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两相流管道设计技术在核电管道设计中的运用分析

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：刘磊

[导读] 摘要：核电管道是核电厂顺利运行的关键组成部分，管道设计也是核电厂安全运行的重要保障，所以各核电厂都加大了对管道设计工作的研究，并开始将各种设计技术，尤其是两相流管道设计技术，运用到了管道设计之中。

        核工业工程研究设计有限公司北京市 101300
        摘要：核电管道是核电厂顺利运行的关键组成部分，管道设计也是核电厂安全运行的重要保障，所以各核电厂都加大了对管道设计工作的研究，并开始将各种设计技术，尤其是两相流管道设计技术，运用到了管道设计之中。本文将以两相流管道设计技术应用价值分析为切入点，对该项技术在核电管道设计中的运用展开全面性探究，旨在提高两相流管道技术应用水平，保证核电管道设计质量。
        关键词：疏水管道；管道阻力；核电厂；两相流管道设计技术；气液两相流管道
        通过对核电厂管道的分析可以发现，核电厂工艺管道中存在着气液两相流动管道。此种管道与单向流动管道有所不同，其流动阻力相对较大，很容易会出现振动问题，且在流动特性方面也存在着较为明显的差异，这些对于管道设计而言都是极为不利的，所以为做好管道设计工作，保证核电厂运行稳定可靠，对两相流动管道设计技术展开研究，显得极为重要。
        一、两相流管道设计技术应用价值
        在进行加热器疏水管道设计时，为保证疏水过程畅通程度，避免因两相水流冲击或水流冲刷所造成的振动问题，需要在加热器疏水管线中展开气液两相流设施设置，以便在保证工程项目投入成本合理性的基础上，有效规避机械设备故障问题对管线运行所造成的干扰。同时为有效降低水流出现阻塞等问题发生概率，需要对管线展开大管径管材设置，做好弯头所在区域安排，确保管线运行效率与质量能够得到切实提高，以便达到最佳管道使用效果。为满足可持续性发展各项需求，疏水变相展开了一系列改进工作以及优化举动，两相流管道设计技术开始得到高质量应用，为电厂运行稳定性以及资源浪费问题处理提供了有利支持与帮助。
        二、疏水管道相变形成原理
        随着社会对于电力资源需求量的不断增加，使得核电厂工作任务量出现明显加剧趋势，电厂在运行过程中很容易会出现疏水变相状况，对发电过程形成了一定程度的影响，且容易引发一系列问题，干扰正常电能源生产。通过对疏水管线运作的分析可以发现，在发电机组实施疏水逐级自流操作过程中，凝结水与高压力饱和水会在管线中形成一定阻力，管线入口位置也会因为压力差作用而造成重位压降问题，会在调压阀以及阀门的双重作用下，致使疏水压力出现下降状况，导致管线出现饱和状态，造成管道内气液两相流问题。
        实施气液相变基本原理分析时，需要将机组常规运行工作质量作为稳定动态参考，此时按照稳定流动能量方程式，便可展开相关推算。如果在没有热量损失的情况下，气液流动化以及工质对于管线的对外轴功也是处于忽略不计的状态。同时，在凝结水压力出现下降状况时，饱和水富含焓值也会出现减小趋势，如果该数值处于较低状态，且已经低过其他疏水入口数值，则凝结水以及饱和水便会发生相变状况，会直接造成管道内部出现气液两相流动问题。
        气液两相流管道振动问题产生原因：①在液体流过节流口位置，出现孔区，致使管道出现震动状况；②液体流动状态突然出现改变，导致管道受到液压冲击影响，产生振动问题；③如果液体流动速度处于较快状态，此时若管线布置存在问题，很容易就会引发管道振动问题，进而对管道平稳运行造成影响，并不利于相关生产操作开展。
        三、两相流管道阻力计算
        （1）最早计算方式诞生于苏联，整体计算所考虑因素相对较少，虽然计算对于发电前期发展具有一定意义，但其计算价值也相对有限，计算局限性较为明显。经过多年发展，科学家在此基础上对公式展开了调整与改进，所考虑内容也变得更加多样。目前我国所使用的两相流管道阻力计算方式较为先进，会按照质量流率数据想开相关计算，但原有公式价值不可完全否定，其在特定使用范围中仍然能够发挥出较大作用。
        （2）现阶段发电领域已经制定出了一系列行为规范内容，各项技术发展也取得了重大进步。

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常规阻力计算方式虽然使用较为普遍，但在特殊情况计算中却存在着一定问题，整体计算过程相对较为复杂，很容易会受到各种因素影响，此时需要采用针对性计算手段，才能保证最终结果可靠性。设计人员在对计算方式展开选择时，需要按照实际情况对算法展开筛选与运用。
        四、两相流管道技术在核电管道设计中的运用
        （一）基本运用
        在对汽轮机疏水管线场开设置过程中，应按照水平设置形式展开各项设计规划。设计人员需要将重为压降时长调整到最低，主要是因为在额定状态中，疏水管线如果长时间进行运行，很容易会出现变相问题，因此可忽略机组内动压完成压降状况。按照以往管线运行情况发现，在进行单向液体运输时，当液体到达调节阀之前，一般不会出现变相问题。在基础高压加热器展开疏水传输过程中，因为在运输到除氧器之间，调节阀所在两相摩擦系数会始终处于较高的状态，所以为保证管线传输阻力能够满足相关标准要求，需要做好调节阀位置安置，通过对调节阀的运用，将其调整到除氧器附近，实现对机组两相流管线长度展开全面管控的目标，保证管径规格能够增大到预期要求，管线长度可以被控制在允许长度之内，确保管线进出口位置主力能够出现加大趋势，进而对管线发生两相流问题形成有效规避，达到理想化管线设计效果，保证两相流管道设计技术应用质量，进而为管线高稳定性以及高有效性运行提供可靠保障。
        （二）支吊架安装
        作为管道设计关键内容之一，支吊架设计也是设计人员关注重要内容。为保证装置运行安全性，设计人员需要通过对支吊架的合理设计，达到预期装置运行水平要求。在进行支吊架安装过程中，安装人员需要按照设计方案内容，逐步展开各项安装操作，保证支架安装方式以及安装位置等均能够与相关要求相符合，能够为管道应用提供可靠支持与帮助，进而将支吊架作用发挥到最大。
        （三）支架设置要点
        为保证支架设置质量，需要做好以下几点：①虽然不允许吊架在管道垂直方向展开移动，但对于其他方向的移动并没有过多约束，整体管道约束能力相对较差，导致气液两相流管道振动问题产生，而支撑面摩擦力的出现，也会对管道造成影响，所以需要对支架展开严格约束，避免出现管道位移问题，并要通过对摩擦阻尼作用的利用，对振动能量进行吸收，以便有效降低管道振动问题所造成的负面影响；②展开限位框架以及指南设置，通过对极限框架或导流板的运用，对约束间隙进行固定，确保在满足热膨胀管位移空间需求的同时，能够对管道形成有效约束，降低振动问题干扰；③对喷嘴展开保护，通过在喷嘴附近展开支架安装的方式，降低喷嘴应力。
        结束语
        核电站是我国重要发电方式之一，也是清洁电能源主要生成方式。为保证核电站运行质量，确保管道设计水平能够达到预期标准要求，各核电厂需要进一步加强对管道设计工作的研究力度，应按照两相流管道设计特点，对管道设计技术展开科学运用，做好支架建设以及一系列操作，确保管道设计细节、整体质量能够与相关规范相符合，进而达到理想化管道设计效果，为核电厂高质量生产奠定良好基础。
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