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        核島排氣和疏水系統(tǒng)疏水閥抗震分析

        2017-01-10 01:48:32高學(xué)生朱良軍馬高誠黃超李洪武
        中國設(shè)備工程 2016年16期
        關(guān)鍵詞:核島浮球閥體

        高學(xué)生,朱良軍,馬高誠,黃超,李洪武

        (1.中廣核工程有限公司,廣東 深圳 518000;2.阿姆斯壯機(jī)械(中國)有限公司,上海 210000)

        核島排氣和疏水系統(tǒng)疏水閥抗震分析

        高學(xué)生1,朱良軍1,馬高誠1,黃超2,李洪武1

        (1.中廣核工程有限公司,廣東 深圳 518000;2.阿姆斯壯機(jī)械(中國)有限公司,上海 210000)

        本文采用管梁單元、集中質(zhì)量單元及剛性梁連接單元等建立了核島排氣和疏水系統(tǒng)疏水閥的有限元?jiǎng)恿δP停瑴?zhǔn)確地模擬了設(shè)備結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特征。采用有限元?jiǎng)恿Ψ治黾夹g(shù),對(duì)該疏水閥進(jìn)行了模態(tài)分析,計(jì)算其固有頻率,并采用等效靜力法進(jìn)行了抗震計(jì)算,得到了安全停堆地震(SSE)工況下結(jié)構(gòu)內(nèi)的最大應(yīng)力,同時(shí)校核了閥體焊縫對(duì)閥體抗震強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明,該疏水閥在SSE地震事故下,仍能保證結(jié)構(gòu)邊界的完整性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的安全性,且具有較好的安全裕度。

        核島疏水閥;等效靜力分析法;安全停堆地震;模態(tài)分析

        核電站核島排氣和疏水系統(tǒng)(RPE系統(tǒng))疏水閥,安裝在核島排氣和疏水系統(tǒng)蒸汽管道上,采用機(jī)械浮球式結(jié)構(gòu),能自動(dòng)地排除管道中的冷凝水,并防止蒸汽泄漏,以確保系統(tǒng)安全運(yùn)行,是核電站中重要的安全設(shè)備之一。該疏水閥抗震等級(jí)為1I級(jí)設(shè)備,要求在地震工況下保持其結(jié)構(gòu)完整,因此需對(duì)該疏水閥進(jìn)行抗震分析。

        1 疏水閥結(jié)構(gòu)參數(shù)

        該RPE系統(tǒng)疏水閥主要技術(shù)參數(shù)詳見表1。

        表1 疏水閥技術(shù)參數(shù)

        該RPE系統(tǒng)疏水閥為機(jī)械浮球式結(jié)構(gòu),主要組成結(jié)構(gòu)包含閥體、閥蓋、杠桿機(jī)構(gòu)、閥瓣和閥座。主要部件為不銹鋼材質(zhì)。上下閥體通過翻邊焊接連接。通過橢球型的浮球和高作用力的杠桿改變閥嘴開口大小,從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)規(guī)格書要求的排放,設(shè)計(jì)簡圖詳見圖1。

        2 模型簡化

        抗震分析主要用于考察殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,因此只保留上閥體、下閥體以及閥蓋作為分析要素,對(duì)于內(nèi)部浮球等其它組成部分,僅考慮其質(zhì)量?;诜治鲱愋秃湍P吞攸c(diǎn),采用板殼(Plate)單元和質(zhì)量點(diǎn)(Mass)。

        單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分,采用剛性單元(RBE2)連接板殼與質(zhì)量點(diǎn),板殼厚度取管壁最薄處。

        通過有限元軟件在閥門的中性面上建立質(zhì)心,對(duì)質(zhì)量點(diǎn)與殼體定義約束方程,使其剛性連接,這樣就使質(zhì)量點(diǎn)上的質(zhì)量載荷傳遞到殼體上。

        質(zhì)量點(diǎn)位于坐標(biāo)系1。建立局部坐標(biāo)系2和3,并在坐標(biāo)系處建立剛性單元,施加相應(yīng)的接管載荷。最后在疏水閥進(jìn)出口處定義位移約束。

        圖1 閥門結(jié)構(gòu)示意圖

        3 模態(tài)分析

        采用有限元軟件對(duì)閥門進(jìn)行模態(tài)分析,計(jì)算閥門固有頻率。通過Nastran計(jì)算,得出前三階模態(tài)為:71.79Hz、87.05Hz、157.99Hz。如果閥門基頻高于33Hz,則閥門抗震計(jì)算可以采用等效靜力法計(jì)算。反之,則必須采用其他方法,如加速度反應(yīng)譜法或時(shí)程法。該疏水閥基頻高于33Hz,故采用等效靜力法進(jìn)行抗震計(jì)算。

        4 抗震計(jì)算

        1I類閥門在安全停堆地震(SSE)作用下,僅要求保證其壓力邊界的完整性,而對(duì)變形量無限制要求。靜態(tài)分析法就是用簡單的方法加上一定的保守因子進(jìn)行分析,以考慮多頻激勵(lì)和多振型響應(yīng)對(duì)線性框架型構(gòu)筑物的影響??拐鸱治鲆话阒粚?duì)第二類和第四類工況進(jìn)行,第二類工況考慮OBE地震,第四類工況考慮SSE地震。

        這里為了計(jì)算方便和結(jié)果保守起見,在進(jìn)行建模計(jì)算和限值評(píng)定時(shí),使用最嚴(yán)重的載荷組合(即事故工況D級(jí)載荷)和最嚴(yán)格的應(yīng)力限值(即A級(jí)的應(yīng)力限值)。因此,如果這2種工況下的應(yīng)力限值得到滿足,則其它工況的計(jì)算結(jié)果也必小于相應(yīng)的應(yīng)力限值,即設(shè)計(jì)和A、B、C級(jí)工況均可滿足。經(jīng)校核,在A、D級(jí)工況下應(yīng)力值符合限值,詳見表2。故閥門在當(dāng)前工況下滿足ABCD級(jí)別工況。

        TH134

        A

        1671-0711(2016)11(下)-0140-02

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