CN114738589B - 一种核级管道支架的设置方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核级管道支架的设置方法及装置。所述方法包括：获取能够在管道上设置支架的目标区间；在所述目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求；逐步将所有阻尼器中热胀工况下位移最小的阻尼器替换为刚性支架，直到管道的最大热胀应力不超出规范要求或已无剩余的阻尼器，从而得到目标支架设置方案。该方法能够解决现有的核级管道支架的设置方法，盲目设置昂贵的阻尼器，耗时久、缺乏系统性，难以实现管道支架类型的最优选择的问题。

Description

一种核级管道支架的设置方法及装置

技术领域

本发明涉及一种核级管道支架的设置方法及装置。

背景技术

目前，在核级管道系统中，热胀工况和地震工况是核级管道应力最容易不满足管道最大应力规范要求的两种工况，热胀工况下核级管道受热膨胀而产生较大的热位移，因而减小热胀应力的有效手段是减少管系中设置的刚性支架的数量或者将刚性支架设置在热胀位移较小的地方；地震工况下核级管道会发生振动而产生地震位移，因而减小地震应力的有效手段是增加管系中设置的刚性支架的数量或者将刚性支架设置在地震位移较大的地方。

工程中的阻尼器是一种特殊支架，不仅可以降低管道的地震应力，而且对管道的热胀应力没有影响，但阻尼器造价昂贵，会显著提高工程成本。如何在核级管道系统中设置支架使得管道的热胀应力和地震应力都满足要求是实际工程设计中的难点，目前支架的设置过程严重依赖于工程师的经验，此设置过程是一个不断尝试的过程，需要不断不断调整刚性支架的数量和位置，还需要解决热胀应力和地震应力的矛盾，经过大量试探性的调整后往往只能盲目设置昂贵的阻尼器，耗时久、缺乏系统性，难以实现管道支架类型的最优选择。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种核级管道支架的设置方法以及设置装置，通过系统性合理地设置各类管道支架，从而能够减少设置管道支架耗时，避免盲目使用昂贵的阻尼器，以降低管道支架的设置费用。

第一方面，本发明提供一种核级管道支架的设置方法，包括：

获取能够在管道上设置支架的目标区间；

在所述目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求；

逐步将所有阻尼器中热胀工况下位移最小的阻尼器替换为刚性支架，直到管道的最大热胀应力不超出规范要求或已无剩余的阻尼器，从而得到目标支架设置方案。

优选地，在所述目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求，具体包括：

S11，获取目标区间中在地震工况下位移最大的位置以作为目标位置；

S12，在所述目标位置上设置阻尼器；

S13，判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于预设阈值，并根据判断结果来确定管道中所有阻尼器的位置：若否，则将此时目标区间中在地震工况下位移最大的位置作为新的目标位置，并返回步骤S12，若是，则结束此流程，并得到管道中所有阻尼器的位置。

优选地，所述预设阈值为小于1的正数。

优选地，逐步将所有阻尼器中热胀工况下位移最小的阻尼器替换为刚性支架，直到管道的最大热胀应力不超出规范要求或已无剩余的阻尼器，得到目标支架设置方案，具体包括：

S21，对管道中所有阻尼器的位置按照管道在热胀工况下的位移大小进行排序，并从排序后的所有位置中选择位移最小位置作为当前位置；

S22，将当前位置上的阻尼器替换为刚性支架；

S23，判断此时管道在热胀工况下的应力比是否大于1，并根据判断结果来确定是否得到目标支架设置方案：若否，则执行步骤S24；若是，则取消此次替换，得到目标支架设置方案；

S24，确定此时管道中是否有剩余的阻尼器，并根据确定结果来确定是否得到目标支架设置方案：若否，则得到目标支架设置方案，若是，则从排序后的所有位置中选择下一个位移最小的位置作为新的当前位置，并返回执行步骤S22。

优选地，步骤S23还包括：若是，则执行步骤25，所述步骤25包括：

S251，去除管道中剩余的阻尼器；

S252，判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于1，若是，则得到管道中所有支架的类型，若否，则执行步骤S253；

