仅是对根阀之后到仪表管线上第一个CB（紧固）功能支架之间的管道进行设计。由于仪表管线管径都比较小，力学计算分界可以通过CB功能支架进行分界，HOOK UP设计以CB功能支架分界表示热膨胀及振动位移已在支架前仪表管线的设计中吸收，确保了CB支架后仪表管线的功能不会受位移影响，CB支架后的仪表管线按照仪表管线通用布置规则布置即可。
HOOK UP设计主要包含两大块内容：a、判断哪些仪表管线需要HOOK UP设计；b、仪表管敷设详细设计。
3.1 HOOK UP设计判定
判断仪表管线是否做HOOK UP设计主要分三个阶段。
第一阶段：根据上游管线与仪表管线的计算分界进行判定。
对于仪表管线的上游管线出版力学计算报告，且在力学计算分析中仪表管线不能与上游管线解耦的情况。由于不能与上游管线解耦，因此上游管线在设计和力学计算的时候，需要把部分仪表管线一并设计计算，并在仪表管线上增加紧固支架实现计算分界，为了保证工艺管道力学报告的完整性和准确性，这部分工艺设计已经设计计算的仪表管需要按照施工图图纸施工。
由于分工的不同，这部分仪表管工艺设计方虽然布置设计和计算都已完成，但并不对该段仪表管线出版图纸，所以该段管线需要按照计算报告中的敷设设计方案出版HOOK UP图。
第二阶段：通过根阀前管段是否有CB支架进行判断。
通过根阀前管段是否有CB支架主要就是为了分析证明工艺系统或设备的位移是否可以忽略。
1)若根阀前管段有CB支架，且该CB支架生根在固定结构上，则表示主管道或者设备的热膨胀及振动位移已在工艺管道设计中吸收。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于CB支架约束管道X，Y，Z 3个方向，且一般根阀前管段都比较短，仪表与根阀的接口处X，Y，Z 3个方向的位移会很小基本可以忽略。仪表管段也就不会受上游管线热膨胀及振动的影响，不需要进行HOOK UP设计。
2)若根阀前管段有CB支架，该CB支架生根在主管道或者设备上，随主管道或设备一起移动，则需要根据第三阶段来进行判断。
3)若根阀前管段无CB支架，则需要根据第三阶段来进行判断。
第三阶段：根据力学计算报告中的热膨胀位移及管道抗震相关数据来判断是否需要HOOK UP设计。
管道受热后不仅膨胀伸长，同时产生巨大的热应力。当管道热膨胀伸长受到阻碍时，过大的热应力能使管道金属达到疲劳极限，造成破坏而生成裂纹。
根据仪表的功能等级及地震等级查找力学报告中相关上游管线根阀处的热膨胀位移，如非核级仪表只需要查看正常工况下的热膨胀位移，抗震仪表需要查看正常工况和地震工况下的热膨胀位移，核级仪表需要查看所有工况下的热膨胀位移。在X，Y，Z任何一个方向位移大于或等于2mm（台山经验数据）则需要做HOOK UP设计。
热膨胀位移若小于2mm则需要根据地震主管道的振动频率等相关数据对仪表管进行计算验证，验证通过则不需要进行HOOK UP设计。验证不通过则需要进行HOOK UP设计。
3.2 HOOK UP敷设设计
HOOK UP敷设设计就是为防止管道因热胀冷缩、管道支撑或端点附加位移造成应力问题，可在管道设计中添加相应的弯曲布置，如L型，π型或环形弯，其在管道设计中可以极大的削弱因管道膨胀等产生的管道端部推力。保证仪表管线有足够的灵活度来承受工艺系统或者设备的位移。
HOOK UP设计出图可以采用两种方式，一种是标准图+HOOK UP管线清单模式，一种是每张HOOK UP图单独出图的模式。
1）标准图+HOOK UP管线清单模式
标准图一般采用仪表管环状敷设。利用调节环的直径（d），环与环之间距离（t）及环的数量（n），3个因素来吸收不同程度的位移（Δx）。根据调节3个因素的大小，设计多种标准图，每种吸收不同程度的位移，以供选择。根据工艺管线的计算报告中的热膨胀位移，从标准图集中选择能够吸收这段热膨胀位移的标准图。HOOK UP管线清单主要是用以匹配仪表管线和仪表管线适合的标准图选型。
标准图+HOOK UP管线清单模式出图量少，需设计方做的工作较少；环状的占空间小，相同的空间能吸收的位移要大一些。但是这种HOOK UP环形敷设只能放在竖直管道上，制造要求高，不利于现场施工，使用管道材料也较多。
2）每张HOOK UP图单独出图的模式
HOOK UP设计单独出图就是一对一的敷设设计。这种出图方式类似于工艺管道设计模式。利用管道布置自身的长度，弯曲和扭转产生的变形来吸收热位移，以增大管道的柔性。根据被测量管线的热膨胀位移推算出X，Y，Z三个方向仪表管敷设需要的最小长度。计算出最小长度后，在根阀与第一个CB支架之间利用空间布置敷设出三个方向垂直距离上的最小距离，敷设时要满足仪表管坡度以及布置空间合理性等敷设规则，力学验算通过即可出版HOOK UP设计图纸。
每张HOOK UP图单独出图，出图量多，设计方工作较多；HOOK UP图部分布置占空间较大，相同的空间能吸收的位移相对要小一些，但是方便现场施工，节省材料。
4 结语
核电厂仪表HOOK UP的过程中，需要根据核电特有的敷设要求和应力分析要求，合理地敷设仪表管线。核电站工艺管道设计现已全面进入三维软件设计模式，HOOK UP设计完全可以作为工艺管道来进行设计，运用三维软件平台完成设计，既提高了设计工作的工作效率，又保证了工程设计数据的一致性，尽力满足核电生产的要求。
参考文献：
[1]陈昊．管道设计中关于管道应力的分析与考虑[J]．科技信息，2009（16）：317-318.
[2]罗双燕．核电厂仪表管线设计[J]．中国仪器仪表.2014（2）：64-66.
作者简介：王金风 女（1986.10-）本科 现任核工业工程研究设计有限公司管道工程师。
论文作者:王金风,梁益恺,姜楠
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：管线论文; 仪表论文; 位移论文; 管道论文; 热膨胀论文; 支架论文; 核电论文; 《基层建设》2019年第8期论文;