CN115451195A - 核级hdpe管系模块化装配支承装置及在线部件连接装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核级HDPE管系模块化装配支承装置及在线部件连接装配方法，核级HDPE管系模块化装配支承装置用于支承核电厂HDPE管系的在线部件，所述在线部件的两端分别依次连接有连接法兰和法兰适配器，还包括围设于所述法兰适配器上并与所述连接法兰连接的异形法兰、以及用于连接所述异形法兰和外部支撑件的连接件。本发明一种核级HDPE管系模块化装配支承装置，可为核电厂的各式管系的在线部件提供有效的支承，同时本装置设计灵活，变更适应性好，便于标准、系列化和模块化生产及安装，且安装简便、易于检修和替换。可用于核电厂HDPE管系在线部件支撑的总体设计方案，也可应用于焊接空间狭小，同时需要可更换性的HDPE管系在线部件的连接。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂HDPE管系支承技术领域，尤其涉及一种核级HDPE管系模块化装配支承装置及在线部件连接装配方法。
背景技术
高密度聚乙烯(HDPE)材料以其优异的抗腐蚀和抗微生物材料特性在常规工业管道设计中取得了优异的成效，也成为核电站部分系统金属管道的理想备选替代材料之一。由于HDPE管材的刚度低，在设计规范和标准中明确要求，对于重量大的核电厂HDPE管系的在线部件需提供有效支承来减小管系变形进而保证管系正常工作。
目前主要采用如下两种通用方案和装置为核电厂HDPE管系的在线部件提供支撑：
通用方案和装置1：在管道元件处布置合适约束功能的支撑，支撑结构采用HDPE管道元件的通用支撑结构。
存在以下缺陷：
(1)仅可适用于在线部件及其安装附件质量轻，且在线部件同为HDPE材料且与HDPE管道采用熔接的情况，例如：热熔熔接或电容套管熔接。
(2)在线部件安装维修替换时熔接和焊缝超声无损检查执行难度大：在线部件接口附近需要留出足够的空间用于现场的熔接；维修替换时对于在线部件附近须加装临时支撑，并在现场对熔接处进行切割，接口清洁打磨等处理；在线部件尺寸须根据现场测量结果做适应性加工调整。在熔接安装时，在线部件相邻的管系支撑需做调整放松，保留承重功能；在熔接时和冷却过程中，需要避免在管系中产生额外的应力；熔接后还需要根据现场实际情况，重新固定好放松支撑，避免产生额外的装配应力。
通用方案和装置2：在在线部件上设置合适约束功能的支撑，在在线部件上设计特殊的与约束功能匹配承连接接口，设计与该接口匹配的支承结构。在线部件的支承结构通常需要结合管系设计、在线部件所在位置的空间和环境条件开展非标定制设计。
存在以下缺陷：
(1)在线部件设计时需要考虑实际的应用情况，进行非标定制，其支承装置的接口和本体的结构无法标准化和模块化。
(2)在线部件支撑对变更的适应性差，往往需要通过调整整个管系的布置方案以适应现场变更。
(3)安装过程中，需先优先安装在线部件，并对于在线部件需要加装临时支撑，对管系安装方案提出了更多的限制条件。
(4)在运行维护过程中维修更换时通用性差，成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述背景技术中提及的相关技术存在的至少一个缺陷：在线部件设计时需要考虑实际的应用情况，进行非标定制，其支承装置的接口和本体的结构无法标准化和模块化，提供一种核电厂核电站模块化装配支承装置及在线部件连接装配方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核级HDPE管系模块化装配支承装置，用于支承核电厂HDPE管系的在线部件，所述在线部件的两端分别依次连接有连接法兰和法兰适配器，还包括围设于所述法兰适配器上并与所述连接法兰连接的异形法兰、以及用于连接所述异形法兰和外部支撑件的连接件。
优选地，在本发明所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置中，所述异形法兰包括第一半环法兰和第二半环法兰。
优选地，在本发明所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置中，所述第一半环法兰和所述第二半环法兰包括承托环和位于所述承托环径向上的安装环。
