Диссертация (Разработка методов расчетно-экспериментального обоснования сейсмической безопасности оборудования АЭС в натурных условиях), страница 13

Физико-механические свойства материала конструкции иноминальные допускаемые напряженияМеханические характеристикиЭлементконструкцииМатериалКорпус клапана 08Х18Н10ТТрубопроводы 08Х18Н10ТВтаблице3.3ПределВременноеРасчетнаятемпература текучести сопротивлениеТ,СRpo2,МПаRm,МПа167177350представлены353412допускаемыеНоминальныедопускаемыенапряжения[σ], МПа111118напряженияприодновременном действии нагрузок НУЭ и МРЗ.Таблица 3.3.

Допускаемые напряжения (МПа) при одновременном действиинагрузок НУЭ и МРЗЭлементконструкцииКорпус клапана 1ТрубопроводыРасчетная группакатегорий напряжений(σs)2= 1,8[σ](σs)1 = 1,4[σ](σs)2= 1,8[σ]Допускаемоенапряжение, МПа200165212В таблице 3.4 представлены результаты проведенных динамическихиспытаний клапанов 1, 2 по замеру частот собственных колебаний идекрементов затухания. В таблице 3.3. принято следующее направление осей:х – вдоль оси клапана, y – перпендикулярное горизонтальное направление, z –вертикальное направление.Таблица 3.4. Результаты динамических испытанийНаименованиеоборудования1 клапанРезультаты измерений: низшие собственныеНаправчастоты νi (Гц),относительное демпфирование δi(%)лениеν1δ1ν2δ2ν3δ3x2,46,15,810,4470,9y2,65,46,14,2z2,16,27,54380,782Из экспериментальных результатов, приведенных в Таблице 3.4 видно,что низшие резонансные частоты, зафиксированные при установке датчиковна оба клапана, имеют значения ниже 20 Гц.

Таким образом, согласно [11]расчет усилий и напряжений в модели следует проводить линейноспектральным методом.Расчетная модель представлена на рисунке 3.3.Рис. 3.3. Расчетная модель:1 – клапан запорный 1; 2 – клапан запорный 2;3 – клапан обратный; 4 – опора скользящая;5 – трубопровод (Dy15); 6 – опора неподвижная;7 – опора скользящая направляющая; 8 – связи конечной жесткости;9 – трубопровод (Dy30);Дляпроведениярасчетасобственныхчастот,форм колебаний,напряжений, усилий и перемещений в расчетной модели в условиях действиясочетаниянагрузокНУЭ+МРЗиспользовалсяпрограммныйкомплексЗЕНИТ-95.

Нагрузками НУЭ является собственный вес конструкции.Анализ начинается с расчетной оценки низших собственных частот.Получена низшая частота 3,0 Гц, обусловленная пространственнымиколебаниями клапана 1.83Таблица 3.5. Результаты расчета частот и форм собственных колебаний№Собственнаясобственнойчастота, Гцформы13,023,836,4Характеристикасобственной формы колебанийКолебания клапанов 1, 2 и примыкающихтрубопроводов по осям x и zКолебания клапанов 1, 2 и примыкающихтрубопроводов по осям x и zКолебания клапанов 1, 2 и примыкающихтрубопроводов по осям y и zНа рисунке 3.4 дано графическое представление двух низших формсобственных колебаний.а)б)Рис.

3.4. Формы собственных колебаний:а) форма 1 (3,02 Гц); б) форма 2 (3,76 Гц)Полученные в результате первичного расчета собственные частоты несогласуются с результатами динамических испытаний так как частоты .В первую очередь выполняется пересмотр результатов динамическихиспытаний (рис 3.5). В данном случае все пики, полученные на спектре дляклапана 1, учтены в таблице результатов эксперимента, т.е исключен вариантне учета пиков, соответствующих расчетным частотам.84В результате пересмотра выявлено, что при возбуждении собственныхколебаний трубопроводной системы с установкой датчика на приводе клапана1, пик соответствующий колебаниям клапана 2 относительно трубопровода,появляется на записанной акселерограмме рис.

