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    老城區不同功能區排水管道沉積物性質研

    2018-08-14   來源:   點擊數:11次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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    中國鋼管信息港透露產業訊息:高能管道斷裂是核電站設計過程中必須考慮的工況。山于高能管道斷裂后甩擊能量高,排水管網,尤其是老城區內的管網,由于日常維護困難,管道沉積情況普遍存在且較為嚴重。管道沉積物的存在會帶來以下問題:降低排水管道的容量,增大排水管道的水力阻力;雨天排水系統發生溢流時,沉積物隨溢流進人受納水體,造成水體污染,含硫有機物發酵產生硫化氫,影響管道工人的下井作業安全,硫化氫經微生物作用能轉化為硫酸,腐蝕管道,而對沉積物性質方面的研究尚少,如李海燕等研究了北京市雨水管道沉積物中重金屬的含量并進行了重金屬對環境影響的風險評價,針對不同功能區管道沉積物性質的研究則還沒有相關的報告。

      該城區排水管網建設年代較早,排水管道中的沉積情況較為嚴重。研究重點在于調研不同功能區管道沉積物的性質,從而為城市管網的規劃和管理提供相應的科學依據。所以其可能造成的危害極大,甚至影響核安全。以前建設的許多核電站為此設置了大量的構件和結構用來防止高能管道斷裂危害。隨著破先漏(leakbeforebreak,LBB)技術的應用,AP1000核島內的高能管道不必考慮完全斷裂的工況,取消了防甩擊的構件和結構,但在常規島內沒有使用LBB,其高能管道斷裂的分析就顯得極為重要。

      1工程背景50的要求進行管道破損防護設計。在電廠內高能和中等能量管道發生破裂的事故條件下,需要設置有足夠的措施確保重要結構、系統和部件來保護核島側不受破管事故的不利影響。非安全相關的系統無需防護與假想破管事故有關的動力和環境效應。

      AP1000核電站中用于管道破損防護評估的準則基本上遵照美國核管會(NRC)的導則要求,包括標準審查大綱(SRP)、NUREG-1061和其他相關的技術標準。AP1000核電站涉及的假想破管效應有幾類,對于假想破管事故的動力效應主要局限于破裂區域以及管道破裂所導致的動力效應后果,如噴射沖擊效應、管道甩擊、隔間超壓和流體系統的降壓。高能管道是那些最高正常運行溫度超過93.33°C(200°F)或者最高正常運行壓力超過1.896MPa(275psi)的系統管道或部分系統管道。在2%或更少的系統運行時間甩超過93.33C或者1.896MPa,或者少于1°/的電廠運行時間甩經受高能壓力或溫度的管道系統被認為是中能的。AP1000核電站中的高能管道系統包括蒸汽發生器排污(BDS)、化學和容積控制(CVS)、主給水和啟動給水(FWS)、主蒸汽(MSS)、一回路取樣(PSS)、非能動堆芯冷卻(PXS)、反應堆冷卻劑(RCS)、蒸汽發生器(SGS)、主控制室可居住性(VES)、加熱水(VYS);中能管道流體系統包括壓縮和儀控空氣(CAS)、設備冷卻水(CCS)、除鹽水余熱排出(RNS)、乏燃料池冷卻(SFS)、中央冷凍水(VWS)、液體廢物(WLS)、放射性疏排水(WRS)。

      與常規島有關的高能管道系統為:主給水和啟動給水(FWS)、主蒸汽(MSS)、蒸汽發生器排污(BDS)、加熱水(VYS):中能管道系統旮壓縮和儀控空氣(0八5)、設備冷卻水、中央冷凍水、消防(FPS)等。

      中國鋼管信息港商業訊息平臺:統管道直徑分別為100和200mm,比主蒸汽管道(1067mm)和主給水管道(508mm)小得多。從常規島結構布置看。只要解決了主蒸汽和主給水管道的問題,也基本可以消除其他高能和中能管道斷裂造成的影響。因此,本文重點討論主蒸汽和主給水管道,2分別為某AP1000工程常規島內主蒸汽和主給水管道的三維布置圖。

