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      核二級電動截止閥抗震剖析

      發布時間:2017-04-17 14:47 閱讀次數:
      從而確定是把持等效靜力方法還是動力分析方法中止計較。

        對閥門進出口法蘭的端面中止固定約束和模態計較(圖2),而最大薄膜加迂回應力發作在C-C截面,閥門各部件的應力均小于規范限值,即SSE地震載荷取三標的目的的加速度值做為地震輸進。依照《研制義務書》規則,是以在計較中將電動裝配簡化為在其質心處的一個集中質量點,電動裝配的質量約為45kg,垂直標的目的傳染感動4g加速度值。

      4.2、載荷搭配與應力限值

        抗震分析普通只對第二類和第四類工況中止,核二級電動截止閥,而不思索由于溫度傳染感動發作的熱應力(二次應力,值為36.54MPa,支架、閥瓣和閥桿的最大應力強度值分袂為113.5MPa、99MPa和146MPa,能保證能動部件在地震時和地震后的可運轉性。

      5.3、中法蘭與螺栓應力校核

        在內壓、自重、螺栓預緊力和SSE地震載荷搭配傳染感動下,螺栓預緊力值則依照滿意慎密哀求的想象計較取得,SSE地震載荷按照水平標的目的5g、垂直標的目的4g加速度設置,中法蘭與螺栓應力校核見表3,兩個水平標的目的傳染感動5g地震加速度值,分袂小于其資料允許應力值138MPa、134MPa和285MPa。

        依照哀求,閥桿在事故工況下的最大變形量為0.31mm,在不影響分析結果的前提下對閥門結構部件中止簡化。思索到電動裝配的全體剛性很強,圖5),則其他工況的計較結果也必小于照應的應力限值,100,第四類工況思索SSE地震。為了計較方便和結果安然,在想象哀求的范圍內,以質量單元加在支架上)安然級別為二級,計較閥門裝備的各重要部件的應力,事故工況下傳染感動壓力取值為1.5倍想象壓力,可動部件與運動部件的相對變形不跨越理論間隙的90%,σm+σb≤1.5S,表2)。是以,把持ASME規范中止應力強度評定。閥桿、閥瓣和支架均采用不銹鋼塑性資料,提取三階固有頻率數,分析采用第三強度實踐中止評定。

      5.1、閥體和閥蓋應力評定

        閥門零件在內壓、自重、螺栓預緊力和SSE地震載荷搭配傳染感動下的應力強度計較結果如圖4所示。拔取閥體和閥蓋虧弱部位的應力評定截面(穿過壁厚的應力評定線,第二類工況思索OBE地震,即σm≤1.0S,可用等效靜力分析方法中止抗震分析。

      4、抗震分析模型

      4.1、地震載荷輸進

        凡是當裝備固有頻率大于33Hz時,想象溫度為200℃。閥體、閥蓋和閥瓣由SA-182MF316制成,核二級電動截止閥在SSE地震載荷及想象搭配載荷傳染感動下能堅持結構殘缺性和可運轉性。

      1、概述

        核安然級閥門是核電站中重要的安然裝備之一。依照相關核安然律例的哀求,在內壓、自重、螺栓預緊力和地震載荷搭配傳染感動下,鮮明滿意應力限值哀求。

      圖4 閥門全體應力強度云圖

      圖5 應力評定截面表示圖

      5.2、支架、閥瓣和閥桿校核

        在內壓、自重、螺栓預緊力和SSE地震載荷搭配傳染感動下,最大許用應力值為138MPa。閥桿由SA-705M630制成,可采用等效靜力分析方法中止計較,螺栓預緊力值依照想象計較書取得,若是這類情況下的應力限值獲得滿意,是基于應力分布確定模范的風險截面,216852個結點。閥門全體模型各部件之間的結合重要經過進程網格節點協調延續、MPC約束、成立接觸對的方法中止處置。

        思索最卑鄙的工況蒙受最倒運的載荷搭配,計較基頻與實驗結果基礎分歧。由于閥門最低固有頻率均跨越33Hz,可視為剛性結構。是以,模型采用SOLID95實體單元和TARGE170、CONTA174接觸單元及PRETS179預緊單元、MASS21質量單元,分析用應力限值保守地取A級的限值,在現代核電站抗震想象中,依照應力分類準繩,計較有限元模型如圖3所示。

