2道屏障，根据我国核动力厂设计安全规定 全壳需满足在运行前和整个寿期内在规定压力下进行压力试验的要求，以此来验证和保障在设计基准事故时安全壳能够保持结构的完整性和密封性。通过设置安全壳监测系统，可以对安全壳在建造、压力试验以及整个寿期内的结构变形进行监测。本文结合某堆型安全壳 点介绍了安全壳监测系统的设计原则、系统原理、数据分析以及失效设备替代等内容。一、安全壳监测系统设置原则监测系统的仪表可参考理论计算值，布置在安全壳结构的典型截面处，并选择合适的仪表量程。全壳三维有限元模型采用通用有限元软件 型包括从安全壳筏基顶面到安全壳穹顶顶面的圆筒状结构。安全壳三维有限元模型需考虑几何不连续的部位，如安全壳上较大的开洞部位、扶壁柱和钢衬里等。混凝土壳体采用 20节点高精度实体单元（模，钢衬里采用 8节点壳单元（模，设备荷载根据其性质建模，作为集中荷载或均布荷载。为了模拟地基和核岛厂房公共基础的刚度对安全壳上部结构产生的影响，用施加弹簧单元的方式来等效模拟其效应，弹簧单元采用 全壳三维有限元模型见图 试验工况下的最大变形见图 全壳三维有限元模型 图 测系统布置如下：铅垂线测量系统监测安全壳水平方向直径的变化（径向变化）和安全壳高度变化，径向变形测量沿安全壳筒壁圆周 4个方位，避开设备闸门孔和扶壁柱，间距 90°左右，设置铅垂线。在每一方位，应至少取 3个标高（大致分别为筒壁高的 1/4、1/2 和 3/4处附近）布置测点。其中，中间高度一层测点应接近理论计算所得之径向变形产生最大值位置。高度变形测量，测点方位与径向变形测点位置接近，其标高设在环梁的下方或筒体的顶部，共 4个测点。应变测量系统宜在下列部位设置应变测点：筒壁与基础底板交接处，筒壁高度的中间部位（4 个方位） ，穹顶的顶点部位，设备闸门孔的一侧及其正上方的变断面处。应变测点可布置在安全壳壁厚的内、外排普通钢筋处，对某些重要测量部位，还可以增加壁厚中部测点。每个测点，一般均按主应力方向已知的平面应力状态布置，由环向的和竖向的两个应变计组成。水准盒测量系统测点沿以安全壳中心为中心的 4条半径布置。半径的外端延伸至加腋区域，且不通过有较大几何不连续性的区域。每条半径上布置 5个水准测量点（筏基中心点为各测量半径所共用） 。在筏板与内层安全壳墙体交接处以及筏基中心处加密布置测量点，以使获得的筏基变形剖面图尽可能符合真实情况。二、全壳在荷载作用下壳体发生膨胀或收缩，悬挂的铅垂线也随之移动，从而通过测试铅垂线的移动量来确定安全壳的变化。每次测量数据可以得出铅垂线固定端处的径向和切向位移，以及安全壳的倾斜程度和安全壳直径在不同标高处的变化，从而可以绘出图形，表示安全壳相对于原始测量数据的径向和切向位移、直径变化以及粗略的倾斜变化。动式应变计和振弦式应变计等几种。振弦式应变计具有良好的稳定性、抗干扰能力强、采集数据方便和测试量为应变累计值等优点，在目前的在建核电项目中得到广泛应用。在温度恒定时，振弦式应变计的钢弦张力与应变有着确定的关系，当应变产生时，钢弦的张力会发生相应变化。但当无应变产生而温度存在变化时，也会使弦的张力发生变化。温度升高，张力降低，温度降低，张力升高。除了计算振弦本身的热膨胀外，还应考虑被测物体自身的热膨胀，由此得到温度修正公式： 2211式中： —钢弦单位长度的质量； l—钢弦长度； E—钢弦的弹性模量；A—钢弦的截面积； —振弦金属材料的热膨胀系数；T（ ）—温度变化； —混凝土的热膨胀系数； 本的测量仪器为水准盒，当液面从 1位置上升到 2位置时，浮桶的浮力将增大，浮力的大小与液面的变化成正比。通过采集精密振弦式传感器的频率值，可以即时地换算出液面变化，从而反算出水准盒沉降数值。根据这一原理，可以精确测出小至 多个水准盒连接成用于测量多点相对沉降的系统，就形成了静力水准系统。三、工程中存在的问题和改进措施监测系统所用仪表属于精密测量的仪表，工作年限长达数十年，除铅垂测量系统外，应变测量系统和水准盒测量系统所用的仪表大多预埋在混凝土中，一旦损坏，无法替换，这就对测量仪表的性能和监测系统的设计都提出了很高的要求。对应变测量系统，安装应变计和敷设测量电缆后，在浇筑混凝土时需做好施工保护。考虑到仪表的异常风险，测量仪表数量需设置一定的冗余，以 号堆埋设应变计 52个，备用 4个，2 号堆埋设应变计 24个，备用 4个。对水准盒测量系统，设置若干个工作水准盒预埋在筏基中，设置一个参考水准盒放置在安全壳外，工作水准盒彼此之间并联，每个工作水准盒单独与参考水准盒串联。上述结构形式即多个工作点公用 1个参考点，从而组成一个公共系统。所有工作点与参考点液面变化的相对高度即工作点相对于参考点位置变化，而参考点的绝对高程可通过石墨杆和振弦式收敛计来确定。假如某个工作水准盒失效，可在失效水准盒外部单独串联一个等效水准盒，通过测量等效水准盒的液面可获得与失效水准盒的相同数据。四、结束语安全壳监测系统能够对安全壳在建造、压力试验以及整个寿期内的结构变形进行监测，以验证安全壳的结构完整性。通过理论分析，合理布置监测系统的测点。同时，针对现场可能出现的仪表失效问题，本文也提出了设计冗余原则和等效替代方案。（作者单位：中广核工程有限公司）
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