csmirt20-055理工主蒸汽隔离阀管系地震响应特性分析研究抗震和应力、计算力学

The20thConference StructuralMechanicsinReactor主蒸汽阀管系响应特性分析研，，，（兰州理工大学石油化工学院，兰州：准确预测主蒸汽阀响应幅频特性、揭示其响应规律特点，能够提高主蒸汽隔离阀抗震设计过程的效率和科学性，在保证主蒸汽阀安全性的前提下实现最佳的经济性。本文利用三角级数叠加法，以“华龙一号”核电机组主蒸汽阀安装标置楼层加速度反应谱为分别利用反应谱法、时程分析法计算主蒸汽阀管系的响应，分析其响应幅频特性，评估其抗震性能。结果表明：主蒸汽阀管系的振动频率集中在管系基频附近，主蒸汽阀真实感性远大于对激励幅值的敏感性。本文采用动力法进行主蒸汽阀管系抗震分析，可为更大口径主蒸汽阀的设计提供指导。：主蒸汽阀，抗震分析，反应谱法，时程分析法，幅频特性号： 文章标志码： 文章编号：ysisonseismicresponsecharacteristicsof isolationvalve:Inordertoimprovetheefficiencyandscientificityoftheseismicdesignprocessofthe isolationvalve,andtoensurethebesteconomyunderthepremiseofensuringitssafety,itisnecessarytoaccuraypredicttheamplitude-frequencycharacteristicsoftheseismicresponseofthe isolationvalve.Inthispaper,thetriangularseriessuperpositionmethodisusedtogeneratethetimehistoryoffloorvibration.Inthisprocess,thefloorresponsespectrumoftheelevationpositionofthemain- isolationvalvewhichisinstalledin〝Hualongone〞istakenasthetarget.Itisfoundthatfloorvibrationisdifferentfromgroundvibration,andthemainvibrationfrequencybandis0~10Hz.Theseismicresponseofthemain- isolationvalvesystemiscalculatedbyusingtheresponsespectrummethodandthetime-history ysismethodrespectively.Theamplitude-frequencycharacteristicoftheresponseis yzedandtheseismicperformanceofthemain isolationvalvesystemisevaluated.Theresultsshowthatthevibrationfrequencyofthemain- isolationvalvesystemisconcentratednearthefundamentalfrequencyofthemain isolationvalvesystem,andtheactualloadofthemain-isolationvalveisclosetothesinglefrequencyexcitation,andthepipelinefiltersthevibrationfrequencycomponentofthefloortoacertainextent.ThesensitivityofpipesystemresponsetofrequencyismuchgreaterthanthatofexcitationInthispaper,theseismicysisofthemain isolatingvalvesystemiscarriedoutbyusingthedynamicmethodwhichcanprovideguidanceforthedesignofthelargerdiametermain : isolationvalve,seismicysis,responsespectrummethod,time- 主蒸汽阀是安全壳最后一道安全

ζS2ln1−aGω=πω ln1−a主蒸汽阀的抗震设计和鉴定过程多利恰恰是在设计过程中提高阀门抗震性能最直接有效的途径。为准确计算主蒸汽阀的响应，选取主蒸汽阀以及其所处的部分管道为研究对象，称之为主蒸汽 MSIVS所在楼层振动的幅频特性；第二节基于模态叠加理论计算了管系几个关键位三节截取3s人工时程波，对管系进行抗震频特性并分析了管系响应对激励幅值和频MSIVS抗震分析的输入数据一般本文以MSIVS安装标置2%阻尼楼层选用文献[2]中基于概率理论推导出的PSD之间的关系式作为数

时间为10s，振动幅度上升阶段持续时间为道轴向为xy方向，垂直管道轴向方向为z方向。利用软件z）和一个竖直方向（y）的PSD曲线、自相关函数和振动时程如图1.1。（a）x（b）y PSD曲线可33Hz0～10Hz的0.1，故在随后的分析中1.2m的横MSIVS有限元计算模型如2.1。

Figure2.1finiteelementmodelof依照GBT33582-2017[4]的要求，利用12阶固5y1z方向主振型为第2阶。系进行反应谱分析。管系前6阶模态均未出使用SRSS法叠加计算管系的最大位移响应，分析过程中选取阻尼比为2%。计算结果表明，x方向最大位移响应为0.00026m，发生在主蒸汽阀支架顶端，y、z方向最大位别为0.0116m、0.0086m。为了方便对比，选择等效应力这样一个简单的单值结果作为（a位置）133219汽阀连接位置（b位置）处130674（d位置）处169928（e位置）173817节点位移响应谱如图Table2.1NaturalFrequencyof阶123456频率阶789频率 2.2管系等效应力云图diagramofthesystem

2.3Fig.2.3discementresponsespectraatseveralkeylocations69Mpa、于z向。。

应频率都完全避开了激励谱主要携带能量的频率成分，但y方向主振型对应频率10.5Hzx向主振型对应频率值偏离激励主要携带能量频率2.4振型参与系数与激励谱对比图Figure2.4ComparativeDiagramofMode

反应谱分析法毕竟是一种拟动力的分时程分析的第一步是选取输入波，截取上文中人工波6～9s的数据作为时程分析的输入波，时程波的PSD函数利用PSD曲线如图3.1。3.1PSDFig.3.1excitationwavePSD观察图3.1，人工加速度时程波所包含5Hz以后，x、zPSD值基本yPSD20Hz以后才趋刚度比例系数为0.3636。曲线作为振动波各频率成分所含能量的一PSD值作为振动幅

图3.2加速度响应PSD曲线Fig.3.2accelerationresponsePSD

(（d位置）处169928加速响应PSD曲线：(

MSIV支架顶端；y、z方向响应最大位置为安全阀安装位置，y方向发生了一定程度，响应幅值远大于x、z的相对运动。综上，主蒸汽阀管系在楼离阀而言，期间其所受振动激励经安全y向激励PSD曲线峰值最小，但对管系响应贡构响应对结构和激励动态特性的敏感性系锚固约束位置、Ⅱ,安全阀安装位置、Ⅲ,MSIV进口端阀颈、MSIV出口端阀颈、Ⅴ,3.2给出了这几个位3.2Fig.3.2equivalentstresstimehistoryMSIVS在受楼层振动激励时，其用，使得主蒸汽阀期间受载亦接近

在期间，管道约束和管系自身的相对运动是管系产生较高水平应力的文中计算模型与实际安装情况并不完律可用于指导主蒸汽阀的抗震设计和JiangW,LiB,XieWC,etal.Generatefloorresponsespectra:Part1.Directspectra-to-spectramethod[J].NuclearEngineering&Design,2015,293:525-546.UnruhJF,KanaDD.Anitiveprocedureforthegenerationofconsistent Engi