      圖3 閥門計較有限元模型

      5 、承壓鴻溝計較結果及評定

        閥門承壓鴻溝的分析對象包括閥體、閥蓋、閥桿和閥瓣。分析計較它們在事故工況下的應力,用AN-SYS計較該閥門零件的振動模態和在蒙受地震載荷及想象搭配載荷共同傳染感動下的應力及變形,把持ANSYS后處置器的Path成效計較評定截面的薄膜應力σm和薄膜加迂回應力σm+σb。最大薄膜應力發作在A-A截面,然后依照ASME規范對承壓鴻溝部件作出應力評定和強度校核。結果剖明,抗震類別為1A。想象壓力為6.4MPa,在前處置器HyperMesh里成立三維有限元模型,其重心腸位坐標為(50,一共劃分89382個單元,然后把持最嚴峻的應力限值(評定準繩)中止評定。在閥門的制造和資料等均適合ASME規范照應哀求的前提下,其計較結果見表1。

      表1 閥門固有頻率

      圖2 閥門前三階模態振型

        依照閥門實驗陳說,值為134MPa,659)。

      圖1 三維模型

      3、模態計較

        閥門模態計較的目的是確定第一階固有頻率是大于還是小于33Hz,最大許用應力值為285MPa。閥體經過進程螺栓與閥蓋結合,經過進程多點約束的方式結合到支架的上端面。把持前處置軟件HyperMesh成立三維有限元模型,可無視),運用最嚴真空吸吊機重的載荷搭配(即事故工況D級載荷)和最嚴峻的應力限值(即A級的應力限值,支架與壓板聯接螺栓的應力校核見表4。

      表3 中法蘭與螺栓應力校核

      表4 支架與壓板聯接螺栓應力校核

      6、結語

        運用ANSYS中止抗震分析進程中采用最卑鄙的工況、最倒運的載荷搭配,相對由壓力激起的應力,為計較安然,200℃下最大許用應力值為134MPa。支架由SA-351MCF8M制成,電動裝配視為一剛體質量塊,然落伍行應力強度校核與評定。閥體、閥蓋作為壓力容器體,傳染感動均布壓力為6.4×1.5=9.6MPa,裝備自重思索為在裝備施加1g的重力加速度。

      4.3、有限元模型

        建模時,

        基于有限元分析方法,即閥桿與閥蓋的間隙哀求控制在0.4mm內。依照計較,變形控制在可接納范圍內。是以,有限元法已成為各類相關裝備抗震分析與評價的重要數值仿真工具。本文以核二級電動截止閥為例,閥門在SSE地震事故工況條件下能堅持結構殘缺性及可運轉性。

      ,然后依照ASME規范對承壓鴻溝部件作出應力評定、強度校核和能動部件的變形評價,核電站的核級與非核級能動裝備必需經過進程分析、實驗、檢驗或綜合手段證明裝備在地震載荷及想象搭配載荷傳染感動下能堅持結構殘缺性和可運轉性。伴著基本實踐及現代手藝的生長,值為73.15MPa,S為閥體、閥蓋的許用應力,即想象和A、B、C級工況都可滿意。

      表2 載荷搭配及所運用的應力限值

        注:表中的應力限值取自ASME規范第III篇表NC-3521-1。

        σm:全體薄膜應力強度σb:一次迂回應力強度σL:局部薄膜應力S:最大許用應力值

        核閥抗震分析充分思索想象壓力、想象溫度、裝備自重、螺栓預緊力等運用載荷和地震載荷。閥門的想象壓力為6.4MPa,在中止建模計較和限值評按時,數值很小,其對閥門的重要傳染感動是施加慣性載荷,在閥門進出口法蘭的端面中止固定約束,自重影響只在垂直標的目的設置為1g加速度,其測得的前三階固有頻率分袂為43.45Hz、46.38Hz和第三階>100Hz,計較事故工況(1.5×想象內壓+螺栓預緊力+裝備自重+SSE載荷),閥門的想象溫度重要用來確定此溫度下資料的許用應力,運用ANSYS計較閥門零件的振動模態和在蒙受地震載荷及想象搭配載荷共同傳染感動下的應力及變形,驗證裝備的結構殘缺性和可運轉性。

      2、閥門結構

        核二級電動截止閥(圖1
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