优选地，在本发明所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置中，所述承托环的轴向高度大于所述安装环的轴向高度，且所述安装环位于所述承托环在轴向上的一端以形成密封平面，所述密封平面与所述法兰适配器相抵接。
优选地，在本发明所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置中，还包括第一连接组件；所述第一半环法兰和/或所述第二半环法兰还包括连接部，所述连接部设于所述安装环外周，所述第一连接组件穿过所述连接部与所述连接件可拆卸连接。
优选地，在本发明所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置中，还包括第二连接组件；所述第一半环法兰还包括第一安装部，第一安装部设于所述安装环外周断面处；所述第二半环法兰还包括第二安装部；所述第一安装部与所述第二安装部错位设置，所述第二连接组件穿过所述第一安装部与所述第二安装部可拆卸连接。
优选地，在本发明所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置中，还包括第三连接组件，所述第三连接组件穿过所述安装环与所述连接法兰可拆卸连接。
本发明还公开了一种在线部件连接装配方法，利用如上所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置，包括以下步骤：
S10：根据管道轴侧图，确定在线部件的安装定位；
S20：根据所述在线部件的定位，确定所述在线部件两侧的所述连接件的定位并与外部支撑件相连接；
S30：将所述第一半环法兰与所述连接件相连接；
S40：将法兰适配器放置所述第一半环法兰上；
S50：将所述第二半环法兰围设于所述法兰适配器上并与所述第一半环法兰相连接；
S60：将连接法兰与所述在线部件相连接，再将所述连接法兰与所述异形法兰相连接；
S70：将所述在线部件安装至定位处并与所述连接法兰密封连接并锁定，根据现场实际的安装偏差微调所述连接件与外部支撑件的相对位置并锁定。
优选地，本发明所述的在线部件连接装配方法中，步骤S60之后还包括：
S61：将管道与所述法兰适配器相连接。
优选地，本发明所述的在线部件连接装配方法中，步骤S30包括：通过第一连接组件穿过所述第一半环法兰的连接部与所述连接件相连接；
步骤S40包括：将所述法兰适配器放置在所述第一半环法兰的承托环上；
步骤S50包括：将所述第二半环法兰的承托环围设于所述法兰适配器上，通过第二连接组件穿过所述第一半环法兰的第一安装部与所述第二半环法兰的第二安装部相连接；
步骤S60包括：分别通过第三连接组件穿过所述第一半环法兰和所述第二半环法兰的安装环与所述连接法兰相连接。
通过实施本发明，具有以下有益效果：
本发明的核级HDPE管系模块化装配支承装置可便捷高效地响应HDPE管系工程实际中的设计和变更需求，通过异形法兰和连接件标准化和模块化的组件设计，为HDPE管系的在线部件提供更可靠、更有效、更通用、更便利和更经济的支承装置，并在安装调试、运行维护过程中提供更便利的方案。可用于核电厂HDPE管系在线部件支撑的总体设计方案，也可应用于焊接空间狭小，同时需要可更换性的HDPE管部件间的连接。
通过连接件可以与不同的外部支撑结构组合结构关系，能够形成不同的支撑约束功能。分体式的结构设置，将异形法兰拆分为第一半环法兰和第二半环法兰，为安装调试和检修替换提供了便利。
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是本发明的核级HDPE管系模块化装配支承装置的整体示意图；
图2是本发明的异形法兰的整体示意图；
图3是本发明的异形法兰的第一半环法兰的示意图；
图4是本发明的在线部件连接装配方法的流程图；
图5是本发明的在线部件连接装配方法的实施效果图。
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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
并且，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是化学连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
