CN108962406B - 用于反应堆容器的单向滑动支承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于反应堆容器的单向滑动支承装置，单向滑动支承装置包括用于安装在容器侧面上并沿水平方向伸出的支承键、以及对支承键支承的支承组件。支承组件形成有与支承键外形对应的滑动孔，支承键插设在滑动孔内，支承键与滑动孔之间留有间隙，在支承键随容器的膨胀产生移动时，支承键膨胀并与滑动孔紧配。单向滑动支承装置具有单向自由度限制其余各方向的位移，既可单个使用释放容器热位移，又能若干个组合使用限制容器各方向的位移和旋转，实现容器的热位移、热膨胀释放，以及导向和定位功能，有效地承载容器的垂向载荷，也可承载海洋条件、事故工况下的扭矩、弯矩和水平载荷等；另外，单向滑动支承装置结构紧凑，可在狭小空间实现有效的载荷传递。

Description

用于反应堆容器的单向滑动支承装置

技术领域

本发明涉及核电技术领域，更具体地说，涉及一种用于反应堆容器的单向滑动支承装置。

背景技术

反应堆一回路中压力容器是定位中心，与蒸汽发生器、主泵通过管道构成一个闭合环路。一回路各主设备起堆、停堆时温度会在室温与运行温度间变化，因此反应堆压力容器会因温度变化产生热膨胀，蒸汽发生器和主泵不仅自身产生热膨胀，还要叠加管道热伸长发生热位移。因温度跨度较大，反应堆热位移量往往多达数十毫米，如果将所有设备的支承设计为固定支承，完全限制这些热膨胀和热位移，设备和支承所受的热应力会超过许用应力而发生破坏。

陆上大堆蒸汽发生器受一回路系统热胀冷缩特性影响，必须释放较大的热位移，其支承采用连杆支腿和阻尼的支承方式。连杆支腿和阻尼支承两端均采用球形关节轴承，这种关节轴承允许沿销轴轴线不受限的旋转，同时允许沿其它各向幅度受限的旋转。

由于连杆不稳定性和球形关节轴承的多自由度，支承允许蒸发器在管道轴线较大位移，并且允许沿其余方向发生有限的位移。连杆支腿支承具有多向自由度，必须与主管道一起构成稳定的支承系统。

陆地环境下，蒸汽发生器在正常工况下长时间保持静止，在事故工况下设备受侧向冲击作用，产生短暂的与自身成正比的惯性力。由于设备中心与支承点不重合，惯性力作用于支承件产生力矩。

陆地环境下蒸汽发生器长时间保持静止，连杆支腿支承仅承受垂直载荷。在地震、破口及外部冲击等事故工况下，连杆支腿无法有效传递力矩作用，需要由阻尼器来承载短暂的侧向冲击载荷。

而在海洋平台核电项目的海洋环境的持续周期性摇摆、倾斜条件下，各主设备在水平方向会产生较大的持续交变惯性载荷，其大小与设备质量成正比。蒸汽发生器、主泵支承必须释放系统热膨胀量，陆地堆型采用的支腿支承具有多向自由度，无法提供有效的侧向支承。

在海洋环境下，连接各设备的主管道会受到较大周期性交变载荷，引起疲劳失效风险。该外载荷由海浪周期性引起反应堆基础结构的横摇、纵摇、横倾、纵倾以及垂荡。该周期性交变载荷长期作用于设备，会引起设备间管道焊缝等薄弱处产生疲劳风险。这就要求主设备支承既能有效的承载各种载荷(包括周期性交变载荷)，同时又具有一定侧向自由度能释放热膨胀和热位移，减小热应力，优化管道受力。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于反应堆容器的单向滑动支承装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于反应堆容器的单向滑动支承装置，所述单向滑动支承装置包括用于安装在容器侧面上并沿水平方向伸出的支承键、以及对所述支承键支承的支承组件；

所述支承组件形成有与所述支承键外形对应的滑动孔，所述支承键插设在所述滑动孔内，所述支承键与所述滑动孔之间留有间隙，在所述支承键随所述容器的膨胀产生移动时，所述支承键膨胀并与所述滑动孔紧配；