S253，将此时目标区间中在地震工况下位移最大的位置作为当前位置，并在当前位置上设置刚性支架；

S254，判断此时管道在热胀工况下的应力比是否小于1，若是，则返回步骤S252，若否，则将当前位置上的刚性支架替换为阻尼器，并返回步骤S252。

第二方面，本发明还提供一种管道支架的设置装置，包括：

区间获取模块，用于获取能够在管道上设置支架的目标区间；

阻尼器设置模块，与所述区间获取模块连接，用于在所述目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置模拟设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求；

刚性支架设置模块，与所述阻尼器设置模块连接，用于逐步将所有模拟设置的阻尼器中热胀工况下位移最小的阻尼器替换为刚性支架，直到管道的最大热胀应力不超出规范要求或已无剩余的阻尼器，从而得到目标支架设置方案。

优选地，所述阻尼器设置模块具体包括：

目标位置单元，用于获取目标区间中在地震工况下位移最大的位置以作为目标位置；

阻尼器设置单元，与所述目标位置单元连接，用于在所述目标位置上模拟设置阻尼器；

第一判断单元，与所述阻尼器设置单元连接，用于判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于预设阈值，并根据判断结果来确定管道中所有阻尼器的位置。

优选地，所述预设阈值为小于1的正数。

优选地，所述刚性支架设置模块具体包括：

排序单元，用于对管道中所有模拟设置的阻尼器的位置按照管道在热胀工况下的位移大小进行排序，并从排序后的所有位置中选择位移最小的位置作为当前位置；

刚性支架设置单元，与所述排序单元连接，用于将当前位置上模拟设置的阻尼器替换为刚性支架；

第二判断单元，与所述刚性支架设置单元连接，用于判断此时管道在热胀工况下的应力比是否大于1，并根据判断结果来确定是否得到目标支架设置方案。

优选地，所述刚性支架设置模块还包括：

循环单元，与所述第二判断单元连接，用于在第二判断单元的判断结果为否时确定此时管道中是否有剩余的阻尼器，并根据确定结果来确定是否得到目标支架设置方案。

本发明提供的核级管道支架的设置方法及装置，根据管道的位移情况，对阻尼器和刚性支架的使用针对地震工况和热胀工况分别进行考虑，实现系统性选取支架类型，解决了现有的核级管道支架的设置方法，盲目设置昂贵的阻尼器，耗时久、缺乏系统性，难以实现管道支架类型的最优选择的问题，能够大幅提高支架设置效率，减少使用阻尼器从而节约成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的核级管道支架的设置方法的流程图；

图2为图1中步骤S102的流程示意图；

图3为图1中步骤S103的流程示意图；

图4为图3中步骤S23之后的流程示意图；

图5为本发明实施例2的一种管道支架类型选取装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

可以理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明中的各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

可以理解的是，为便于描述，本发明的附图中仅示出了与本发明相关的部分，而与本发明无关的部分未在附图中示出。

可以理解的是，本发明的实施例中所涉及的每个单元、模块可仅对应一个实体结构，也可由多个实体结构组成，或者，多个单元、模块也可集成为一个实体结构。

可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明的流程图和框图中所标注的功能、步骤可按照不同于附图中所标注的顺序发生。

可以理解的是，本发明的流程图和框图中，示出了按照本发明各实施例的系统、装置、设备、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可代表一个单元、模块、程序段、代码，其包含用于实现规定的功能的可执行指令。而且，框图和流程图中的每个方框或方框的组合，可用实现规定的功能的基于硬件的系统实现，也可用硬件与计算机指令的组合来实现。

可以理解的是，本发明实施例中所涉及的单元、模块可通过软件的方式实现，也可通过硬件的方式来实现，例如单元、模块可位于处理器中。

实施例1：

本实施例提供一种核级管道支架的设置方法，主要用于核电站的布置设计中，其中的管道支架具体为核级管道支架，该方法能够对任意核级管道支架的类型进行确认。

如图1所示，该方法包括：

步骤S101：获取能够在管道上设置支架的目标区间。

在本实施例中，为了实现管道支架类型选取的目标，会先在管道中找到设置支架的最优位置，再针对不同的工况进行支架类型的选取。

核级管道上有些位置无法设置支架，例如离墙体过远使得支架无法生根，目标区间可以根据设定的准则在管道的三维设计软件中自动获取，也可以自行设置；在目标区间中地震工况下位移最大的点可以通过管道的三维设计软件计算获得。

