CN217815444U - 一种核电厂高温管道热位移补偿机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电厂高温管道热位移补偿机构，包括外部壳体和内层管道，所述内层管道内部为内层流道，所述外部壳体与内层管道之间为外层流道，所述内层管道由内管公头和内管母头以承插结构组成。该补偿机构通过特定管件组合的形式，有效消除管道在高温工况下产生的热位移及随之而来的热应力，方便可靠。本实用新型利用承插结构，为核电厂消除管道热位移提供了一种新的设计形式，在特定场合下可能节省大量空间，为后续管道布置提供了便利。

Description

一种核电厂高温管道热位移补偿机构

技术领域

本实用新型属于高温管道设计技术，具体涉及一种核电厂高温管道热位移的补偿机构。

背景技术

管道作为设备之间的连接部件一直是布置工作中的重点之一。作为现代工业结晶，核电厂内部系统众多，工况复杂，这些都对管道布置工作产生了重大影响。对于核电厂来说，高温管道作为其必不可少的一部分始终是管道布置工作的重中之重，而由高温产生的位移又是高温管道设计因素中非常重要的一环。

现行的管道热位移补偿方式通常为管道自补偿和设置补偿器两种。其中管道自补偿为通过设置类似于π型弯或滑动支架，预留出管道加热后产生热位移的滑动空间，使管道整体在一定空间内可以移动，从而补偿而热位移。π型弯和滑动支架前者本身需要数倍于管道本身的空间，对于大型主管道来说空间的问题尤为明显，而后者使管道本身可以移动，也需要设立预留空间。而设置补偿器时本身需要对管道加装额外部件且在一定程度上削弱了管道的整体刚度，同时波纹管部分管壁厚通常薄于管道壁厚，需采用综合性能更好的材料才能正常使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决核电厂管道高温工况下产生热位移及其衍生问题，提供一种核电厂高温管道热位移补偿机构。

本实用新型的技术方案如下：一种核电厂高温管道热位移补偿机构，包括外部壳体和内层管道，所述内层管道内部为内层流道，所述外部壳体与内层管道之间为外层流道，所述内层管道由内管公头和内管母头以承插结构组成。

进一步，如上所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其中，所述内层管道外侧设有隔热层；所述隔热层为絮状或网格状的保温材料。

进一步，如上所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其中，在所述隔热层外还设置保证管道气密性的套筒。

进一步，如上所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其中，在所述内管公头和内管母头的连接部位设有用于保证两者顺利安装且能在高温下滑动的耐高温耐磨涂层。

进一步，如上所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其中，所述内层管道的内管公头和内管母头在常温安装时预留出热位移长度；若管道热位移过长则通过将内层管道首尾分别制作成内管公头和内管母头的筒节形式，使多个筒节相连。

进一步，如上所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其中，所述内管母头的内壁和内管公头的外壁在其连接部位呈相互适配的阶梯状结构。

进一步，如上所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其中，所述外部壳体和内层管道同轴设置，外部壳体作为保证强度和气密性的压力边界。

进一步，如上所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其中，所述内层流道中运行的工质为高温气体。

进一步，如上所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其中，所述外层流道与内层流道中运行的工质均为高温介质。

本实用新型的有益效果如下：

(1)由于本实用新型的结构设计使管道一直处于直管状态，不需要加装额外的π型弯来补充热位移，极大的节省了布置空间，对于微小堆型等结构紧凑的核电厂有较为重要的意义。

(2)由于本实用新型的结构设计中没有加装波纹管膨胀节等辅助部件，管道壁能够一直保证厚度，可以在相对更高的压力工况下运行。

(3)由于本实用新型结构的热位移在管道内部已经完成补偿，因此在正常运行情况下管道在完成热位移的补偿后仍能保证自身位置，不发生管道纵向移动，无需额外设置管道由高温导致整体位移余量，减少管道弯矩。

附图说明

图1为本实用新型核电厂高温管道热位移补偿机构的结构示意图；

图2为本实用新型核电厂高温管道热位移补偿机构应用于某实用案例的示意图。

图中，

1.外部壳体；2.内管公头；3.内管母头；4.耐高温耐磨涂层；5.隔热层；6.外层流道；7.内层流道；8.设备一；9.设备二；10.外层管安装结构；11.内层管安装结构；12.内层管道；13.热位移补偿机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种核电厂高温管道热位移补偿机构，常规的管道热位移补偿结构通常需要一定的空间来布置相应方案。在常规核电厂设计中，其自身空间较为充裕，通常不会造成影响。但在某些特殊的情况下，核电厂本体所能提供的空间及其有限，没有充足的空间将管道铺开设计。若仍坚持传统的管道热位移机构布置方案，其空间无法得到满足，也没有多余空间设置弯管的对应支架，无法满足整体布置需要。

因此需要不同于传统弯管或球头等热位移补偿方式的全新设计，本实用新型所述的结构，可以将管道产生的热位移在管道内部吸收。通过管节之间的滑动，在整体管道相对位置不发生变化的情况下，消除高温产生的热位移，不需要设置π型弯或者预留整体管道滑动空间。同时该机构本身对于管道壁厚的削薄相对有限，不需要提供额外的加强部件。

本实用新型通过两个管节承插结构来消除管道热位移，其中包含图1中的内管公头2、内管母头3及外部壳体1。

所述内管公头2、内管母头3一起构成了内层管道，其内部为内层流道7，其中的工质应为某种高温气体。

所述内管公头2、内管母头3构成的内层管道，其中内管公头2、内管母头3在连接表面涂有耐磨耐高温涂层4以保证两者能够顺利流畅的组装在一起，同时保证在高温时能够顺畅的相对滑动，不发生卡顿情况。承插结构本身安装缝隙相对微小，同安装时预先涂抹的耐高温涂料一起作为第一道气体密封措施。

