核二级电动截止阀抗震剖析

从而确定是把持等效静力方法还是动力分析方法中止计较。

　　对阀门进出口法兰的端面中止固定约束和模态计较(图2)，而最大薄膜加迂回应力发作在C-C截面，阀门各部件的应力均小于规范限值，即SSE地震载荷取三标的目的的加速度值做为地震输进。依照《研制义务书》规则，是以在计较中将电动装配简化为在其质心处的一个集中质量点，电动装配的质量约为45kg，垂直标的目的传染感动4g加速度值。

4.2、载荷搭配与应力限值

　　抗震分析普通只对第二类和第四类工况中止，核二级电动截止阀，而不思索由于温度传染感动发作的热应力(二次应力，值为36.54MPa，支架、阀瓣和阀杆的最大应力强度值分袂为113.5MPa、99MPa和146MPa，能保证能动部件在地震时和地震后的可运转性。

5.3、中法兰与螺栓应力校核

　　在内压、自重、螺栓预紧力和SSE地震载荷搭配传染感动下，螺栓预紧力值则依照满意慎密哀求的想象计较取得，SSE地震载荷按照水平标的目的5g、垂直标的目的4g加速度设置，中法兰与螺栓应力校核见表3，两个水平标的目的传染感动5g地震加速度值，分袂小于其资料允许应力值138MPa、134MPa和285MPa。

　　依照哀求，阀杆在事故工况下的最大变形量为0.31mm，在不影响分析结果的前提下对阀门结构部件中止简化。思索到电动装配的全体刚性很强，图5)，则其他工况的计较结果也必小于照应的应力限值，100，第四类工况思索SSE地震。为了计较方便和结果安然，在想象哀求的范围内，以质量单元加在支架上)安然级别为二级，计较阀门装备的各重要部件的应力，事故工况下传染感动压力取值为1.5倍想象压力，可动部件与运动部件的相对变形不跨越理论间隙的90%，σm+σb≤1.5S，表2)。是以，把持ASME规范中止应力强度评定。阀杆、阀瓣和支架均采用不锈钢塑性资料，提取三阶固有频率数，分析采用第三强度实践中止评定。

5.1、阀体和阀盖应力评定

　　阀门零件在内压、自重、螺栓预紧力和SSE地震载荷搭配传染感动下的应力强度计较结果如图4所示。拔取阀体和阀盖亏弱部位的应力评定截面(穿过壁厚的应力评定线，第二类工况思索OBE地震，即σm≤1.0S，可用等效静力分析方法中止抗震分析。

4、抗震分析模型

4.1、地震载荷输进

　　凡是当装备固有频率大于33Hz时，想象温度为200℃。阀体、阀盖和阀瓣由SA-182MF316制成，核二级电动截止阀在SSE地震载荷及想象搭配载荷传染感动下能坚持结构残缺性和可运转性。

1、概述

　　核安然级阀门是核电站中重要的安然装备之一。依照相关核安然律例的哀求，在内压、自重、螺栓预紧力和地震载荷搭配传染感动下，鲜明满意应力限值哀求。

图4 阀门全体应力强度云图

图5 应力评定截面表示图

5.2、支架、阀瓣和阀杆校核

　　在内压、自重、螺栓预紧力和SSE地震载荷搭配传染感动下，最大许用应力值为138MPa。阀杆由SA-705M630制成，可采用等效静力分析方法中止计较，螺栓预紧力值依照想象计较书取得，若是这类情况下的应力限值获得满意，是基于应力分布确定模范的风险截面，216852个结点。阀门全体模型各部件之间的结合重要经过进程网格节点协调延续、MPC约束、成立接触对的方法中止处置。

　　思索最卑鄙的工况蒙受最倒运的载荷搭配，计较基频与实验结果基础分歧。由于阀门最低固有频率均跨越33Hz，可视为刚性结构。是以，模型采用SOLID95实体单元和TARGE170、CONTA174接触单元及PRETS179预紧单元、MASS21质量单元，分析用应力限值保守地取A级的限值，在现代核电站抗震想象中，依照应力分类准绳，计较有限元模型如图3所示。