参见图1至图3，本发明的一个实施例公开了一种核级HDPE管系模块化装配支承装置，用于支承核电厂HDPE管系的在线部件1，在线部件1的两端分别依次连接有连接法兰2和法兰适配器3，还包括围设于法兰适配器3上并与连接法兰2连接的异形法兰4、以及用于连接异形法兰4和外部支撑件的连接件5。优选地，对于金属在线部件1，可以采用金属连接法兰2、HDPE法兰适配器3和异形法兰4实现连接，并保持密封性。对于HDPE在线部件1，可以采用HDPE法兰适配器3、标准背环连接法兰2和异形法兰4实现连接，并保持密封性。在其他一些实施例中，还可以包括垫片，设于异形法兰4与法兰适配器3之间。并且异形法兰4和连接件5可以配套生产制造，通过标准化、序列化和模块化的装置组件设计，为HDPE管系在线部件1提供更有效、更通用、更便利和更经济的支承装置。
使用标准化的连接件5连接异形法兰4和外部支撑件，形成对在线部件1的有效支撑。通过连接件5与外部支撑件的不同组合结构关系，形成不同的支撑约束功能。外部支撑件可以是任意能够实现支撑功能并与连接件5实现连接的部件，例如可采用核电站工艺金属管道的支撑。且，根据现场外部支撑件的实际情况，连接件5也可以在安装时现场打孔，并通过螺栓连接，或者经过其他固定方式实现连接，例如焊接。
具体地：
为了便于安装，如图2所示，异形法兰4包括第一半环法兰41和第二半环法兰42。通过对异形法兰4分体式的设置为安装调试和检修替换提供了便利。异形法兰4既作为HDPE法兰通过第一半环法兰41与第二半环法兰42拼接组成一个完整的圆环实现紧固密封功能，又作为HDPE管系支承的连接部45件为管系提供有效合适的支承功能。并且，将异形法兰4制成两部分，可根据工程的实际需要选择安装拼接的角度和工程设计方案所需的支承功能。
进一步地，为了完全贴合法兰适配器3和固定在法兰适配器3外周，第一半环法兰41和第二半环法兰42包括承托环43和位于承托环43径向上的安装环44。
进一步地，为了加大承压面积和避免对法兰适配器3造成损伤，承托环43的轴向高度大于安装环44的轴向高度，且安装环44位于承托环43在轴向上的一端以形成密封平面，密封平面与法兰适配器3相抵接。密封平面尽量平滑，与法兰适配器3紧贴密封，并保证密封接触面与常规法兰连接保持相同的技术要求和可靠度。
为了与连接件5固定安装，如图2至图3所示，核级HDPE管系模块化装配支承装置还包括第一连接组件；第一半环法兰41和/或第二半环法兰42还包括连接部45，连接部45设于安装环44外周，第一连接组件穿过连接部45与连接件5可拆卸连接。可以是第一半环法兰41设有连接部45，或者是第二半环法兰42设有连接部45，也可以是第一半环法兰41和第二半环法兰42上均设有连接部45。优选地，第一半环法兰41或第二半环法兰42上设有连接部45，第一连接组件优选为螺栓螺母，连接部45上设有供螺栓通过的安装孔孔，连接件5相应也设有供螺栓穿过的安装孔。在其他一些实施例中，为了连接更多的外部支撑件，第一半环法兰41和第二半环法兰42上均设有连接部45，连接部45分别连接一个连接件5，可以加强支承作用。
为了固定安装第一半环法兰41和第二半环法兰42，核级HDPE管系模块化装配支承装置还包括第二连接组件；第一半环法兰41还包括第一安装部411，第一安装部411设于安装环44外周断面处；第二半环法兰42还包括第二安装部421；第一安装部411与第二安装部421错位设置，第二连接组件穿过第一安装部411与第二安装部421可拆卸连接。优选地，第一安装部411和第二安装部421对应设有安装孔，第二连接组件为螺栓螺母，螺栓穿过安装孔与螺母连接拧紧以固定安装第一半环法兰41和第二半环法兰42。优选地，为了不影响密封平面的效果，第一安装部411与第二安装部421在安装环44轴向上的厚度完全相同，二者错位拼接后的整体高度与安装环44轴向上同一厚度。在其他一些实施例中，也可以不对第一安装环44和第二安装部421的厚度做要求。
为了将连接法兰2与法兰适配器3实现密封连接，核级HDPE管系模块化装配支承装置还包括第三连接组件，第三连接组件穿过安装环44与连接法兰2可拆卸连接。优选地，第三连接组件为螺栓螺母，第一半环法兰41和第二半环法兰42的安装环44上分别对称设有用于螺栓穿过的安装孔，连接法兰2的相应位置上也设有安装孔，螺栓穿过安装环44的安装孔与连接法兰2的安装孔与螺母连接拧紧。