内管母头3在相连接位置，其内管壁应通过预先的处理(包括且不限于机加工、一体成型等方式)使其呈现阶梯状结构，且阶梯原面的尺寸公差和形位公差应严格符合对应标准。内管公头2在相连接位置，其外管壁的处理方式与上述内管母头内管壁的处理方式相同。

所述内管公头2、内管母头3构成的内层管道，其外侧应该包裹一层絮状或网格状的隔热层，除了起到隔绝内外层流道的温度的基本作用外，该隔热层应能保证在高温情况下该隔热层仍能保持自身结构来保证对于高温气体的强大阻力，作为第二道气体密封措施。

以上两种气体密封措施已经能够保证对气流的强大阻力，如在此基础上仍追求更高的气密性，可在隔热层5外层再加装整体套筒，并于套筒两侧布置密封结构。以保证管道的完整密封性。

所述的隔热层5或可能存在的外部套筒与外部壳体1一起构成了管道的外部流道6，其中流动的工质应与内部流道相同。

所述的外层流道6和内层流道7中流动工质，除保证常规工艺性能及不能与管道发生反应外，也应保证在正常或特殊等任意工况下不能与耐磨耐高温涂层4、隔热层5发生物理反应或者化学反应。

外部壳体1作为外层管道与内管母头3和内管公头2组成的内层管道应该处于同轴位置，若内层管道外壁上有其他机械构件也应使其尽量均匀的分布在内管外壁环线，保证外层流道不同位置的横截面能尽量保证均匀，以求内管中部无支撑位置不受到由不均匀的高速气流导致的额外应力。

对于长管道导致热位移较大的情况，可以使一段管道两端分别设置母头和公头作为一个管段，多个管段以承插结构相连接，让较大的热位移均匀的分布于每一个承插结构处，以保证管道的整体强度。

该高温管道热位移补偿机构在安装时，流程如下：

(1)保证来料尺寸公差及形位公差无误，通常一根管道由数个管段组成，除两侧管段固定端外，每根管段两侧分别为内管公头2和内管母头3。

(2)在整体组装前，应先把各个管段连接成内层管道，并预留好热位移距离。确认后将隔热材料包裹至整个内层管道外侧，注意隔热材料不应过多陷入热位移预留位置的台阶状凹陷处。如有必要可在隔热层外侧再加装套筒以加强管道整体强度，同时保证管道整体密封性能。

(3)将已经组装好的内层管道固定至第一个固定点，而后将外部壳体固定至对应固定点。

(4)最后将管道整体完整连接，安装结束。

本实用新型提供的核电厂高温管道热位移补偿机构应用于某型号核电厂管道布置的实施例如图2所示。

由于图2中设备一8与设备二9布置位置较近，留给管道布置的余地并不充足，尤其内层管道12在布置同时还要考虑外部壳体1的大小及安装难度，因此弯管及大型管道补偿器都不能适用于这种情况。

在安装过程中，将内层管道组件拼装，包括热位移补偿机构13，隔热层及可能存在的内层管外壁套筒，最终形成内层管道12。

将内层管道12与设备二9相连接，其中内层管安装结构11包括且不限于焊接、法兰连接、搭接、压紧等方式。

确认内层管道12紧固后将外部壳体1从右侧套在内层管道12上，并固定在设备二9上，其中外层管安装结构10包括且不限于焊接、法兰连接、搭接、压紧等方式，同时应保证内层管道12和外层管道(外部壳体1)处于同一轴线上，保证同心，其安装尺寸公差应符合相关安装规范。

确认内层管道12和外层管道(外部壳体1)都能牢固的固定在设备二9上后，将整个设备二拖动与设备一紧靠，通过相关技术手段将设备一8侧对应位置的内层管安装结构11和外层管安装结构10与设备一8相连，并保证紧固。

在核电厂运行过程中，整个管道处于高温工况下，其中外层管道通过自身设置的热位移补偿机构消除相应增量，而内层管道通过本实用新型中的承插结构预留位置，在管道整体未发生移动的前提下成功消除了其高温产生的热位移，节省了空间的同时，并没有增加新的元器件，降低成本，安全可靠。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型的结构不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，包括外部壳体(1)和内层管道，所述内层管道内部为内层流道(7)，所述外部壳体(1)与内层管道之间为外层流道(6)，所述内层管道由内管公头(2)和内管母头(3)以承插结构组成。

2.如权利要求1所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，所述内层管道外侧设有隔热层(5)。

3.如权利要求2所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，所述隔热层(5)为絮状或网格状的保温材料。

4.如权利要求2或3所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，在所述隔热层(5)外还设置保证管道气密性的套筒。

5.如权利要求1所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，在所述内管公头(2)和内管母头(3)的连接部位设有用于保证两者顺利安装且能在高温下滑动的耐高温耐磨涂层(4)。

6.如权利要求1所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，所述内层管道的内管公头(2)和内管母头(3)在常温安装时预留出热位移长度；若管道热位移过长则通过将内层管道首尾分别制作成内管公头和内管母头的筒节形式，使多个筒节相连。

7.如权利要求1所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，所述内管母头(3)的内壁和内管公头(2)的外壁在其连接部位呈相互适配的阶梯状结构。

8.如权利要求1所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，所述外部壳体和内层管道同轴设置，外部壳体作为保证强度和气密性的压力边界。

9.如权利要求1所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，所述内层流道(7)中运行的工质为高温气体。

10.如权利要求1或9所述的核电厂高温管道热位移补偿机构，其特征在于，所述外层流道(6)与内层流道(7)中运行的工质均为高温介质。

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