CN106765024A - 核电厂蒸汽发生器防振条结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂蒸汽发生器防振条结构，其包括多组安装在传热管弯管段的防振条组件，每组防振条组件包括多根防振条，所述防振条设置在相邻的两列传热管的弯管段之间，防振条的厚度比其所在位置的传热管间隙大0.02～0.2mm，使得防振条与传热管之间形成接触力。与现有技术相比，本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构通过接触力方式对传热管进行支撑，避免由于间隙的存在导致防振条与传热管之间的冲击和滑移，从而避免了传热管产生微振磨损，且可以避免或限制防振条发生滑动和偏移。

Description

核电厂蒸汽发生器防振条结构

技术领域

本发明属于核电厂蒸汽发生器传热管防振领域，更具体地说，涉及一种核电厂蒸汽发生器防振条结构。

背景技术

蒸汽发生器是压水堆核电厂一、二回路间的换热设备，U形传热管是蒸汽发生器的核心部件，在一、二回路间起到传递热量和隔离放射性冷却剂的作用。在已知核电厂中，一台立式蒸汽发生器的管束约有4000～10000根传热管。运行时，管内高速的高温高压水将热量通过管壁传到管外的高速水流使之汽化，在此状态下，传热管会发生流致振动。

为此，需要设置专门的支撑结构来抑制传热管的流致振动。通常，传热管管束直管段的振动由管束支撑板约束，弯管段的振动则由防振条组件进行约束。防振条组件对传热管的弯管段形成支撑，增加了弯管段传热管的刚度，提高了传热管的固有频率，从而在运行过程中有效抑制传热管管束弯管段的流致振动，避免振动引起的不可接受的微振磨损，保证传热管压力边界在核电厂运行寿期内的完整性。

防振条组件的管束防振条有多种形式，压水堆核电厂的立式蒸汽发生器大部分采用V形防振条。请参阅图1至图2，V形防振条100被置于相邻的两列传热管10的弯管段12之间，用于减小弯管段12的振动幅度；V形防振条100采用平面接触型，其与传热管10的平均间隙≤0.3mm。每一V形防振条100的两端均设有端帽102，同一排V形防振条100的端帽102通过保持环146焊接连接为一体，从而使得一排V形防振条100形成一个防振条组件14。同时，利用不同形状的保持条140、142将防振条组件14约束在传热管管束上，限制住防振条组件14的上下位移。每一蒸汽发生器所需设置的防振条组件14的数量根据传热管弯管段12的最大弯曲半径确定，一般为3～6组。

请参阅图3，保持条有两种形式，分别为置于传热管10外侧的第一保持条140和插入传热管10间隙中的第二保持条142。第一保持条140可阻止防振条组件14沿弯管段12的径向下落，第二保持条142既可阻止防振条组件14沿弯管段12的径向下落，也可防止防振条组件14在流体力的冲击下沿弯管段12的径向向上脱离。

但是，由于上述防振条组件14的V形防振条100和传热管10之间存在间隙，在弯管区横向管间脉动流速激励下可能激发低频率的模态，进而使传热管10振动失稳。在这种情况下，由于支撑对冲击位移的限制，振动将会是非线性的，V形防振条100和传热管10之间的冲击和滑移运动可能导致微振磨损，以致降低了传热管10的寿命，并存在磨损过量导致传热管10破裂泄漏的风险。在国际和国内核电站中，已经发生大量由于传热管10磨损严重而需进行堵管或机组降功率运行的案例。

此外，由于V形防振条100和传热管10之间在设计上存在间隙，使得V形防振条100对传热管10的支撑主要是靠摩擦力的作用，加之又未对防振条组件14的旋转偏移设置限制装置，导致工厂组装防振条组件14时对传热管10与V形防振条100之间的间隙控制易于产生偏差，也使得防振条组件14在制造、组装、长途运输、现场安装以及设备生产运行过程中，易于在重力、惯性、振动以及运行时强大的汽液流体冲击力的综合作用下而发生旋转偏移。例如，图4中的最上层防振条组件14就向右发生了偏移。如果防振条组件14偏移严重，将会影响到蒸汽发生器的热工水力特性，加剧传热管10的微振磨损，导致传热管10报废(堵管)，使得蒸汽发生器的效率下降。实际上，某些在建核电厂和已运行核电厂的蒸汽发生器，已经出现了防振条组件14转动偏移的现象。

有鉴于此，确有必要提供一种具有抗旋转偏移能力的核电厂蒸汽发生器防振条结构。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种核电厂蒸汽发生器防振条结构，以避免传热管的微振磨损以及防振条的偏移。

为了实现上述目的，本发明提供了一种核电厂蒸汽发生器防振条结构，其包括多组安装在传热管弯管段的防振条组件，每组防振条组件包括多根防振条，所述防振条设置在相邻的两列传热管的弯管段之间，防振条的厚度比其所在位置的传热管间隙大0.02～0.2mm，使得防振条与传热管之间形成接触力。

作为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的一种改进，所述每组防振条组件内的防振条均为间隔布置，每两根传热管间设置一根防振条，使得相邻防振条间存在两根传热管。

作为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的一种改进，相邻两组防振条组件交错布置，彼此错位一根传热管。

作为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的一种改进，所述防振条组件的组数为奇数。

作为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的一种改进，所述奇数组防振条组件在蒸汽发生器的传热管弯管段对称布置。

作为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的一种改进，每一防振条的厚度都沿其长度变化，越接近中心传热管处防振条的厚度越小。

作为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的一种改进，不同防振条组件的插入深度有所不同。

作为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的一种改进，所有防振条的宽度相同，每根防振条的长度依据防振条所在位置而定。

