核电站取消阻尼器支架的优化设计研究

新技术应用与实践ｌ　＾即如ｍ　ｎ∞ｄ胁斑ｅ矿胁　ｃ　ｌ【。卯，　ｌ核电站取消阻尼器支架的优化设计研究　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｏｐｔｉｍａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｔ　Ｃａｎｃｅｌｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｄａｍｐｅｒ　Ｂｒａｃｋｅｔ　武晓航，杨鑫焱　（中国核电工程有限公司郑ＪＪ、Ｉ、１分公司，郑州４５００５２）　ＷＵ　Ｘｉａｏ—ｈａｎｇ．ＹＡＮＧ　Ｘｉｎ—ｙａｈ　（ＣｈｉｎａＮｕｃｌｅａｒＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＢｒａｎｃｈ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５２，Ｃｈｉｎａ）　【摘　要】阻尼器支架是关系到核电厂管道设备安全运行的重要支吊架类型，阻尼器的结构复杂，成本很高，随着抗震设计规范的　升版，反应谱法有了进一步的优化。论文以某核电厂安全注入系统的管道力学计算为例，介绍通过应用不同的反应谱计算方法。对　管道系统进行应力分析，并对阻尼器支架的设置进行优化设计，计算结果表明，通过使用新版ＲＧ１．６１规范的计算方法，能够取消部　分阻尼器支架。　【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｄａｍｐｅｒｓｕｐｐｏｒｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｓｕｐｐｏｔｒｈａｎｇｅｒｔｙｐｅｆｏｒｎｕｃｌｅａｒｐｏｗｅｒｐｌｎａｔｐｉｐｅｌｉｎｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｓａｆｅｔｙｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ　ｄａｍｐｅｒｉｓ　ｃｏｍｐｌｅｘ，ａｎｄｔｈｅｃｏｓｔｉｓｖｅｒｙｈｉｇｈ．Ｗｉｈｔｔｈｅｕｐｇｒａｄｅ　ｏｆｓｅｉｓｍｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｔａｎｄａｒｄ，ｔｈｅ　ｒｅｓｏｎｓｅ　ｐｓｐｅｃｔｒｕｍｍｅｔｈｏｄｈａｓ　ｂｅｅｎｆｕｒｔｈｅｒ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｔａｋｅｓｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆａｎｕｃｌｅａｒｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓａｆｅｔｙｉｎｊｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆｔｈｅｐｉｐｅｌｎｅｓｙｓｉｔｅｍｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｄａｍｐｅｒｓｕｐｐｏｒｔｉｓ　ｃａｒｄｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｎｅｗｖｅｒｓｉｏｎｏｆｔｈｅＲＧ１．６１　ｓｔａｎｄａｒｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｓｏｍｅｄａｍｐｅｒｂｒａｃｋｅｔｓｃａｎｂｅ　ｃａｎｃｅｌｌｅｄ．　【关键词】阻尼器；抗震；反应谱　【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｄａｍｐｅｒ；ｎｔａｉ－ｓｅｉｓｍｉｃ；ｅｒｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍ　【中图分类号］ＴＭｌｌ　【文献标志码】Ａ　【文章编号Ｉ１６７３—１０６９（２０１７）０６．０１６７．０２　１引言　阻尼器是关系到核电管道设备安全的重要支吊架类型。　其主要功能是防止管道和设备在受到地震及其他偶然性动态　载荷时被动态载荷破坏，在由于温度效应引起的管道位移下，　阻尼器支架不发生作用，当发生地震、管道破裂、安全阀开启、　水锤等工况时，阻尼器支架作为刚性约束保护管道或设备的　安全。　