3.5. Этот факт стоит учитыватьпри сопоставлении расчетных данных с экспериментальными, но не являетсяпричиной несогласованности в рассматриваемом случае.Клапан 1Клапан 2Рис. 3.5 Спектры Фурье затухающих колебаний трубопроводнойсистемы, зафиксированные при установке датчика на приводы близкорасположенных клапанов 1 и 2 ЭБ ВВЭР-1000В данном случае пересмотр результатов обработки экспериментальныхданных не приводит к достижению соответствия расчета и эксперимента.Проверим корректность проведения испытаний.

Проверка требуетповторного доступа к оборудованию, ее следует выполнять в последнююочередь. В рассматриваемом случае, причиной несоответствия расчетных иэкспериментальных результатов явилось именно значительное несоответствиемодели, построенной по чертежам проекта, реальному объекту, обнаруженноепри повторном осмотре.85Несоответствие заключалось в отсутствии проектной скользящейнаправляющей опоры (рис.

3.6). В результате этого собственные частотымодели, построенной по проектным чертежам, не согласовывались сэкспериментом.Рис. 3.6 Клапаны расположенные на линии проверки обратного клапанаПослеустановкиуказаннойопорыипроведенияповторныхдинамических испытаний были получены следующие результаты табл. 3.6,согласующиеся с результатами расчета табл.

3.5.Таблица 3.6. Результаты динамических испытанийНизшие собственные частоты, ГцДекременты затухания, %Клапанпо осипо оси xпо оси y по оси zпо оси y по оси zx13,0; 4,54,0; 19,34,33,2; 2,5 5,6; 3,94,227,57,57,51,11,21,1По завершении верификации расчетной схемы производится расчетнапряжений и усилий в узлах расчетной модели в условиях сейсмического истатического воздействияВкачествекритериевсейсмостойкостипринятытрубопроводов в местах присоединения клапанов и опор.86прочностьНагрузки МРЗ полностью определяются соответствующим поэтажнымиспектрами ответа. В рассматриваемом случае спектры принимались согласнопроектной документации энергоблока.Отметим, что спектры ответа, характеризующие сейсмические нагрузки,действующие на объект, выбираются с учетом полученных по результатамобработки экспериментальных данных затухающих колебаний объекта. Какправило, в целях обеспечения консервативности все три спектра понаправлениям X, Y, Z, выбираются соответствующими наименьшему изполученных декрементов для всех трех осей воздействия и частот в интервале0-33 Гц.

В случае, когда по результатам расчета критерии сейсмостойкости (понапряжениям, перемещениям, усилиям) не удовлетворяются, в целяхснижения консервативности некоторые спектры могут быть принятысоответствующиминаименьшемузначениюдекрементадлясвоегонаправления воздействия.В результате расчета получено распределение напряжений отдельно отнагрузок МРЗ (рисунок 3.7), от совместного действия нагрузок НУЭ и МРЗ(рисунок 3.8). На рисунке 3.9 приведены максимальные окружные напряженияот внутреннего давления (рисунок 3.9).

Расчетные напряжения в основныхэлементах конструкции при сочетании нагрузок НУЭ+МРЗ сведены в таблицу3.7.Таблица 3.7 – Результаты расчета напряжений от совместного действиянагрузок НУЭ и МРЗГруппаНапряжения, МПаЭлемент конструкциикатегорийрасчетныедопускаемыенапряженийКорпус клапана 1(σs)2161200(σs)188165Трубопроводы(σs)220121287Рисунок 3.7. Приведенные напряжения (МПа) от нагрузок МРЗРисунок 3.8. Приведенные напряжения (МПа) от совместного действиянагрузок НУЭ и МРЗ88Рисунок 3.9. Максимальные окружные напряжения от внутреннего давления(МПа)Как видно из результатов расчета, максимальные приведенныенапряжения в районе присоединения корпуса клапана запорного 1 ктрубопроводу составляют ( s ) 2 = 161МПа. Максимальные напряжениярасчетных категорий в примыкающих трубопроводах равны ( s )1 =88 МПа,( s ) 2 = 201МПа.Сравнение полученных напряжений с допускаемыми величинамипоказало, что условие прочности во всех элементах удовлетворено.Проведен расчет реакций опоры неподвижной, опоры неподвижной 6(рисунок 3.10), опоры скользящей 4 (рисунок 3.11), опоры скользящейнаправляющей 7 (рисунок 3.12) от совместного действия нагрузок НУЭ иМРЗ.