HDPE管系的支承功能主要通过异形法兰4的连接部45实现，异形法兰4的承托环43连接法兰适配器3，承托环43保证异形法兰4与法兰适配器3间有足够的接触面，异形法兰4的连接部45与对应的连接件5通过螺栓或焊接连接，实现支承约束功能。
参见图4至图5，本发明的一个实施例公开了一种在线部件连接装配方法，利用如上的核级HDPE管系模块化装配支承装置，包括以下步骤：
S10：根据管道轴侧图，确定在线部件1的安装定位；S20：根据在线部件1的定位，确定在线部件1两侧的连接件5的定位并与外部支撑件相连接；S30：将第一半环法兰41与连接件5相连接；S40：将法兰适配器3放置第一半环法兰41上；S50：将第二半环法兰42围设于法兰适配器3上并与第一半环法兰41相连接；S60：将连接法兰2与在线部件1相连接，再将连接法兰2与异形法兰4相连接；S70：将在线部件1安装至定位处并与连接法兰2密封连接并锁定，根据现场实际的安装偏差微调连接件5与外部支撑件的相对位置并锁定。优选地，在完成在线部件1外的其他区域的安装后，校核第一半环法兰41和第二半环法兰42的安装准确性，按HDPE法兰的连接预紧要求，锁紧密封在线部件1与连接法兰2的螺栓连接。在其他一些实施例中，还需调整至满足平面度要求。
并包括上述任一实施例所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置，在此不再赘述。在核电厂HDPE管系的装配过程中，利用核级HDPE管系模块化装配支承装置为管系提供可靠的安装定位和有效的安装临时支撑。
具体地：
为了安装法兰适配器3的后管道6，步骤S60之后还包括：S61：将管道6与法兰适配器3相连接。根据工程实际需要，完成法兰适配器3后管道6的安装，异形法兰4及其连接件5作为管系安装的有效定位和临时支撑，可根据需要调整临时支撑的支撑功能。
为了连接固定各部件，步骤S30包括：通过第一连接组件穿过第一半环法兰41的连接部45与连接件5相连接；步骤S40包括：将法兰适配器3放置在第一半环法兰41的承托环43上；步骤S50包括：将第二半环法兰42的承托环43围设于法兰适配器3上，通过第二连接组件穿过第一半环法兰41的第一安装部411与第二半环法兰42的第二安装部421相连接；步骤S60包括：分别通过第三连接组件穿过第一半环法兰41和第二半环法兰42的安装环44与连接法兰2相连接。
在运行过程中，若需要维修替换，可按照上述过程开展在线部件1的拆除，替换和安装。
通过实施本发明，具有以下有益效果：
本发明的核级HDPE管系模块化装配支承装置可便捷高效地响应HDPE管系工程实际中的设计和变更需求，通过异形法兰和连接件标准化和模块化的组件设计，为HDPE管系的在线部件提供更可靠、更有效、更通用、更便利和更经济的支承装置，并在安装调试、运行维护过程中提供更便利的方案。可用于核电厂HDPE管系在线部件支撑的总体设计方案，也可应用于焊接空间狭小，同时需要可更换性的HDPE管部件与HDPE管部件的连接。
通过连接件可以与不同的外部支撑结构组合结构关系，能够形成不同的支撑约束功能。分体式的结构设置，将异形法兰拆分为第一半环法兰和第二半环法兰，为安装调试和检修替换提供了便利。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述实施例或技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，即“在一些实施例”所描述的实施例可与上下任一实施例进行自由组合；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种核级HDPE管系模块化装配支承装置，用于支承核电厂HDPE管系的在线部件(1)，所述在线部件(1)的两端分别依次连接有连接法兰(2)和法兰适配器(3)，其特征在于，还包括围设于所述法兰适配器(3)上并与所述连接法兰(2)连接的异形法兰(4)、以及用于连接所述异形法兰(4)和外部支撑件的连接件(5)。
2.根据权利要求1所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置，其特征在于，所述异形法兰(4)包括第一半环法兰(41)和第二半环法兰(42)。
