基于整体计算法的核电屏蔽电泵装置抗震分析.pdf

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1、2016年第2期小兼柱采·13·基于整体计算法的核电屏蔽电泵装置抗震分析李杰李正贵(1一沈阳地区舰船配套军事代表室，沈阳，110179；2一西华大学能源与动力工程学院，成都，6100391摘要：作者采用ANSYS软件Workbench模块，基于整体对屏蔽电泵进行三维建模、有限元网格划分、固有模态分析，在考虑自重载荷及地震谱载荷作用下进行结构整体单元分析计算。结果表明，该装置整体强度满足要求并使结构保持完整性，装置转动件与静止件之间的相对变形应小于它们之间间隙的规定值，保持可运行性，不影响运转。基于整体计算的抗震分析方法既可保证计算的正确性，又大大减少了运算校核的工作量，具有一

2、定的学术价值。关键词：核电站用泵屏蔽电泵ANSYS软件抗震分析中图分类号：TH311文献标识码：A屏蔽电泵传动装置进行抗震计算。引言1抗震要求及模型核电站屏蔽电泵的抗震类别按照lA类考虑，若性能不合格，会发生定转子间的碰撞和摩擦，造1．1装置运行特性成磨损和破坏，从而给系统的安全可靠运行带来危害，严重时将导致核电站事故发生。近年来，在抗屏蔽电泵传动装置的叶轮与电动机是同步旋震研究方面国内外学者针对核电站建筑物和设备的转。装置由泵主体部件(静止)、泵主体部件(转静态性能方面研究较多【l-3】，只有较少文献涉及泵动)、齿轮系统、轴承件、螺栓组成。基本设计参类设备。经典的设备抗震计

3、算主要有等效静力数如表l所示，各部件材料机械性能见表2，屏蔽法、时间历程分析法和反应谱法。本文基于整体计电泵传动装置结构如图1所示。要求电泵装置在地算分析方法，采用反应谱法对ACP100核电站系统震等载荷工况下保持可运行性。。I蠢目3633313029．7．28＼＼，＼一甲＼＼＼＼＼=ⅡJ37一l皿rl⋯---⋯⋯l、＼‘27l_——_謦nI／鼍65皿=千‘’_一／，_6×，～23＼22HllJItt[．-．川l，＼21／m?。2／16。／＼图1屏蔽电泵传动装置结构·14·小兼柱木2016年第2期表1装置额定参数卜结构刚度矩阵额定功率／额定转速／气隙／允许气隙x——位移向量k

4、W(r／min)mm偏心／％模态分析是反应谱法和动态瞬变以及冲击分析30o1480110的基础，主要对结构频率和振型进行求解。在不考虑阻尼情况下的结构动力学特性分析，其自由振动1．2结构模型主方程为：屏蔽电泵传动装置模型考虑了装置由泵主体部Mx+Kx=0(2)件(静止)、泵主体部件(转动)、齿轮系统、轴承在模态分析中，特征值表示结构固有圆频率的件、螺栓等构成，采用实体单元、梁单元、质量单平方(不考虑阻尼影响)，特征向量表示该固有频率元和弹簧单元建模。其中定子轭的轴向通风孔和其对应的振型。他缺口只考虑为单纯的质量减少。屏蔽电泵传动振型分解是将多自由度体系的地震反应简化为装置支撑

5、轴承采用多点约束方式，为简支结构，紧n个独立的单自由度体系的地震反应来计算。在水固件螺栓与其它部件为刚性连接。整个结构有限元平地震时，多自由度体系第j个振型第i个质点的模型共包括实体单元2977个、梁单元26个、质量水平地震作用标准值为：单元14个、弹簧单元36个，共计3089个单元、：ajXiGii，j=l，2，⋯，n(3)5756个节点，有限元模型如图2所示。式中——水平地震作用标准值ai——地震影响系数I_～振型参与系数xi——水平相对位移Ci——集中于质点上重力荷载代表值反应谱法确定的各振型地震作用均为最大值，而它们并不总是同时出现的，而且也并不一定是同方向的。所以，

6、在求地震作用的总效应Js时，由于制作谱曲线时从各时程反应中只取最大绝对值，如图2有限元网格模型简单把S叠加，将得到偏大的结果。为此，需要对模态进行组合，抗震规范从概率上考虑，采用完2理论方程全平方和法(SRSS)，根据多自由度体系第个振型第i个质点的水平地震作用标准值计算出结构反应谱法通过反应谱的概念，既考虑了结构动的地震作用效应Sj，再将各振型同一位置处S的力特性和地震动特性之间的关系，又充分应用了静平方和开方，计算出该位置的总地震效应，即力理论，巧妙地将动力问题静力化，使得复杂的结厂～一构地震作用及其效应的计算变得简单易行『8_1Ol。地Ls：＼／∑Is(4)震载荷下，多

7、自由度运动矩阵方程：式中．S．一总地震效应Mx+Cx+Kx=Mx(t)(1)——型水平地震作用产生的作用效应式中一结构质量矩阵本文模态组合采用SRSS法，同时将对地震反卜结构阻尼矩阵应影响不超过10％的高阶振型略去不计。表2各部件材料机械性能名称材料及弹性模量E／泊松比屈服应力o'JMP(N／m)a抗拉强度~JMPa许用应力sI．／MPa地震条件许用应力SJMPa泵主体部件(静止)2．06x10”0．27460980245368泵主体部件(转动)2．06xlO”0．2451O50ol25l88齿轮系统2