步骤S102：在目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求。

在本实施例中，设置阻尼器以及后面的设置刚性支架可以是在三维设计软件中进行模拟设置，也可以是在实际工程当中进行实质设置，本实施例中采用的是前者，其中，三维设计软件可以是PEPS或其它具有对管道进行力学分析功能的软件。刚性支架能够减少地震工况下的位移，但是会产生在热胀工况下的位移，阻尼器能够同时降低地震工况和热胀工况下的位移，但是造价昂贵，将两种工况分开考虑，由于阻尼器在热胀工况下相当于没有设置支架，所以通过设置阻尼器的方式，能够同时满足地震工况和热胀工况下管道的应力比要求，其中，设置不同类型支架的经济性以及对管道在不同工况下的影响对比如下表所示：

具体地，如图2所示，步骤S102：在目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求，具体可以包括以下步骤：

S11，获取目标区间中在地震工况下位移最大的位置以作为目标位置；

S12，在所述目标位置上设置阻尼器；

S13，判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于预设阈值，并根据判断结果来确定管道中所有阻尼器的位置：若否，则将此时目标区间中在地震工况下位移最大的位置作为新的目标位置，并返回步骤S12，若是，则结束此流程，并得到管道中所有阻尼器的位置。

在本实施例中，为了使支架能够最大程度的降低管道在地震工况下的位移，阻尼器应设置在管道在地震工况下位移最大的位置。

管道上每增加一个阻尼器，管道在地震工况下的应力比都会降低，在地震工况下的位移情况也会发生改变，不断在管道新的地震工况下的最大位移点设置阻尼器，直到管道在地震工况下的应力比足够小。

可选地，所述预设阈值为小于1的正数。

在本实施例中，预设阈值可以设为0.8，管道设计要求中在地震工况下管道应力比小于1即为符合要求，此时在满足地震工况下的应力比要求后设置更多的阻尼器使得管道应力比继续减小，以增加冗余性以便于后续降低整体支架设置费用。

可选地，如图3所示，逐步将所有阻尼器中热胀工况下位移最小的阻尼器替换为刚性支架，直到管道的最大热胀应力不超出规范要求或已无剩余的阻尼器，以得到目标支架设置方案，具体包括：

S21，对管道中所有阻尼器的位置按照管道在热胀工况下的位移大小进行排序，并从排序后的所有位置中选择位移最小的位置作为当前位置；

S22，将当前位置上的阻尼器替换为刚性支架；

S23，判断此时管道在热胀工况下的应力比是否大于1，并根据判断结果来确定是否得到目标支架设置方案：若否，则执行步骤S24；若是，则取消此次替换，得到目标支架设置方案；

S24，确定此时管道中是否有剩余的阻尼器，并根据确定结果来确定是否得到目标支架设置方案：若否，则得到目标支架设置方案，若是，则从排序后的所有位置中选择下一个位移最小的位置作为新的当前位置，并返回执行步骤S22。

在本实施例中，步骤S21至S24只影响管道在热胀工况下的应力比，对管道在地震工况下的应力比不产生影响，能够找出目前所有支架的位置中对管道在热胀工况下的应力比影响最小的位置，在这些位置设置刚性支架不仅可以较好的降低管道在地震工况下的应力比，而且对管道在热胀工况下的应力比影响较小，从而得到目标支架设置方案。根据该目标支架设置方案，可以进行实际管道中支架的设置。

可选地，如图4所示，步骤S23还包括：若是，则进入步骤25，步骤25包括以下步骤：

S251，去除剩余的阻尼器；

S252，判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于1，若是，则得到管道中所有支架的类型，若否，则执行步骤S253；

