張渲楠

摘 要：高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器內(nèi)部構(gòu)件為懸掛的懸臂結(jié)構(gòu)，且設(shè)備較長，約23m，只能采用臥式運輸，考慮到其結(jié)構(gòu)特殊性，防止臥式運輸對設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件造成損壞，我司對高溫堆蒸發(fā)器臥式運輸情況進行了有限元計算，并對各應(yīng)力進行校核，防止了臥式運輸損壞蒸汽發(fā)生器。

關(guān)鍵詞：高溫氣冷堆 蒸汽發(fā)生器 有限元 workbench 運輸 變形 損壞

0 引言

與壓水堆蒸發(fā)器不同，高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器內(nèi)部構(gòu)件為懸掛的懸臂結(jié)構(gòu)，因設(shè)備較長，約23m，且要求運輸過程全程充氮氣保護，從設(shè)備制造廠運輸至現(xiàn)場只能采用臥式運輸。因水平懸臂結(jié)構(gòu)，如運輸過程中加速度過大[1]，可能對內(nèi)件造成損壞。

考慮到其結(jié)構(gòu)特殊性，防止臥式運輸對設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件造成損壞，在包裝設(shè)計時進行了臥式運輸工況有限元計算，并對各應(yīng)力進行校核，避免運輸過程損壞產(chǎn)品。

1 有限元分析

首先進行模型簡化，保留與變形相關(guān)的筒體及內(nèi)部構(gòu)件承重結(jié)構(gòu)及內(nèi)部構(gòu)件主要質(zhì)量結(jié)構(gòu)（換熱單元），省略上部氦風機筒體無關(guān)結(jié)構(gòu)，省略蒸汽出口連接管、出口連接管、保溫層、保溫層固定裝置等結(jié)構(gòu)，其中換熱單元以換熱單元外筒體代替，并對其密度進行修改；蒸發(fā)器殼體只保留了與內(nèi)件接觸的內(nèi)部構(gòu)件外法蘭及與設(shè)備運輸支座相關(guān)的筒體結(jié)構(gòu)，模擬真實的運輸工況[2]。詳見圖1。

其次模型修改，用inventor建模后，需要對模型進行整理，對部分細節(jié)結(jié)構(gòu)進行修改刪除或修補等，并對需要結(jié)構(gòu)連續(xù)的體進行創(chuàng)建part（減小接觸數(shù)量，并使節(jié)點連續(xù)），以保證后續(xù)網(wǎng)格劃分時節(jié)點連續(xù)和減少接觸對數(shù)量。

再次進行接觸分析，workbench默認接觸一般為bend類型，與實際模型及運輸接觸類型不相符，這就要求我們手動修改接觸類型，比如：實際換熱單元外筒與徑向定位板之間是存在軸向滑動的，而bend接觸限制了軸向的邊界條件，故修應(yīng)該為無滑動摩擦。

網(wǎng)格劃分，由于默認的風格劃分不能滿足設(shè)計要求，如關(guān)注位置風格不夠密，不關(guān)注位置網(wǎng)格過于密等，這就要求我們加入限定條件[3]。劃分網(wǎng)格后，共計3644826個結(jié)點。

邊界條件，模擬實際工況，在殼體上施加約束，

1）包裝支座位置一端施加固定約束代替支座。

2）一端施加無滑動摩擦約束代替支座；

3）保證殼體以實際運輸時重力加速度a（豎直方向）施加[4]。

2 結(jié)果分析

計算結(jié)果見圖2。

危險截面評價，經(jīng)過計算，得出應(yīng)力最大點在第一個錐筒體位置，并對該危險截面線性化，具體見表1。

經(jīng)過分析得知，在給定的重力加速度下，內(nèi)部構(gòu)件變形較大，在設(shè)備最下部，變形量已為11.58mm（見圖2），因該位置與給水連接管相連接，故對于該應(yīng)變對連接管帶來的二次應(yīng)力，進行了評估，取其中沿Z方向剛度最大的一組給水連接管，以最大變形量11.58為邊界條件，進行計算，得到連接管在運輸工況下的應(yīng)力值（見圖3），并進行評價[5]，詳見表2。

經(jīng)評估，在僅位移和重力加速讀的情況下，給水連接管的PL已超過207MPa，產(chǎn)生塑性變形，PL和Pb組合已達到320Mpa（見圖4），故建議增加徑向限制裝置，降低給水連接管應(yīng)力水平，防止運輸過程中產(chǎn)生塑性變形[6]。

3 結(jié)論

1）在包裝時，對內(nèi)部構(gòu)件與殼體之間增加墊板，使得運輸過程中，內(nèi)件與殼體之間墊板接觸，減小變形量。

2）在設(shè)備運行過程中，地震加速度影響與運輸問題類似，建議產(chǎn)品中增加墊板，以避免設(shè)備運行過程中地震加速度對設(shè)備的損壞。

3）經(jīng)計算，間隙小于至5mm可滿足各應(yīng)力不超標（過程略）。

參考文獻：

[1]錢紅華，路華，施喜昌，朱國忠.大型臥式容器的運輸固定及起吊技術(shù)[J].遼寧化工，2015，44（01）：97-99.

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[3]黃勛. 壓力容器應(yīng)力分類分析設(shè)計方法改進研究[D].浙江理工大學(xué)，2017.

[4]王秀祥，李洋.基于加速度控制的核電設(shè)備運輸管理[J].物流科技，2015，38（06）：85-86+116.

[5]何錚，常華健，楊培勇，剛直，張鍇，謝永誠，梁星筠.核電主設(shè)備分析法設(shè)計中應(yīng)力線性化路徑可靠性及優(yōu)化分析[J].原子能科學(xué)技術(shù)，2017，51（07）：1273-1278.

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