阻尼器根据结构形式可以分为机型阻尼器和液压阻尼　２反应谱法　在管道的抗震计算中，一般有等效静力法，反应谱法和时　程分析法【ｌ】。等效静力法适用于刚性部件，其固有频率要高于　截断频率；时程分析法能够准确模拟结构的动态效应，多用于　复杂结构以及一些需要考虑非线性问题的结构，计算耗时长，　对计算机要求较高。反应谱法方法简单，是核电管道系统及设　备抗震计算的主要计算方法。　反应谱法将结构的动力学问题转化为静力分析。单自由　度系统的动力方程为：　ｍｙ＋ｃｙ＋ｋｙ＝一ｍＹｓ　器，由于其结构复杂，用于核电厂使用的阻尼器对其结构的可　靠性有很高的要求，需要进行后期维护，因此十分昂贵，在电　站的初步设计中，为考虑成本，尽量调整通过管道或者支吊架　的布置保证管道系统和设备的安全，减少不必要的阻尼器的　使用。　其中，Ｙ为质点ｍ的相对位移；Ｊ｝为系统的刚度，　为地面　水平方向位移；将ｃ＝２ｍａｇ＂，其中　为阻尼比；　＝（ｋ／ｍ）Ｉ／２＇￣０为　系统的固有频率，代人方程（Ｉ）后，可以得到下面方程：　【作者简介】武晓航（１　９８８～），男，河南许昌人，从事反应堆系统与设　备研究。　歹＋　通过Ｄｕｈａｍｅｌ积分，可以将上式的解写为：　（２）　１６７　ｙ＝一　Ｊ。　（ｒ）ｅ　ｓｉｎ∞（　—ｒ）ｄ１　（３）　对于给定的地震加速度值Ｙ“　，加速度反应谱是阻尼比　和　系统周期ｒ的函数：　Ｓｄ（　，　）＝　歹Ｉ一　（４）　对于多自由度系统的地震效应，通过振型叠加的方法，先　得到各个振型的响应，再通过组合方法得到叠加的总的效应。　３核电管道计算模型　安全注入系统属于核电站专设安全设施，在发生事故时　提供堆芯应急冷却，该段管道位于反应堆安全壳外部，与贯穿　件相连。　该段管系中设置有４个阻尼器，其中４３１点跟４３３点处　阻尼器（编号为ＳＮＵ．６０７）为并列阻尼，阻尼器的刚度均为　３１２０Ｎ／ｍｍ；其余２６０点（编号为ＳＮＵ．６１４）和７５点（编号为　ＳＮＵ．６０８）的刚度为１２５００　Ｎ／ｍｍ。　４抗震计算分析　采用反应谱法对该段管道进行抗震计算，首先需要选择　合适的反应谱。核电项目中，根据上游结构专业提供的不同筏　基，不同标高的反应谱，计算人员需要根据管道所在位置和管　道系统支撑处的标高选择正确的反应谱。如果管道位于同一　筏基上，选择该筏基上的楼层反应谱，管道处于不同筏基上，　则需要使用不同筏基反应谱的包络值。本例中计算管道跨越　反应堆安全壳和电气厂房，管道最高处标高为一１．２ｍ，因此选　择反应堆安全壳一０．５９ｍ和电气厂房Ｏｍ标高的反应谱，以下　通过３种不同的反应谱方案进行计算。　４．１使用阻尼比２％的反应谱　计算采用阻尼比为２％的反应堆安全壳一０．５９ｍ和电气厂　房０ｍ标高的反应谱的包络谱。　４．２使用阻尼比３％￣１３　４％的反应谱　根据ＲＧ１．６１（２００７版）的规定ｔ２］，在管道进行时程分析法，　反应谱法，及等效静力法进行抗震计算时，可以使用３％（０ＢＥ　地震）和４％（ＳＳＥ地震）。　４．３使用变阻尼谱　根据ＲＧ１．６１（２００７版）的规定，可以使用变阻尼谱进行管　道的抗震计算，变阻尼谱指低频阶段（Ｏ　１０ＨＺ）使用５％阻尼　的反应谱，高频阶段（２０ＨＺ以上）使用２％阻尼的反应谱，中间　频率可通过２％和５％阻尼的反应谱插值得到，使用３．２或者　１６８　３．３节的阻尼比的反应谱，能够明显降低阻尼器支架的载荷，　在使用３．２节使用３％（４％）阻尼比或者使用３＿３节变阻尼比反　应谱时，可以取消编号为ＳＮＵ．６０７（１）和ＳＮＵ．６０７（２）两个阻尼　器支架，取消后剩余两个阻尼器支架的载荷相比使用２％阻尼　比的反应谱计算载荷并无增大。因此，在今后次段管道设计　时，可以取消上述的２个阻尼器。　取消ＳＮＵ．６０７（１）和ＳＮＵ．６０７（２）后的阻尼器支架载荷　支架编号　ＳＮＵ．６１４　ＳＮＵ．６０８　阻尼器载荷　３％（４％）阻尼比　１４５０２　１７０８９　（Ｎ）　２％一５％变阻尼比　１２５１４　１６５８５　５结语　当前抗震计算的相关规范中，管道计算有着很大的保守　性，随着如ＲＧ　１．６１等规范升版，使用最新的规范的要求进行　核电管道的抗震计算，在能够满足安全性要求的前提下，可以　对管道和支吊架的布置进行合理的优化设计，获得较好的经　济效益。　【参考文献】　【１碱晶晶．核电厂管道系统抗震分析【Ｄ】．北京：中国石油大学，２０１３．　【２１Ｕ．Ｓ．ＮＵＣＬＥＡＲ　ＲＥＧＵＬＡＴＯＲＹ　ＣＯＭＭＩＳＳＩＯＮ　ＲＥＧＵＬＡＴＯＲＹ　ＧＵＩＤＥ　１．６１，２００７，Ｒｅｖ．１［Ｓ】．