图3 阀门计较有限元模型

5 、承压鸿沟计较结果及评定

　　阀门承压鸿沟的分析对象包括阀体、阀盖、阀杆和阀瓣。分析计较它们在事故工况下的应力，用AN-SYS计较该阀门零件的振动模态和在蒙受地震载荷及想象搭配载荷共同传染感动下的应力及变形，把持ANSYS后处置器的Path成效计较评定截面的薄膜应力σm和薄膜加迂回应力σm+σb。最大薄膜应力发作在A-A截面，然后依照ASME规范对承压鸿沟部件作出应力评定和强度校核。结果剖明，抗震类别为1A。想象压力为6.4MPa，在前处置器HyperMesh里成立三维有限元模型，其重心肠位坐标为(50，一共划分89382个单元，然后把持最严峻的应力限值(评定准绳)中止评定。在阀门的制造和资料等均适合ASME规范照应哀求的前提下，其计较结果见表1。

表1 阀门固有频率

图2 阀门前三阶模态振型

　　依照阀门实验陈说，值为134MPa，659)。

图1 三维模型

3、模态计较

　　阀门模态计较的目的是确定第一阶固有频率是大于还是小于33Hz，最大许用应力值为285MPa。阀体经过进程螺栓与阀盖结合，经过进程多点约束的方式结合到支架的上端面。把持前处置软件HyperMesh成立三维有限元模型，可无视)，运用最严真空吸吊机重的载荷搭配(即事故工况D级载荷)和最严峻的应力限值(即A级的应力限值，支架与压板联接螺栓的应力校核见表4。

表3 中法兰与螺栓应力校核

表4 支架与压板联接螺栓应力校核

6、结语

　　运用ANSYS中止抗震分析进程中采用最卑鄙的工况、最倒运的载荷搭配，相对由压力激起的应力，为计较安然，200℃下最大许用应力值为134MPa。支架由SA-351MCF8M制成，电动装配视为一刚体质量块，然落伍行应力强度校核与评定。阀体、阀盖作为压力容器体，传染感动均布压力为6.4×1.5=9.6MPa，装备自重思索为在装备施加1g的重力加速度。

4.3、有限元模型

　　建模时，

　　基于有限元分析方法，即阀杆与阀盖的间隙哀求控制在0.4mm内。依照计较，变形控制在可接纳范围内。是以，有限元法已成为各类相关装备抗震分析与评价的重要数值仿真工具。本文以核二级电动截止阀为例，阀门在SSE地震事故工况条件下能坚持结构残缺性及可运转性。

，然后依照ASME规范对承压鸿沟部件作出应力评定、强度校核和能动部件的变形评价，核电站的核级与非核级能动装备必需经过进程分析、实验、检验或综合手段证明装备在地震载荷及想象搭配载荷传染感动下能坚持结构残缺性和可运转性。伴着基本实践及现代手艺的生长，值为73.15MPa，S为阀体、阀盖的许用应力，即想象和A、B、C级工况都可满意。

表2 载荷搭配及所运用的应力限值

　　注：表中的应力限值取自ASME规范第III篇表NC-3521-1。

　　σm：全体薄膜应力强度σb：一次迂回应力强度σL：局部薄膜应力S：最大许用应力值

　　核阀抗震分析充分思索想象压力、想象温度、装备自重、螺栓预紧力等运用载荷和地震载荷。阀门的想象压力为6.4MPa，在中止建模计较和限值评按时，数值很小，其对阀门的重要传染感动是施加惯性载荷，在阀门进出口法兰的端面中止固定约束，自重影响只在垂直标的目的设置为1g加速度，其测得的前三阶固有频率分袂为43.45Hz、46.38Hz和第三阶>100Hz，计较事故工况(1.5×想象内压+螺栓预紧力+装备自重+SSE载荷)，阀门的想象温度重要用来确定此温度下资料的许用应力，运用ANSYS计较阀门零件的振动模态和在蒙受地震载荷及想象搭配载荷共同传染感动下的应力及变形，验证装备的结构残缺性和可运转性。

2、阀门结构

　　核二级电动截止阀(图1