S253，将此时目标区间中在地震工况下位移最大的位置作为当前位置，并在当前位置上设置刚性支架；

S254，判断此时管道在热胀工况下的应力比是否小于1，若是，则返回步骤S252，若否，则将当前位置上的刚性支架替换为阻尼器，并返回步骤S252。

在本实施例中，步骤S25中去掉剩余的阻尼器只会增加管道在地震工况下的应力比，不会影响管道在热胀工况下的应力比。

步骤S251至S254能够对管道支架的设置进行进一步优化，从而在满足管道在地震工况和热胀工况下的应力比要求的同时，尽可能减少阻尼器的使用，以降低管道支架设置的费用。因为在具体的工程当中，一个普通阻尼器的价格为几千元，而一个普通刚性支架的材料费只有几百元，两者相差10多倍。通过上述步骤的操作，一条普通核级管线若能够减少5个阻尼器的使用则可以节省几万元的成本。

实施例2：

如图5所示，本实施例提供一种核级管道支架的设置装置，用于执行上述核级管道支架的设置方法，包括：

区间获取模块41，用于获取能够在管道上设置支架的目标区间；

阻尼器设置模块42，与区间获取模块41连接，用于在所述目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置模拟设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求；

刚性支架设置模块43，与阻尼器设置模块42连接，用于逐步将所有模拟设置的阻尼器中热胀工况下位移最小的阻尼器替换为刚性支架，直到管道的最大热胀应力不超出规范要求或已无剩余的阻尼器，从而得到目标支架设置方案。

可选地，所述阻尼器设置模块42具体包括：

目标位置单元，用于获取目标区间中在地震工况下位移最大的位置以作为目标位置；

阻尼器设置单元，与所述目标位置单元连接，用于在目标位置上模拟设置阻尼器；

第一判断单元，与阻尼器设置单元连接，用于判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于预设阈值，并根据判断结果来确定管道中所有阻尼器的位置。

可选地，预设阈值为小于1的正数。

可选地，刚性支架设置模块43具体包括：

排序单元，用于对管道中所有模拟设置的阻尼器的位置按照管道在热胀工况下的位移大小进行排序，并从排序后的所有位置中选择位移最小的位置作为当前位置；

刚性支架设置单元，与排序单元连接，用于将当前位置上模拟设置的阻尼器替换为刚性支架；

第二判断单元，与刚性支架设置单元连接，用于判断此时管道在热胀工况下的应力比是否大于1，并根据判断结果来确定是否得到目标支架设置方案。

可选地，刚性支架设置模块43还包括：

循环单元，与第二判断单元连接，用于在第二判断单元的判断结果为否时确定此时管道中是否有剩余的阻尼器，并根据确定结果来确定是否得到目标支架设置方案。

可选地，第二判断单元还包括：若是，则进入优化单元，所述优化单元包括：

去除单元，用于去除管道中剩余的阻尼器；

第三判断单元，与去除单元连接，用于判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于1，若是，则得到管道中所有支架的类型，若否，则执行当前设置单元；

当前设置单元，与第三判断单元连接，用于将此时目标区间中在地震工况下位移最大的位置作为当前位置，并在当前位置上模拟设置刚性支架；

第四判断单元，与当前设置单元连接，用于判断此时管道在热胀工况下的应力比是否小于1，若是，则返回第三判断单元，若否，则将当前位置上模拟设置的刚性支架替换为阻尼器，并返回第三判断单元。

实施例2提供的管道支架类型选取装置，在获取管道中支架设置的目标位置后，将地震工况和热胀工况下的管道位移情况分开考虑，确定目标位置上每一个支架的类型，能够系统性对刚性支架与阻尼器进行选取，提高选取效率。通过本发明能够实现管道支架类型选取的系统性，减少对于设计者经验的依赖，解决了现有的核级管道支架的设置方法，盲目设置昂贵的阻尼器，耗时久、缺乏系统性，难以实现管道支架类型的最优选择的问题。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种核级管道支架的设置方法，其特征在于，包括：

获取能够在管道上设置支架的目标区间；

在所述目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求；

逐步将所有阻尼器中热胀工况下位移最小的阻尼器替换为刚性支架，直到管道的最大热胀应力不超出规范要求或已无剩余的阻尼器，从而得到目标支架设置方案；

在所述目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求，具体包括：

S11，获取目标区间中在地震工况下位移最大的位置以作为目标位置；

S12，在所述目标位置上设置阻尼器；

S13，判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于预设阈值，并根据判断结果来确定管道中所有阻尼器的位置：若否，则将此时目标区间中在地震工况下位移最大的位置作为新的目标位置，并返回步骤S12，若是，则结束此流程，并得到管道中所有阻尼器的位置。