所述滑动孔(13)的水平两相对侧中的至少一侧设有调整所述滑动孔(13)的水平方向的宽度尺寸的调整单元(14)。

优选地，所述支承组件包括底座和可拆卸安装在所述底座上侧的上盖，所述底座和上盖拼合形成所述滑动孔，所述支承键和所述滑动孔的断面为非圆形。

优选地，所述支承键和所述滑动孔的断面外形均为方形。

优选地，所述底座包括座体和立设在所述座体上的两个挡块，两个所述挡块间隔设置，所述上盖连接在两个所述挡块的上端之间，与所述座体、挡块围合形成所述滑动孔。

优选地，所述调整单元包括用以调整所述滑动孔的水平方向的宽度的调整板。

优选地，所述支承键与所述调整板相对的侧面设有与所述调整板滑动配合的侧滑板。

优选地，所述滑动孔与所述支承键的下侧面相对的侧面设有滑动单元，供所述支承键沿所述滑动孔的轴向移动。

优选地，所述滑动单元包括滑动板；所述支承键的下侧面设有与所述滑动板滑动配合的水平滑板。

优选地，所述容器为压力容器、蒸汽发生器或主泵，所述支承组件还包括供所述底座安装的支座调整板。

实施本发明的用于反应堆容器的单向滑动支承装置，具有以下有益效果：本发明的单向滑动支承装置具有单向自由度，允许该自由度方向滑动，限制其余各方向的位移，既可单个使用释放容器热位移，又能若干个组合使用限制容器各方向的位移和旋转，实现容器的热位移、热膨胀释放，以及导向、定位功能，有效地承载容器的垂向载荷，也可承载海洋条件、事故工况下的扭矩、弯矩和水平载荷等；本发明的单向滑动支承装置所包括的滑动面的摩擦力稳定可控；另外，单向滑动支承装置结构紧凑，可在狭小空间实现有效的载荷传递。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的单向滑动支承装置安装到反应堆容器侧面时的结构示意图；

图2是图1中的局部视图A的结构示意图；

图3是图2中的单向滑动支承装置的侧面示意图；

图4是图1中的单向滑动支承装置安装到其他外形的容器侧面时的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

结合图1至图3所示，本发明一个优选实施例中的用于反应堆容器的单向滑动支承装置1包括用于安装在容器2侧面上并沿水平方向伸出的支承键11、以及对支承键11支承的支承组件12。

如图1及图4所示，容器2可以为蒸汽发生器或主泵等主设备，分别通过管道与压力容器连接。压力容器作为整个反应堆的定位中心，其设备中心位置不变，与蒸汽发生器、主泵通过管道构成一个闭合环路。在其他实施例中，单向滑动支承装置1也可设置在压力容器上。

当反应堆处于冷态时，一回路各容器2中心位于冷态位置。单向滑动支承装置1的支点布置灵活，可选择在容器2的重心附近或重心以上支承，减小设备产生的力矩，优化支承及连接管道的受力状态，保证一回路系统安全性。

一回路各容器2起堆、停堆时温度会在室温与反应堆运行温度间变化，因此反应堆压力容器会因温度变化产生热膨胀，蒸汽发生器和主泵不仅自身产生热膨胀，还要叠加管道热伸长发生热位移。

通常，在蒸汽发生器或主泵分别通过管道与压力容器连接后，蒸汽发生器或主泵自身热膨胀和叠加的系统热膨胀都在管道的轴线方向。

再如图2、图3所示，支承组件12被反应堆的主体支承件等基础机构3支承，支承组件12形成有与支承键11外形对应的滑动孔13，滑动孔13的高度位置与支承键11位置对应。支承键11插设在滑动孔13内，支承键11与滑动孔13之间留有间隙，在支承键11随容器2的膨胀产生移动时，支承键11膨胀并与并与滑动孔13紧配。

紧配是指支承键与滑动孔垂直于滑移方向的位移均被限制，且支承键膨胀后插入滑动孔部分的断面外形大小与滑动孔的外形大小相当，让膨胀后的支承键在滑动孔的轴向上没有完全被约束固定，可以满足支承键在继续膨胀延伸时能沿滑动孔有位移。

在安装单向滑动支承装置1时，滑动孔13的轴线方向与蒸汽发生器或主泵与压力容器连接的管道轴线同向设置，即与管道的轴线平行或重合。支承键11只能随管道在轴向滑动，既可释放容器2热位移，又能限制其余各方向的位移和旋转，实现设备的位移导向、定向功能。

单向滑动支承装置1不仅要释放自身膨胀，同时也要释放叠加热位移。单向滑动支承装置1为主承载结构，既可承载设备垂直向下的自重，也可承载倾翻等事故工况的轴向载荷和扭矩；另外，单向滑动支承装置1结构紧凑，可在狭小空间实现有效的载荷传递。

