核級風(fēng)閥抗震分析
應用NX-NASTRAN對核級閥進(jìn)行抗震分析，計算了閥門(mén)的固有頻率。采用等效靜力法計算閥門(mén)在承受地震載荷及組合載荷共同作用下的應力及變形，并根據ASME AG1標準作出了應力評定和強度校核。從而驗證核級風(fēng)閥在預定載荷下能滿(mǎn)足結構完整性。
1、概述
核級風(fēng)閥主要應用于核島的通風(fēng)系統、安全殼內大氣監測系統及風(fēng)機出口處等，起阻斷氣流、切斷通風(fēng)系統、防止放射性氣體倒流和對系統的自動(dòng)隔離作用。風(fēng)閥是核電站安全運行的關(guān)鍵附件，設計規范要求對其進(jìn)行抗震分析，目前有限元法已成為各類(lèi)相關(guān)設備抗震分析與評價(jià)的主要模擬工具。本文利用NX -NASTRAN對核級風(fēng)閥進(jìn)行抗震分析，驗證在地震載荷及其他載荷作用下閥門(mén)能否保持壓力邊界的完整性。
2、模態(tài)分析
核級風(fēng)閥安全級別為三級，抗震類(lèi)型為1I，閥門(mén)尺寸規格為1250mm × 1000mm，設計內壓0.005MPa，設計溫度107℃。閥門(mén)(圖1) 主要部件包括閥體、閥板、閥軸、連桿、擺臂、聯(lián)接軸和支架。閥門(mén)總質(zhì)量為584.64kg，其中電動(dòng)裝置約為140kg。閥門(mén)部件材料力學(xué)性能見(jiàn)表1。
模態(tài)分析中邊界條件為法蘭兩端加載固定位移約束。計算得閥門(mén)的第一階頻率為37.43Hz (圖2) 。真空技術(shù)網(wǎng)（http://likelearn.cn/）認為由于第一階頻率高于33HZ，可采用等效靜力法計算地震載荷引起的應力。
表1 閥門(mén)主體材料的機械性能
圖1 閥門(mén)三維模型
3、計算載荷與有限元模型
閥門(mén)的計算載荷包括自重、內壓、管道連接載荷、檢修負載和地震。各種工況下載荷組合見(jiàn)表2。有限元模型中，閥體、閥軸、閥板、支架、連桿、擺臂和聯(lián)接軸采用實(shí)體單元建模，電動(dòng)裝置采用集中質(zhì)量點(diǎn)模擬，在NX - NASTRAN 中采用四面體十節點(diǎn)單元對整體結構進(jìn)行離散，共計429480個(gè)單元和818359個(gè)節點(diǎn)(圖3) 。
圖2 閥門(mén)第一階模態(tài)
表2 閥門(mén)載荷組合
SSE 地震載荷分別用三個(gè)正交方向同時(shí)作用加速度引起的等效靜力代替，其中兩水平方向為5g，豎直方向為3.5g。
圖3 閥門(mén)有限元模型
5、結語(yǔ)
抗震分析采用最?lèi)毫拥墓r、最不利的載荷組合，計算了閥門(mén)各重要部件的應力，并利用標準限制進(jìn)行評定。結果表明閥門(mén)各部位的應力及變形均小于規定限值，滿(mǎn)足標準的要求，因此，在最嚴重的地震工況下可保持安全性、可靠性及壓力邊界完整性。
