Nükleer santrallerdeki hava soğutmalı chillerlerin çerçeve yapısının mekanik analizi ve değerlendirilmesi
Özet: Nükleer güç ekipmanının operasyon sırasındaki yapısal bütünlüğü ve stabilitesi, ekipman tasarımında dikkate alınması gereken faktörlerdir. Sonlu eleman analiz yazılımı kullanılarak, bir nükleer santralin hava soğutmalı chiller modülü çerçeve yapısının gerilme hesaplaması ve sismik analizi gerçekleştirilmiştir. Hesaplama sonuçları, hava soğutmalı soğutucunun yapısal mukavemetinin ve cıvata mukavemetinin çeşitli yük koşulları altında ilgili gereksinimleri karşılayabileceğini göstermektedir. Son olarak, gelecekte nükleer enerji santrallerinde hava soğutmalı soğutma gruplarının optimizasyon tasarımı ve sismik performans iyileştirmesi için referans sağlayabilecek ünite çerçeve tasarımına ilişkin bazı öneriler ileri sürülmüştür.
Anahtar Kelimeler: nükleer enerji santrali; hava soğutmalı chiller; çerçeve; ankraj; sismik analiz
Analiz, birim yapısının çeşitli yük kombinasyonları altında ilgili standartların ve şartnamelerin gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için yapılır.
Bir nükleer enerji santralinin hava soğutmalı soğutma ünitesi modülü için, ünite modülünün çeşitli yük kombinasyonları altında yeterli güç ve bütünlüğü koruyabildiğini kanıtlamak için çerçeve yapısının ve ankrajlarının gerilim hesaplaması ve sismik analizi yapılmıştır.
1 Birim yapısına giriş
ÖZET: Nükleer güç ekipmanının tasarımı, çalışan süreçte ekipmanın yapısal bütünlüğü ve kararlılığı ile ilgilidir.Sonlu elemanlar analiz yazılımı kullanılarak, hava soğutmalı chiller ünitesinin çerçeve yapısı üzerinde gerilme hesaplaması ve sismik analizler gerçekleştirilmiştir. Hesaplama sonuçları, hava soğutmalı soğutucunun yapı mukavemetinin ve cıvata mukavemetinin tüm çalışma koşullarının gereksinimlerini karşılayabildiğini göstermektedir.Son olarak, ünite çerçevesinin tasarımı için optimizasyon için referans sağlayabilecek bazı öneriler ortaya atılmıştır. gelecekte nükleer enerji santralinde hava soğutmalı chiller'in tasarımı ve sismik performans iyileştirmesi.
ANAHTAR KELİMELER: nükleer enerji santrali; hava soğutmalı chiller; çerçeve; ankraj parçaları; sismik analiz
0 Önsöz
Merkezi soğutulmuş su sistemi (sanal çalışma alanı hizmeti,
VWS'deki hava soğutmalı vidalı soğutucunun (hava soğutmalı soğutucu) ana işlevi, VWS için soğutulmuş su sağlamaktır. Hava soğutmalı chiller çalışırken, ekipmanın kendisinin ürettiği yüke ek olarak, rüzgar yükü ve sismik yük gibi çevresel yüklerden de etkilenir. Ünitenin güvenli ve istikrarlı çalışmasını sağlamak için çeşitli çalışma koşullarında güçlü olması gerekir.
Bir nükleer santralin hava soğutmalı chiller'i, entegre bir kanal çelik taban üzerine birlikte monte edilen aynı yapıya sahip iki tek modüllü üniteden oluşur. Literatüre göre ünite modülü; bir raf, bir taban, bir evaporatör, bir rezervuar, bir kontrol kutusu, bir güçlü elektrik kutusu, bir kondansatör, bir kompresör, bir inkübatör, bir eksenel fan ve montaj aksesuarlarından oluşur. çatı.
1.1 Çerçeve yapısı parametreleri
Bu hesaplama yalnızca genel kanal çeliği tabanının mukavemetine ve taban ve çerçeveden oluşan ünite çerçeve yapısına odaklanır ve yalnızca ekipmanın ağırlık ve ağırlık merkezinin çerçeve yapısının analizi üzerindeki etkisini dikkate alır. Ekipmanın ve panelin sertliği dikkate alınmaz. Bu basitleştirme Muhafazakar.
Yekpare kanal çelik taban ve ünite çerçevesi esas olarak paslanmaz çelik levha bükme parçalarından ve kesit çelikten oluşmaktadır Ünite çerçeve yapısı Şekil 1'de gösterilmiştir.
1.2 Çerçeve malzemelerinin mekanik özellikleri
Ünitenin çerçeve yapı malzeme modeli tamamı doğrusal destek yapıları olan 304 olup, literatüre göre malzemenin izin verilebilir gerilmesi Tablo 1'de gösterilmiştir.