支承组件12包括底座121和可拆卸安装在底座121上侧的上盖122，底座121和上盖122拼合形成滑动孔13。支承键11和滑动孔13的断面为非圆形，可以限制支承键11及对应连接的容器2转动，底座121和上盖122锁合后将支承键11固定在滑动孔13。

优选地，支承键11和滑动孔13的断面外形均为方形，在其他实施例中，支承键11和滑动孔13的断面外形也可为能防止支承键11在滑动孔13内转动的其他多边形或非圆形结构。当每一容器2采用两个及以上的单向滑动支承装置1时，支承键11和滑动孔13的断面外形也可为圆形。

在冷态时，支承键11与滑动孔13间预留热胀间隙，能释放在反应堆一回路系统冷、热态变化时设备发生的热位移，避免热位移受限引起极大的热应力。但系统温度上升至稳定温度后，支承键11的热膨胀量将间隙填充，支承组件12对支承键11的侧向自由度限制，仅允许支承键11沿滑动孔13的轴向这个自由度滑动。

随着一回路的温升，支承键11的自身热膨胀叠加热位移被单向滑动支承装置1产生的额定摩擦力所限制，热应力持续增大。当热应力增大到大于单向滑动支承装置1设定的静摩擦力时，单向滑动支承装置1开始发生滑移，持续释放热应力，同时设备中心开始向热态位置移动。整个热位移释放过程会持续直到一回路达到正常运行温度，设备所受热应力等于单向滑动支承装置1设定的滑动摩擦力。

当一回路温升结束进入稳定运行状态后，各容器2热膨胀、热位移过程结束，中心处于稳定状态，此时单向滑动支承装置1停止滑移产生水平方向的静摩擦力。单向滑动支承装置1释放热应力过程结束。

当一回路进入热态稳定运行后，单向滑动支承装置1开始承载由海洋环境叠加的常态周期性交变载荷。由于海洋环境引起的横摇、纵摇、横倾、纵倾以及垂荡的周期性交变载荷长期作用，致使各容器2承受很大的侧向惯性载荷。

由于滑动孔13的限制，支承组件12仅允许支承键11沿滑动摩擦副单自由度平移，而限制其余5个自由度运动。此时滑动摩擦副产生的侧向静摩擦力持续的该自由度方向抵御海洋环境引起的周期性交变载荷，避免这些交变载荷直接作用在各容器2管道连接处等薄弱环节，持续长期运行产生疲劳风险。

利用单向滑动支承装置1，既能有效的平衡各种载荷，包括周期性交变载荷，同时又具有一定侧向自由度能释放热膨胀和热位移，减小热应力，优化管道受力。

在一些实施例中，底座121包括座体1211和立设在座体1211上的两个挡块1212，两个挡块1212间隔设置，上盖122连接在两个挡块1212的上端之间，与座体1211、挡块1212围合形成滑动孔13。在其他实施例中，底座121和上盖122的外形也可不做限定，能组装后形成滑动孔13即可。

优选地，滑动孔13的水平两相对侧设有调整滑动孔13的水平方向的宽度尺寸的调整单元14。在其他实施例中，也可只在滑动孔13的水平两相对侧中的一侧上设置调整单元14。在其他实施例中，也可将调整单元14取消，使滑动孔13的水平方向的宽度尺寸不可调。

调整单元14包括用以调整滑动孔13的水平方向的宽度的调整板，优选地，调整板的厚度可调，通过现场测绘冷热态下支承键11移动距离实配该调整板厚度，提供冷、热态下支承键11的位移空间和单边限位，从而调整与支承键11之间的摩擦力。通过变量控制提供稳定可控的水平方向的摩擦力，能承载因长时间周期性摇摆、倾斜等恶劣工况引起的侧向力，优化一回路管道受力，减小疲劳风险。

进一步地，支承键11与调整板相对的侧面设有与调整板滑动配合的侧滑板111。侧滑板111与调整板构成摩擦副，侧滑板111与支承键11一起移动保护支承键11不被磨损。

在一些实施例中，滑动孔13与支承键11的下侧面相对的侧面设有滑动单元15，供支承键11沿滑动孔13的轴向移动。通过现场实配加工该滑动单元15厚度，微量调整设备的标高和水平度。在其他实施例中，也可将滑动单元15取消。

