核级阀门驱动装置地震试验的仿真分析.pdf

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1、IGM咆力通冉嘞耱l6M{llElect“cPow盯核级阀门驱动装置地震试验的仿真分析扬州电力设备修造厂(江苏225003)郭庆韩松汤占峰【摘要】介绍了sDQH型核级阀门驱动装置地震试验的仿真分析，建立了驱动装置的简化模型，并进行了有限元分析。同时，论述了应力评定准则。地震试验仿真分析结果显示固有频率高于标准要求33Hz；在工作载荷、重力和地震载荷综合作用下，仿真分析结果显示模型的应力值在许用值范围内。【关键词】核级阀门驱动装置地震试验模态分析有限元一、刖昌为保证核电站的安全运行，核电站所使用的设备、建筑等都必须经过相应的抗

2、震鉴定，以保证其抗震能力能够在平时可能地震的情况下对核电站的运行不造成影响，并且在有可能发生的最严酷地震状况下仍能做到安全停堆。核级阀门驱动装置是用于控制核电站的相关电动阀门，从而保证系统的安全稳定运行，是核电站的重要设备之一。核级阀门驱动装置作为核电站的重要设备，必须要验证核级阀门驱动装置的抗震性能，因此要进行实际工况的地震试验，而仿真分析将对实际工况的地震试验具有指导性作用。二、建立模型1．驱动装置构成及参数SDQH型核级阀门驱动装置主要是开启和关闭核电站的风阀、闸阀、截止阀等，其主要由罩盖、箱体、连841黑慧嬲：Ⅲ糊嗍

3、接盘、驱动电动机、手动部件、电气组件及传动部件等零部件构成(见图1)。传动部件由一对正齿轮及NN型少齿差行星齿轮组成。SDQH型核级阀门驱动装置主要技术参数如下：型号：SDQHl重量：≤30kgi安全类别：K2；防护等级：IP67；额定转矩：90N．m；输出转速：0．83“rnjn；运动方式：部分回转。图1核级阀门驱动装置1．电气组件2．罩盖3．连接盘4手动部件5．箱体6．驱动电动机7．传动部件2．分析方法对核级阀门驱动装置进行地震试验研究，首先要确定其固有频率，如果固有频率低于33Hz，则不满足文献要求，需要进行重新设计，

4、如果高于33Hz，则按照IEEEstd344规定方法进行分析：地震反应谱的最高频率为64Hz，如果最小固有频率低于64Hz，则设备为柔性设备，能够用动态分析法进行分析；如果最小固有频率高于64Hz，则设备为刚性设备，能够用静态分析法进行分析。3．模型简化及网格划分SDQH型驱动装置的外部结构件的抗震强度以及连接螺栓的受力情况是本文关注的目标，因而主要分析箱体、传动部件、驱动电动机壳体、连接盘、罩盖、箱体和罩盖连接螺栓、箱体和连接盘问连接螺栓。对所要分析的零部件进行简化，去掉箱体、驱动电动机壳体等结构中一些对分析结果没有影响的

5、特征。最终得到驱动装置的简化模型，如图2所示。对于手动部件、电气组件等部件，自身重量轻且设计裕度充足，不作为此次分析的重点，将忽略其刚度，仅考虑其重量的影响。由于这些零部件是固定在箱体上，通过改变箱体密度的方式把这些零部件的重量转嫁到箱体上，从而实现这些零部件对整个样机地震试验仿真分析的作用。通过这种方法进行质量转换，确保重量和重心位置基本不变。表l中所列为驱动装置的质量及各零部件的密度。图2驱动装置简化模型连接盘2．箱体3驱动电动机4罩盖5连接螺拴表1材料属性电力通用机械■—圜咽—蔬舶●删嘲蚴跚嘲嘲唧丙l■硼I■皿同i¨总

6、重量25罩盖QT500—71．5×10’0．347800驱动电动机Q235一A2×1050．35．57800箱体QT500一71．5×lO‘O31413680连接盘QT500—71．5×105O31．57800连接螺栓8．8级!x10、O．37800对sDQH型驱动装置的简化模型定义属性，同时进行网格划分，得到SDQH型驱动装置的有限元分析模型(见图3)。图3有限元模型4．定义约束由于对驱动装置分析模型施加的载荷均是沿x、l，、z三个正交方向，而非周向的，螺栓预紧力又使得箱体与罩盖之间紧密配合，因此在其接触面上定义多点约束条

7、件，并定义标准接触边界条件，这样箱体与罩盖间的螺栓将主要承受拉力的作用。螺栓头部与罩盖间定义绑定接触，螺栓的螺纹面与箱体定义摩擦接触。用同样的方式定义箱体与连接盘之间的连接。三、有限元分析1．模态分析应用Block—Lanzos方法对有限元模型进行模态计算，得到模型前4阶的固有频率为105Hz、109Hz、：Ⅲ糊嗍燃852014年第10期¨ww．e喇x．comVV242Hz和259Hz，对应振型如图4所示。因模型的最低固有频率高于64Hz，将采用静态分析法对sDQH型驱动装置进行地震试验的仿真分析。c)242Hz(d)259

8、H2图4SDQH型驱动装置前四阶模态振型2．地震试验仿真分析在地震事故工况下，主要考虑三种基本载荷：工作载荷、地震载荷和自重。工作载荷作用在箱体上；地震载荷按照核电动机组要求通常情况下为69，在仿真分析时考虑10％的裕度，在x、y；}口z三个方向分别施加加速度为6．69的地震载荷；自重为施