Tablo 1304'ün malzeme özellikleri
1.3 Çerçeve yapısı yükü
1.3.1 Ekipmana yükleme
1) Öz ağırlık.
Çerçeve yapı mekaniğinin analizinde, ilgili ekipman kalite noktalarına göre basitleştirilmiştir.
2) Rüzgar yükü.
Birim, temel rüzgar yükü ve tayfun rüzgar yükünün etkilerini dikkate alır. Literatüre göre, rüzgar basıncının neden olduğu kuvvet: Temel rüzgar hızının oluşturduğu kuvvet FJ = 120550 N; tayfun rüzgar hızının ürettiği kuvvet
FT = 230274 N.
Hesaplarken, modeldeki x ve z ekseni yönlerini rüzgar basıncı yönü olarak alın.
3) Sismik yük.
Ünite, nükleer santralin yardımcı binasının çatısına monte edilir, kurulum yüksekliği
Literatürdeki sismik yük hükümlerine göre 17.678 m olup,
Birim hesaplamada yatay sismik ivme 0.227g,
g = 9.8m / s2 yerçekimine bağlı ivmedir.
1.3.2 Ekipman yük kombinasyonları ve uygulanabilir kriter seviyeleri
Literatürdeki AA-4212'ye ve literatürdeki gerekliliklere göre ünite çerçevesine uygulanabilen yük kombinasyonları ve kriter seviyeleri Tablo 2'de gösterilmiştir.
Tablo 2 Çalışma koşulu ve yük kombinasyonu Tablo 2 Çalışma koşulu ve yük kombinasyonu
Literatürdeki AA-4300 gerekliliklerine göre, temel maksimum gerilme teorisinin elastik analizi doğrusal sistemlerin tasarımı için uygundur. Doğrusal destek sistemi için izin verilen gerilim Tablo 3'te gösterilmektedir.
Tablo 3 Doğrusal destek izin verilen gerilme Tablo 3 Doğrusal destek izin verilen gerilim
Ünitenin çerçeve yapısının doğrulanmasında, kiriş birleşik eksenel gerilim ve bükülme gerilimlerine maruz kalır. Literatürdeki NF3322 gerekliliklerine göre, stres kontrolü Tablo 4'teki değerlendirme kriterlerine uygun olarak yapılacaktır.
Çerçeve yapısı bağlantı cıvataları ve temel cıvataları 8.8 derecelidir
M20 cıvatalar için, literatürdeki NF3324.6 gerekliliklerine göre cıvataları kontrol edin: cıvata gerilme mukavemeti Su, cıvata akma mukavemeti Sy, cıvata gerilimi kesit alanı A, cıvata eksenel gerilimi T, cıvata maksimum kesme kuvveti V, eksenel gerilim ft = T / A, kesme gerilimi
fv = V / A.
Karbon çelik cıvatalar için, izin verilen çekme gerilmesi Ftb = 0.5Su =
400 MPa; izin verilen kayma gerilimi Fvb = 0.62Su / 3 = 165.3 MPa; R = (ft) 2 / (Ftb) 2+ (fv) 2 / (Fvb) 2 1.
2 Hesaplama modeline giriş
2.1 Model birimi
Oluşturulan birim çerçevesinin sonlu eleman hesaplama modelinde,
Kiriş188 ünitesi, ünitenin çerçeve yapısını simüle etmek için kullanılır ve kütle21 ünitesi, ekipmanın ağırlık merkezinin kütlesini ve konumunu simüle etmek için kullanılır.Kütle ünitesi ve çerçeve yapısı, ekipmanın sertliğinin etkisine bakılmaksızın esnek kısıt denklemleri ile bağlanır. Güçlendirme açısının etkisi çerçeve yapı modelinde göz ardı edilir. Modelin basitleştirilmesi, hesaplama sonuçlarını daha muhafazakar hale getirecektir.
2.2 Model ve sınır koşulları
Modeli oluştururken, entegre kanal çelik tabanı ile ünite çerçeve tabanı arasında bir kiriş birimi simülasyonu bağlantı cıvatası oluşturulur. Hesaplama modelinin sınır koşulları şu şekildedir: entegre kanal çelik temel cıvatalarının yerindeki düğümler, üç öteleme serbestlik derecesi x, y ve z kısıtlamasına tabidir ve integral kanal çelik temeli y yönü yer değiştirme kısıtlamasına tabidir. Birimin genel yapısının sonlu eleman modeli Şekil 2'de gösterilmektedir.