2.根据权利要求1所述的核级管道支架的设置方法，其特征在于，所述预设阈值为小于1的正数。

3.根据权利要求1所述的核级管道支架的设置方法，其特征在于，逐步将所有阻尼器中热胀工况下位移最小的阻尼器替换为刚性支架，直到管道的最大热胀应力不超出规范要求或已无剩余的阻尼器，得到目标支架设置方案，具体包括：

S21，对管道中所有阻尼器的位置按照管道在热胀工况下的位移大小进行排序，并从排序后的所有位置中选择位移最小的位置作为当前位置；

S22，将当前位置上的阻尼器替换为刚性支架；

S23，判断此时管道在热胀工况下的应力比是否大于1，并根据判断结果来确定是否得到目标支架设置方案：若否，则执行步骤S24；若是，则取消此次替换，得到目标支架设置方案；

S24，确定此时管道中是否有剩余的阻尼器，并根据确定结果来确定是否得到目标支架设置方案：若否，则得到目标支架设置方案，若是，则从排序后的所有位置中选择下一个位移最小的位置作为新的当前位置，并返回执行步骤S22。

4.根据权利要求3所述的核级管道支架的设置方法，其特征在于，步骤23还包括：若是，则执行步骤25，所述步骤25包括：

S251，去除剩余的阻尼器；

S252，判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于1，若是，则得到管道中所有支架的类型，若否，则执行步骤S253；

S253，将此时目标区间中在地震工况下位移最大的位置作为当前位置，并在当前位置上设置刚性支架；

S254，判断此时管道在热胀工况下的应力比是否小于1，若是，则返回步骤S252，若否，则将当前位置上的刚性支架替换为阻尼器，并返回步骤S252。

5.一种核级管道支架的设置装置，用于实施如权利要求1到4任意一项所述的核级管道支架的设置方法，其特征在于，包括：

区间获取模块，用于获取能够在管道上设置支架的目标区间；

阻尼器设置模块，与所述区间获取模块连接，用于在所述目标区间内，逐步选取管道在地震工况下的位移最大的位置模拟设置阻尼器，直到管道的地震应力小到能够满足地震工况的规范要求；

刚性支架设置模块，与所述阻尼器设置模块连接，用于逐步将所有模拟设置的阻尼器中热胀工况下位移最小的阻尼器替换为刚性支架，直到管道的最大热胀应力不超出规范要求或已无剩余的阻尼器，从而得到目标支架设置方案。

6.根据权利要求5所述的核级管道支架的设置装置，其特征在于，所述阻尼器设置模块具体包括：

目标位置单元，用于获取目标区间中在地震工况下位移最大的位置以作为目标位置；

阻尼器设置单元，与所述目标位置单元连接，用于在所述目标位置上模拟设置阻尼器；

第一判断单元，与所述阻尼器设置单元连接，用于判断此时管道在地震工况下的应力比是否小于预设阈值，并根据判断结果来确定管道中所有阻尼器的位置。

7.根据权利要求6所述的核级管道支架的设置装置，其特征在于，所述预设阈值为小于1的正数。

8.根据权利要求6所述的核级管道支架的设置装置，其特征在于，所述刚性支架设置模块具体包括：

排序单元，用于对管道中所有模拟设置的阻尼器的位置按照管道在热胀工况下的位移大小进行排序，并从排序后的所有位置中选择位移最小的位置作为当前位置；

刚性支架设置单元，与所述排序单元连接，用于将当前位置上模拟设置的阻尼器替换为刚性支架；

第二判断单元，与所述刚性支架设置单元连接，用于判断此时管道在热胀工况下的应力比是否大于1，并根据判断结果来确定是否得到目标支架设置方案。

9.根据权利要求8所述的核级管道支架的设置装置，其特征在于，所述刚性支架设置模块还包括：

循环单元，与所述第二判断单元连接，用于在第二判断单元的判断结果为否时确定此时管道中是否有剩余的阻尼器，并根据确定结果来确定是否得到目标支架设置方案。