【正文】 管板結構復雜，管板上壓力載荷主要為三種情況：管程壓力 tP 單獨作用；殼程壓力sP 單獨作用； 管程壓力 tP 和殼程壓。 圖 214 核電高加管板布管方式 管板材料與厚度 管板材料選擇 性能考慮，寧德核電高加管板材料采用低合金鍛鋼 20MnMoⅣ ,其物理和化學性能要比火電嚴格。 表 24 管板與殼程圓筒、管箱連接方式 a型 管板通過墊片與殼體法蘭和管箱法蘭連接； b型 管板直接與殼程圓筒和管箱圓筒形成整體結構； c型 管板與殼程圓筒連為整體，其延長部分形成凸緣被夾持在活套環(huán)與管箱法蘭之間； d型 管板與管程圓筒連為整體，其延長部分形成凸緣被夾持在活套環(huán)與殼體法蘭之間； e型 管板與殼程圓筒連為整體，其延長部分兼作法蘭，與管箱用螺柱、 墊片連接 f型 管板與管箱圓筒連為整體，其延長部分兼作法蘭，與殼體法蘭用螺柱、墊片連接； 核電常規(guī)島高壓加熱器設計使用壽命 40年，設計要求嚴格，實際情況使得應盡量避免打開筒體檢修，采用整體連接形式更加安全，選 b型連接方式。 圖 管板的設計 管板與殼 程圓筒、管箱連接方式選型 本高加管板與殼程圓筒、管箱的連接方式為 GB1511999《管殼式換熱器》管板計算一節(jié)中的 b型連接方式，如圖 213。 b． 防沖擋板的直徑或邊長，應大于接管外徑 50mm。 (3) 折流板厚度 查得 折流 板最小厚度為 10mm ，取厚度為 10mm?? 。 圖 (1) 折流板結構設計 設計主要尺寸如下： 折流板與殼體之間的間隙： 12 9 4 0 9 3 8 2R R m m? ? ? ? 折流板名義外直徑： 2 2 21 60niD D m? ? ? ? 切去弓形高度： 0 .1 6 0 .1 6 1 8 8 0 3 0 4ih D m m? ? ? ? (2) 折流板間距 ① 折流板最小間距取殼體內徑的 1/5 或 50mm 中的較大者。 折流板一般應按照等間距布置，管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進、出口接管。 圖 設計采用弓形折流板，其結構簡單，性能優(yōu)良，弓形折流板切去弓形高度為殼體 18 內直徑的 10%~40%，通常取 20%。 折流板和支撐板設計 折流板設計 安裝折流板是為了加大殼程流體的湍流速度，使湍流程度加劇，提高殼程流體的對流傳熱系數(shù)，還能器到 支撐管束的作用， 工程師可通過改變折流板的間距來改變殼程速度 , 從而改變 , 傳熱系數(shù)及壓降 。 17 ② 拉桿數(shù)量 根據換熱器直徑 2164mm 和換熱管外徑 16mm ，選取拉桿數(shù)量為 26。 圖 28 拉桿定距管結構 圖 29 拉桿折流板點焊結構 由于換熱管 14 m m 16 m m 19 m mod? ? ?，所以兩種拉桿結構都可以采用，在殼程盡量減少焊接連接，應多可拆裝連接可以方便維修，避免焊縫受到高速汽液沖蝕損壞，故采用拉桿定距管結構。 表 23 常用換熱管中心距 拉桿定距管設計 ① 拉桿結構 a. 常用拉桿結構有： 拉桿定距管結構 ，用于換熱管外徑 19mm? 的管束，如圖 28。 （ 3）換熱管中心距 換熱管中心距宜不小于 倍的換熱管外徑，常用的換熱管中心距見表 23。 表 22 換熱管外徑與彎曲半徑對照表 換熱管外徑 10 12 14 16 19 20 22 25 30 32 35 38 45 50 55 57 R 20 24 30 32 40 40 45 50 60 65 70 76 90 100 110 115 U 型管彎管段彎曲前的最小壁厚按下式計算： 01(1 )4dR???? 式中： d —— 換熱管外徑， mm；取 16 R—— 彎管段的彎曲半徑， mm； 0? —— 彎曲前換熱管的最小厚度， mm； 1? —— 直管段的計算壁厚， mm。根據工藝要求，取 。鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼管的強度高，導致性能好，抗汽蝕和焊接性能優(yōu)良，并且由于含鎳元素少，比 TP304L 奧氏體不銹鋼的成本低。 圖 25 汽液兩相流控制裝置原理圖 U 型管及拉桿定距管設計 U 型管設計 （ 1）高加換熱管 國內、外大容量火電機組加熱器管束通常采用 SA556GRC2 碳鋼管材，也有個別電站采用 TP304 奧氏體不銹鋼管束，相比核電站采用的 TP304L 與 TP439 鐵素體不銹鋼，由于材料中加熱鉻、鎳元素 從而提升了材料的抗腐蝕性與沖蝕性能。 