3 Hesaplama sonuçları
Bölüm 1.3.1'deki rüzgar yükünün açıklamasına göre, rüzgar yükünün neden olduğu kuvvet, çerçeve yapısının rüzgara karşı tarafına eşit şekilde uygulanır ve yatay sismik kuvvet, iki farklı yön ve öz-ağırlık yüküne göre üst üste getirilir. Daha sonra literatürdeki yük kombinasyonu gerekliliklerine göre, yapının anormal koşullarda ve kaza koşullarında eksenel kuvvetini ve eğilme momentini çıkarın ve kirişin karşılık gelen çekme gerilmesi ve eğilme gerilmesini hesaplayın ve Tablo 4'e göre kontrol edin. Hesaplama sonuçlarının karşılaştırılmasıyla, çeşitli birleşik çalışma koşulları altında, çerçeve yapısı sütunu ve her iki uçtaki çapraz kiriş, Şekil 3, SEC.1, SEC.2 ve SEC.3'te gösterildiği gibi daha fazla gerilir ve hasar görme olasılığı daha yüksektir. Çerçeve yapısının daha tehlikeli kısmına aittir.
4
Sonuç değerlendirmesi
Çerçeve yapısı kontrolü, literatürdeki doğrusal destek gereksinimlerine dayanır ve farklı kesit şekillerine sahip kiriş elemanlarının mukavemeti değerlendirilir. D düzeyi kriteri altında, öz ağırlık + deprem D (bir) ve öz ağırlık + tayfun D (iki) olmak üzere iki yük kombinasyonu Tablo 2'ye göre değerlendirilmiştir. Tablo 5, üç yük kombinasyonu altındaki yapıda yalnızca SEC.1, SEC.2 ve SEC.3'ün kiriş elemanlarının mukavemet değerlendirmesini listeler.
4.2 Cıvata kontrolü
Cıvataları kontrol etmek için çeşitli çalışma koşullarında cıvataların maksimum kuvvetini alın.Tablo 6'dan bağlantı cıvatalarının ve ankraj cıvatalarının mukavemetini karşıladığı görülebilir.Tablo 6, entegre kanal çelik tabanı ve ünite çerçeve tabanını kontrol etmek için bölüm 1.3.2'deki cıvatalardır. Gereksinimleri kontrol edin.
5. Sonuç
Bu belgede yapılan hesaplamalar sayesinde, hava soğutmalı soğutucunun yapısal mukavemetinin ve cıvata mukavemetinin çeşitli yük koşulları altında ilgili gereksinimleri karşılayabileceği doğrulanmıştır. Nükleer santrallerdeki hava soğutmalı soğutma gruplarının çerçeve yapısının mekanik analizi yoluyla, ünitelerin çerçeve tasarımı için aşağıdaki öneriler öne sürülmüştür:
1) Ünitenin ekipmanı, ekipmanın ağırlığının belirli yapılar üzerinde yoğunlaşmasını önlemek ve tüm ünitenin ağırlık merkezini mümkün olduğunca azaltmak için eşit olarak düzenlenmelidir.
2) Yapısal anti-sismik tasarım açısından, ünite çerçevesi yüksek mukavemetli çelik profil ile entegre olarak kaynaklanmıştır, bu nedenle ünite daha iyi rijitliğe sahiptir Ünite yapısının mümkün olduğunca kompakt olması tavsiye edilir.
Referanslar
Zhou Wei Hava soğutmalı chiller ekipman özellikleri Şangay: Şangay Nükleer Mühendislik Tasarım ve Araştırma Enstitüsü, 2013.
Zeng Dongsheng. Hava soğutmalı chiller ekipmanı veri sayfası raporu. Şangay: Şangay Nükleer Mühendisliği Tasarım ve Araştırma Enstitüsü, 2013.
Li Hui, Wang Xu.Nükleer santrallerde I&C ekipmanının topraklanması ve korunması. Enerji Üretimi ve Klima, 2013, 34 (4): 27-30.
ASME. Kazan ve basınçlı kap kodu: II Bölüm D
özellikler-malzemeler ABD: ASME, 2010.
Peng Xiaoping. Rüzgar ve kasırga ve yapısal tasarım kriterleri. Şangay: Şangay Nükleer Mühendislik Tasarım ve Araştırma Enstitüsü, 2010.
Zhang Liangliang.Nükleer santraldeki kürleme tesisinin havalandırma ve hava akışı kontrolü, Enerji Üretimi ve Klima, 2013, 34 (3): 88-90,99.
Sun Qian. Sismik olmayan makinelerin ve elektrikli ekipmanların sismik koruması için tasarım yönergeleri Shenzhen: China Nuclear Power Engineering Co., Ltd., 2012
ASME. Nükleer hava ve gaz arıtma kodu: AA.USA: ASME, 2009.
ASCE / SEI 7-05. Binalar ve diğer yapılar için minimum tasarım yükleri. ABD: ASCE / SEI, 2005.
ASME. Nükleer tesis bileşenlerinin inşası için kurallar: III Bölüm 1- NF.USA alt bölümü: ASME, 2007.