      主蒸汽管道Fig.主給水管道Fig.2 2管道斷裂位置分析常規島內的高能管道非核級動力管道,管道斷裂位1的判斷主要荇2種方法。

      (1)方法丨為應力分析法:報據工程的實際情況確定管道斷裂分析的邊界條件或堪本假定,對管道進行抗震分析,在不同的荷載組合工況下對主蒸汽和主給水符道進行應力計算根據管道的應力情況進行分析。找出可能發生斷裂的位置。按照ANSI/ANS-58.2-1998給出的判定準則,假想的管道破裂位置發生在管道應力。S超過0.8(1+10處。S為在熱膨脹、持續荷載及偶然荷載(包括地震荷載)的荷載組合下的應力為在壓力、重最、其他持續荷載及偶然荷載(包括地震荷載)的荷載組合下的許用應力;y為熱膨脹應力的許用應力。

      (2)方法2為特定位置法:按照ANSI/ANS-58.2-1998給出的判定準則,假定破裂位置發生在管網承壓部分的端點及可能有高應力或高疲勞的中間位置,如管件、閥門、法蘭基焊接附件處。對上述位置逐一分析破裂后可能對核島造成的影響,確定危及核安全系統或部件的管道斷裂位置。

      3管道斷裂荷載計算從高能管道的環向或縱向破口釋放出來的流體會引起管道系統內流動特性的重大變化。產生會使管道動態激勵的反作用力,引起管道甩動,作用在破損管道上的流體力是時間和空間的函數,取決于破損前管內的流體狀態、破口流通面積、摩擦損失、電廠系統的特性、管系的幾何特征以及其他因素。從工程設計的意義上,主要關注管道斷裂后的初始噴射力、穩態噴射力和管道的塑性彎矩。

      3.1初始噴射力管道發生分離的環向斷裂后,根據流體噴射的原理,管道斷裂后的初始噴射力P.為根據公式(1),某AP1000工程常規島主蒸汽管道斷裂,管道內蒸汽壓力/>=5.7MPa,管道斷裂處面積。4=0.72m:,從而可以得出初始噴射力愾=4 100kN;對常規島主給水管道斷裂,管道內給水壓力/>=7.2MPa,管道斷裂處面積4=0.15m2,從而可以得出初始噴射3.2穩態噴射力當流體噴射定時間后達到穩定狀態,此時的穩態噴射力為壓力、溫度、管系的特性等因素確定。

      對某AP1000工程常規島主蒸汽管道斷裂,穩態沖擊系數C=0.65,從而可以得出穩態噴射力P,= 2700kN:對常規島主給水管道斷裂,穩態沖擊系數C=1.19,從而可以得出穩態噴射力P,=l 3.3塑性彎矩嘲性彎矩與管道本身的特性相關,公式為根據公式(3),某API000工程常規島主蒸汽管道塑性彎矩為11800IcNtti,常規島主給水管道塑性彎矩為丨420kN.m. 4管道斷裂后的噴射幾何特性管道發生環向斷裂后,流體自破口出噴射,噴射流沖擊在靶物上時,會對噴射區域內的靶物造成破壞,因此判斷管道斷裂后噴射的幾何形狀有很重要的意義管道環向斷裂分為端部不受約束和端部受約束兩種情況,管道縱向斷裂情況與端部不受約束的環向斷裂類似。

      4.1端部不受約束某AP1000工程常規島主蒸汽管道發生端部不受約束的環向斷裂后幾何特性如所示。

      冷度。

      裂平面的距離。

      面面積。

      4.2端部受約束某API000工程常規島主蒸汽管道發生端部受約束的環向斷裂后幾何特性如所示。

      端部受約束的環向斷裂噴射核芯長度:斷裂處的過冷度。

      裂平面的距離。

      (11)L為區域3中任截面至斷裂平面的距離。

      5結語通過計算分析得知,常規島高能管道斷裂后荷載和噴射影響范圍很大。判斷出高能管道斷裂的位置后,就可以分析斷裂后可能造成的危害,如果對核安全物項造成影響就需要進行防甩擊設計等防護設計消除這種影響,設計的依據就是管道斷裂后的各項荷載:具體工程設計中尚需結合工程的特點綜合考慮隔室升壓效應、環境效應和淹水等效應。中國鋼管信息港商業訊息平臺

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