14 圖 24 傳感信號管和調節(jié)器 （ 2）工作原理。檢修維護量大、事故率高 , 降低了循環(huán)熱效率 ， 節(jié)能效果不好 ， 為解決上述問題 ， 在寧德核電一期 4機組的高加上采用汽液兩相流自動調節(jié)水位控制裝置。 筒體主要接管設計 主要接管尺寸 1．蒸汽進口接管 設定蒸汽在管道中的流速為 24iDA ?? 蒸汽進口接管 1 3 4 8 m m1 3 . 8 2 1 0 0 . 7 8 5Qd ???? 圓整 300mm 2．疏水出口接管 疏水出口處的水由蒸汽冷凝水和上級疏水兩部分組成 設定疏水出口流速 24iDA ?? 體積流量 38 4 . 2 3 4 7 8 . 4 6 20 . 1 6 3 /1000vQ m s??? 疏水出口接管 13 3 3 1 . 6 1 3 4870 . 7 8 5 0 . 7 8 5 9vQd m mu? ? ??? 圓整 300mm 水位控制裝置設計 高加在正常工作時 ， 要求汽側水位保持在一定范圍內 ， 水位過高會造成汽輪機進水而引起葉片斷裂 ， 大軸彎曲 ， 加熱器殼體爆破等重大事故 ； 水位過低 , 或無水運行 , 造成大量蒸汽從高壓加熱器內逸出 ， 潛熱沒有充分利用 ， 高壓加熱器傳熱效果嚴重惡化 ,給水溫度下降 ， 機組的煤耗增加 ， 同時疏水管道由于汽水兩相流動的影響而嚴重沖刷 , 常產生泄漏 現(xiàn)象 ， 被迫停止運行。 b．計算長度： 13530mmL? c．圓筒外徑： 2 1 6 4 3 2 2 2 2 2 8 m moD ? ? ? ? d．臨界壓力 crp 因為： 1 .1 7 1 .1 7 9 .7 6322228cro eoLDD?? ? ?＞ 13530 2228oLD ??， 2228 6 9 .6 2 5 2 032oeD? ?? 所以高加筒體為薄壁短圓筒。 2[ ] cit cpD p? ??? ? 其中， e? —— 筒體厚度， mm； cp —— 筒體計算壓力， Mpa；取 ； iD —— 圓筒內直徑， mm；取 2100； []t? —— 美國 ASME標準 SA516Gr70許用應力， Mpa；取 119； ? —— 焊接系數(shù)，取 1； 求得： 筒體厚度 ? =，鋼負偏差為： 1 mm? ，腐蝕裕 量 2 ? ，圓整 32mm ?？拷覀鹊目咨w添加密封墊圈，密封墊圈采用高強度石墨纏繞墊片，人孔結構見圖 22。后者加工難度較大。 人孔設計 半球形封頭水室與橢圓形水室均采用自密封人孔 ,密封可靠 ,裝拆方便。采用圓柱體加半橢圓封頭水室加人孔形式 ， 分程隔板能自由膨脹。與水室裝配前預先分割成幾塊 ,每塊焊有手柄 ,其外形尺寸應保證該件能自由地從人孔進出。還有一個優(yōu)點是結構較為簡單，只需一段厚壁管即可，在設備制造中非常方便。 根據以上特點，核電高壓加熱器采用厚壁接管補強設計。其特點是補強金屬集中于開孔應力最大部位，能有效的降低應力集中系數(shù)。適用范圍：高強度低合金鋼制壓力容器由于材料缺口敏感性高，一般采用該結構，但必須保證焊縫全熔透。 （ 2）厚壁接管補強：在開孔處焊上一段后壁接管，由于接管的加厚部分正處于最大應力區(qū)域，固比補強圈更能有效的降低應力集中系數(shù)。 1. 補強型式 壓力容器接管補強結構通常采用局部補強結構型式，主要有以下幾種形式 [18]： （ 1）補強圈補強：補強圈貼焊在殼體與接管連接處，其特點是結構簡單，制造方便。接管與水室筒體或封頭的連接采用騎座式全焊透結構。 設定給水進口流速 3 /u m s? 3 3 1 . 6 1 3 4 8 7 m m0 . 7 8 5 0 . 7 8 5 9vQd u? ? ??? 圓整至 500mm 其直徑大小與給水流量有關 ,流速選擇按《機械工程手冊》第 72 篇，一般為 1. 5～ m/s，超高壓機組可到 5 m/s，本高壓加熱器蒸汽管進口蒸汽流速算的 m/s。 圖 21 球形封頭水室 半球形封頭厚度的計算 nδ —— 封頭厚度 9 [σ]t—— SA516Gr70許用應力，取 119Mp ? —— 焊接系數(shù)，取 1 iD —— 半球形封頭直徑，取 1000mm 由厚度計算公式 4[ ] cin t cpD p? ?? ?? 算得：