核主泵地震譜響應(yīng)及轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速分析.pdf

1、核反應(yīng)堆冷卻劑泵(簡稱核主泵)是核島唯一不間斷動力源，需要有60年超長使役時間，并經(jīng)受各種極端工況考驗(yàn)。因此為保證其安全性，尤其確保核主泵在地震期間或期后其結(jié)構(gòu)和功能的完整性，需要對核主泵進(jìn)行抗震分析。此外，為避免因轉(zhuǎn)子劇烈振動發(fā)生的嚴(yán)重事故，需要對核主泵轉(zhuǎn)子進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速分析?？拐鸱治龅难芯繉ο鬄?00MW核電站中軸封式核主泵，本文首先采用三維實(shí)體建模軟件INVENTOR建立核主泵的三維實(shí)體模型，再將簡化的模型導(dǎo)入有限元分析軟件ANSY

2、S中，靈活運(yùn)用ANSYS的前處理功能和有限元單元特性，建立了比質(zhì)點(diǎn)系模型更加接近實(shí)際的三維實(shí)體有限元動力學(xué)模型，對該模型進(jìn)行模態(tài)分析，得到核主泵前13階固有頻率及相應(yīng)振型，在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，采用反應(yīng)譜法對核主泵分別進(jìn)行三正交方向、多角度下的地震響應(yīng)分析，得到了OBE和SSE地震載荷以不同輸入角度時核主泵的位移和應(yīng)力響應(yīng)情況，結(jié)果表明在輸入角度為90°時響應(yīng)值最大，因此核主泵在廠房中的安裝角度應(yīng)避免發(fā)生在90°附近，此外，本文分析了在最

3、大響應(yīng)時轉(zhuǎn)子的撓度，分析結(jié)果表明轉(zhuǎn)子在地震載荷下的相對偏移量小于運(yùn)行間隙，不會發(fā)生卡轉(zhuǎn)子事故或出現(xiàn)轉(zhuǎn)子與靜止部件磨損情況。對軸封式核主泵進(jìn)行了靜力學(xué)分析，綜合考慮了溫度載荷、自重載荷、接管載荷和內(nèi)壓，分析所得到的應(yīng)力和位移峰值與地震下的應(yīng)力和位移峰值進(jìn)行絕對值相加，如此保守計算得到了異常工況、設(shè)計工況和極限事故工況下核主泵的位移和應(yīng)力變化情況，結(jié)果按照ASME III卷NB分卷進(jìn)行安全評定，評定結(jié)果滿足規(guī)范要求，因此可以認(rèn)為核主泵在地震

4、期間或期后能夠保證其結(jié)果和功能的完整性。對轉(zhuǎn)子進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速研究，建立簡單的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，考慮有水和無水兩種情況，采用ANSYS-WORKBENCH模擬分析了轉(zhuǎn)子的干濕臨界轉(zhuǎn)速，并且與試驗(yàn)對比，誤差在允許范圍內(nèi)，說明了該模擬分析方法的準(zhǔn)確性。本文研究并掌握了三維實(shí)體核主泵抗震分析和濕臨界轉(zhuǎn)速的研究方法，進(jìn)行了軸封式核主泵地震響應(yīng)分析，其結(jié)果為核主泵的結(jié)構(gòu)完整性及可運(yùn)行評價提供依據(jù)，為核主泵在泵廠房中的安裝角度評價提供參考，為核主泵的疲勞壽命分