Результаты расчета реакций опор сведены в таблицу 3.8.89Рисунок 3.10. Расчетная модель с дополнительной опорой:Рисунок 3.11. Реакции опоры скользящей 4от нагрузок МРЗ и статических нагрузок90Рисунок 3.12– Реакции опоры скользящей направляющей 7 отнагрузок МРЗ и статических нагрузокТаблица 3.8– Расчетные реакции опор от совместного действиянагрузок НУЭ и МРЗУсилия, НМоменты, НмОбозначениеопорыRxRyRzMxMyMz4––21–––627344544–729–33–––На основе проведенного расчета можно заключить, что рассмотренноеоборудование с примыкающими к нему трубопроводами являетсясейсмостойким.Также были выполнены аналогичные расчеты для всех единиц изгруппы.

В результате этой проверки несейсмостойкие единицы не быливыявлены, что подтверждает правильность выбранного типопредставителя.Рассмотренная расчетная схема может быть сокращена. Имеетсявозможность не включать в расчетную схему трубопроводы Dy30, так каканализ форм колебаний показывает, что места соединения рассматриваемогоучастка Dy15 с трубопроводом Dy30 работают как жесткие заделки (рис. 3.4).913.3. Результаты расчетного анализа оборудования энергоблока№3 Ростовской АЭСПроверка оборудования ЭБ № 3 Ростовской АЭС явилась вторымполномасштабным обследованием энергоблока типа ВВЭР-1000 после блока№ 4 Калининской АЭС (КЛНАЭС).

По результатам проверки оборудованияКЛНАЭС был выявлен ряд особенностей и несоответствий, которые былиучтены в ходе обследования на Ростовской АЭС (РСТАЭС), в том числе: преобладаниевысокихсобственныхчастотуобособленного,массивного оборудования: насосов, теплообменников. Частоты ниже 30 Гц, вряде случаев получаемые по результатам обработки экспериментальныхданных, обусловлены колебаниями обвязки; часто встречающиеся несоответствия проектным чертежам опорныхконструкций: незатянутые болтовые соединения, отличие типа опоры,неполное прилегание трубопровода к опоре (например, скользящей); значительныеотклоненияфактическихсварныхсоединенийкрепления электротехнических шкафов к закладным от проектных; наибольшую опасность с точки зрения сейсмостойкости представляетарматура на трубопроводах малых диаметров: выявлены несейсмостойкиегруппы арматуры (на байпасах в системе ввода бора).С целью верификации результатов обследования оборудования РСТАЭСбылопринятораспространенными,решениет.е.расчетныеограничиватьсхемыприниматьрасчетные участкиболеедальше отобследуемой арматуры.

При этом был получен ряд результатов, не ожидаемыхпо результатам проверки КЛНАЭС, а именно: максимальные значениярасчетных напряжений в трубопроводе имеют место не в сеченииприсоединения арматуры к трубопроводу, а на удалении от него.В ходе проверки впервые проведено обоснование сейсмостойкости спомощью обращения к базе данных сейсмической квалификации – БДСК.92Описание алгоритма работы с БДСК и результаты ее использованияприведены в Главе 4.Выводы по главе 31. Представлена последовательность проверки факторов, влияющих нанесогласованностьрезультатовдинамическихирасчетныхнизшихсобственных частот, при верификации расчетной модели.2.