通常，滑动单元15包括滑动板；支承键11的下侧面设有与滑动板滑动配合的水平滑板112。水平滑板112固定在支承键11下面，与滑动板构成摩擦副，提供稳定可控的摩擦力，同时与滑动板产生相对滑动，释放热位移。优选地，也可同时在支承键11的上侧面设置水平滑板112，与上盖122构成摩擦副。

优选地，支承组件12还包括供底座121安装的支座调整板123，支座调整板123位于底座121与基础机构3间，现场实配厚度实现容器2的水平调整及标高微调。

本发明单向滑动支承装置1用于承载海洋环境反应堆蒸汽发生器和主泵所受的各种载荷；摩擦副结构既满足蒸汽发生器和主泵的热膨胀、热位移要求，同时又能提供可控并且稳定的摩擦力适应海洋环境下长时间周期性交变载荷，优化设备的受力分布，避免疲劳失效。

本发明具有以下优点：

1.采用热应力释放原则，对一回路系统冷、热态变化引起的设备自胀和热位移叠加的设备中心位移和自胀进行释放，减小热应力；

2.采用基于变量控制的摩擦副结构，全程提供可控制的稳定的侧向摩擦力，以承载海洋环境长时间周期性摇摆、倾斜等恶劣工况引起的侧向力，优化管道焊缝等薄弱环节受力，减小疲劳风险；

3.具有可调厚度的侧向调整板，可根据功能需求和现场实测情况配板，调整支承键11与支座的侧向间隙，保证热态无间隙实现周向定位；

4.具有支承调整板，现场实测后分别配板，实现设备调平和标高微调；

5.单向滑动支承装置1采用分体式模块化设计，可应用于一回路压力容器、蒸汽发生器、主泵的容器2，减少支承的种类，利于设计周期缩短和制造成本的降低。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于海洋环境下的反应堆容器的单向滑动支承装置(1)，其特征在于，所述单向滑动支承装置(1)包括用于安装在容器(2)侧面上并沿水平方向伸出的支承键(11)、以及对所述支承键(11)支承的支承组件(12)；

所述支承组件(12)形成有与所述支承键(11)外形对应的滑动孔(13)，所述支承键(11)插设在所述滑动孔(13)内，所述支承键(11)与所述滑动孔(13)之间留有间隙，在所述支承键(11)随所述容器(2)的膨胀产生移动时，所述支承键(11)膨胀并与所述滑动孔(13)紧配；

所述滑动孔(13)的水平两相对侧中的至少一侧设有调整所述滑动孔(13)的水平方向的宽度尺寸的调整单元(14)；

所述滑动孔(13)的轴线与蒸汽发生器或主泵或压力容器连接的管道轴线平行或重合。

2.根据权利要求1所述的单向滑动支承装置(1)，其特征在于，所述支承组件(12)包括底座(121)和可拆卸安装在所述底座(121)上侧的上盖(122)，所述底座(121)和上盖(122)拼合形成所述滑动孔(13)，所述支承键(11)和所述滑动孔(13)的断面为非圆形。

3.根据权利要求2所述的单向滑动支承装置(1)，其特征在于，所述支承键(11)和所述滑动孔(13)的断面外形均为方形。

4.根据权利要求2所述的单向滑动支承装置(1)，其特征在于，所述底座(121)包括座体(1211)和立设在所述座体(1211)上的两个挡块(1212)，两个所述挡块(1212)间隔设置，所述上盖(122)连接在两个所述挡块(1212)的上端之间，与所述座体(1211)、挡块(1212)围合形成所述滑动孔(13)。

5.根据权利要求1所述的单向滑动支承装置(1)，其特征在于，所述调整单元(14)包括用以调整所述滑动孔(13)的水平方向的宽度的调整板。

6.根据权利要求5所述的单向滑动支承装置(1)，其特征在于，所述支承键(11)与所述调整板相对的侧面设有与所述调整板滑动配合的侧滑板(111)。

7.根据权利要求2至4任一项所述的单向滑动支承装置(1)，其特征在于，所述滑动孔(13)与所述支承键(11)的下侧面相对的侧面设有滑动单元(15)，供所述支承键(11)沿所述滑动孔(13)的轴向移动。

8.根据权利要求7所述的单向滑动支承装置(1)，其特征在于，所述滑动单元(15)包括滑动板；所述支承键(11)的下侧面设有与所述滑动板滑动配合的水平滑板(112)。

9.根据权利要求2至4任一项所述的单向滑动支承装置(1)，其特征在于，所述容器(2)为压力容器、蒸汽发生器或主泵，所述支承组件(12)还包括供所述底座(121)安装的支座调整板(123)。