3.根据权利要求2所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置，其特征在于，所述第一半环法兰(41)和所述第二半环法兰(42)包括承托环(43)和位于所述承托环(43)径向上的安装环(44)。
4.根据权利要求3所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置，其特征在于，所述承托环(43)的轴向高度大于所述安装环(44)的轴向高度，且所述安装环(44)位于所述承托环(43)在轴向上的一端以形成密封平面，所述密封平面与所述法兰适配器(3)相抵接。
5.根据权利要求3所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置，其特征在于，还包括第一连接组件；所述第一半环法兰(41)和/或所述第二半环法兰(42)还包括连接部(45)，所述连接部(45)设于所述安装环(44)外周，所述第一连接组件穿过所述连接部(45)与所述连接件(5)可拆卸连接。
6.根据权利要求3所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置，其特征在于，还包括第二连接组件；所述第一半环法兰(41)还包括第一安装部(411)，第一安装部(411)设于所述安装环(44)外周断面处；所述第二半环法兰(42)还包括第二安装部(421)；所述第一安装部(411)与所述第二安装部(421)错位设置，所述第二连接组件穿过所述第一安装部(411)与所述第二安装部(421)可拆卸连接。
7.根据权利要求3所述的核级HDPE管系模块化装配支承装置，其特征在于，还包括第三连接组件，所述第三连接组件穿过所述安装环(44)与所述连接法兰(2)可拆卸连接。
8.一种在线部件连接装配方法，其特征在于，利用权利要求2-7任一项所述的模块化装配支承装置，包括以下步骤：
S10：根据管道轴侧图，确定在线部件(1)的安装定位；
S20：根据所述在线部件(1)的定位，确定所述在线部件(1)两侧的所述连接件(5)的定位并与外部支撑件相连接；
S30：将所述第一半环法兰(41)与所述连接件(5)相连接；
S40：将法兰适配器(3)放置所述第一半环法兰(41)上；
S50：将所述第二半环法兰(42)围设于所述法兰适配器(3)上并与所述第一半环法兰(41)相连接；
S60：将连接法兰(2)与所述在线部件(1)相连接，再将所述连接法兰(2)与所述异形法兰(4)相连接；
S70：将所述在线部件(1)安装至定位处并与所述连接法兰(2)密封连接并锁定，根据现场实际的安装偏差微调所述连接件(5)与外部支撑件的相对位置并锁定。
9.根据权利要求8所述的在线部件连接装配方法，其特征在于，步骤S60之后还包括：
S61：将管道(6)与所述法兰适配器(3)相连接。
10.根据权利要求8所述的在线部件连接装配方法，其特征在于，步骤S30包括：通过第一连接组件穿过所述第一半环法兰(41)的连接部(45)与所述连接件(5)相连接；
步骤S40包括：将所述法兰适配器(3)放置在所述第一半环法兰(41)的承托环(43)上；
步骤S50包括：将所述第二半环法兰(42)的承托环(43)围设于所述法兰适配器(3)上，通过第二连接组件穿过所述第一半环法兰(41)的第一安装部(411)与所述第二半环法兰(42)的第二安装部(421)相连接；
步骤S60包括：分别通过第三连接组件穿过所述第一半环法兰(41)和所述第二半环法兰(42)的安装环(44)与所述连接法兰(2)相连接。
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|---|---|---|---|
| CN202211138370.2A CN115451195B (zh) | 2022-09-19 | 核级hdpe管系模块化装配支承装置及在线部件连接装配方法 |
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| CN115451195A true CN115451195A (zh) | 2022-12-09 |
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