作为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的一种改进，每一防振条的上端部均设有端帽，同一排防振条的端帽通过保持环焊接连接为一个整体，从而使得一排防振条形成一组防振条组件。

作为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的一种改进，每一防振条均为“I”形。

与现有技术相比，本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构通过接触力方式对传热管进行支撑，避免由于间隙的存在导致防振条与传热管之间的冲击和滑移，从而避免了传热管产生微振磨损，且可以避免或限制防振条发生滑动和偏移。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构及其有益技术效果进行详细说明。

图1为已知核电厂蒸汽发生器防振条组件的安装状态示意图。

图2为图1中V形防振条的结构示意图。

图3为图1中防振条组件在传热管上安装的另一方向视图。

图4为图1中防振条组件的偏移示意图。

图5为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的安装状态示意图。

图6为图5中单根防振条的结构示意图。

图7为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的防振条组件分布示意图。

图8为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的防振条与传热管的间隔布置示意图。

图9为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的防振条组件的错位布置示意图。

图10为本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构的防振条在传热管间的插入状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图5和图6，本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构包括多组安装在传热管弯管段12的防振条组件20，每组防振条组件20包括多根防振条22。

每一防振条22均为“I”形，且上端部设有端帽220。同一排防振条22的端帽220通过保持环24焊接连接为一个整体，从而使得一排防振条22形成一组防振条组件20。所有防振条22的宽度W都相同。

请参阅图7至图9，防振条22设置在相邻的两列传热管10的弯管段12之间，防振条22的厚度T比其所在位置的传热管间隙大0.02～0.2mm，使得防振条22与传热管10紧密接触，即间隙为0mm。由于传热管10发生弹性变形而夹紧防振条22，使两者间形成一定的接触力，因此，防振条22不会产生滑动，传热管10也不会被磨损，从而有效避免现有技术中的防振条22旋转偏移以及传热管10因磨损过量发生的破裂泄漏。

防振条组件20的设置数量根据传热管10的最大弯曲半径确定。为避免传热管10同时被两侧的防振条22“挤压”，减小传热管10的变形量，防振条组件20的数量一般为奇数(图中为7组)，并且沿轴线X对称布置，例如“第1组”与“第1’组”对称。同时，每组防振条组件20内的防振条22均为间隔布置，也就是每两根传热管10间设置一根防振条22，使得相邻防振条22之间存在两根传热管10。为了确保“挤压”效果，相邻两组防振条组件20采用交错布置，即奇数组防振条组件20的布置方式相同，偶数组防振条组件20的布置方式相同，但奇数组与偶数组防振条组件20之间彼此错位一根传热管10。

请参阅图5和图10，每一防振条22的厚度W都沿其长度变化，越接近中心传热管处防振条22的厚度越小。这是由于半径越小的传热管10刚性越大，变形能力越小，所以防振条22的厚度设计也需要沿其长度变化，越往中心传热管处厚度越小，使得整根防振条22的截面为梯形，像一个楔子一样插入两列传热管10之间。

另外，由于每组防振条组件20无须都插到最小半径的传热管10处，也就是不同防振条组件20的插入深度可以有所不同，因此，防振条22的长度并不不同，具体依据防振条22所在位置而定。

与现有技术相比，本发明核电厂蒸汽发生器防振条结构至少具有以下有益效果：

1)防振条22的厚度T比其所在位置的传热管间隙大0.02～0.2mm，通过接触力方式对传热管10进行支撑，避免由于间隙的存在导致防振条22与传热管10之间的冲击和滑移，从而避免微振磨损的产生，极大降低因磨损过量而引起的传热管破裂泄漏风险；

2)防振条22的厚度T比其所在位置的传热管间隙大0.02～0.2mm，通过接触力方式对传热管10进行支撑，增加了防振条22的抗旋转偏移能力，在蒸汽发生器的制造装配、运输、安装以及设备生产运行过程中，可以避免或限制防振条22发生滑动和偏移；

3)通过接触力方式对传热管10进行支撑，因此仅需通过保持环24将防振条22连接为防振条组件20即可实现对传热管的支撑，取消了保持条，简化了机械结构。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电厂蒸汽发生器防振条结构，包括多组安装在传热管弯管段的防振条组件，每组防振条组件包括多根防振条，其特征在于：所述防振条设置在相邻的两列传热管的弯管段之间，防振条的厚度比其所在位置的传热管间隙大0.02～0.2mm，使得防振条与传热管之间形成接触力。

2.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器防振条结构，其特征在于：所述每组防振条组件内的防振条均为间隔布置，每两根传热管间设置一根防振条，使得相邻防振条间存在两根传热管。

3.根据权利要求2所述的核电厂蒸汽发生器防振条结构，其特征在于：相邻两组防振条组件交错布置，彼此错位一根传热管。

4.根据权利要求3所述的核电厂蒸汽发生器防振条结构，其特征在于：所述防振条组件的组数为奇数。

5.根据权利要求4所述的核电厂蒸汽发生器防振条结构，其特征在于：所述奇数组防振条组件在蒸汽发生器的传热管弯管段对称布置。

6.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器防振条结构，其特征在于：每一防振条的厚度都沿其长度变化，越接近中心传热管处防振条的厚度越小。

7.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器防振条结构，其特征在于：不同防振条组件的插入深度有所不同。

8.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器防振条结构，其特征在于：所有防振条的宽度相同，每根防振条的长度依据防振条所在位置而定。

9.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器防振条结构，其特征在于：每一防振条的上端部均设有端帽，同一排防振条的端帽通过保持环焊接连接为一个整体，从而使得一排防振条形成一组防振条组件。

10.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器防振条结构，其特征在于：每一防振条均为“I”形。