某核电站用柴油发电机组抗震性能分析

发布时间：2017-10-23 14:09

  本文关键词：某核电站用柴油发电机组抗震性能分析

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【摘要】：能源是人类生存的重要支柱,是经济发展的必要保证。自1991年我国自行建设的首座民用核电站秦山核电站开始并网发电以来,大型民用核电站不断在国内开始新建并投入使用,核电安全问题一直是研发人员的关注重点。而日本2011年发生的核泄露事件更是说明对于核电设备的抗震性能的研究已经刻不容缓。柴油机发电机组属于核电站安全设备,是确保核电站安全所必不可少的15项重大关键设备之一也是安全保障的最后一道防线,对其进行抗震性能的分析并评估其在地震载荷的作用下能否保持结构的完整性以及可运行性,具有很重要的现实意义。为此,本文依托国内某大型国企核电安全项目,运用数值仿真的手段对柴油发电机机组进行了系统的抗震性能分析与评估,具体工作内容如下:⑴根据柴油发电机组所在厂房的地震参数评估报告确定地震动的设计加速度及其反应谱,按照核电规范利用傅里叶级数变换人工合成地震加速度时程作为厂房楼层反应谱的计算输入。考虑不同的地基土壤动态剪切模量的影响和地基不同土层的深埋情况结合厂房实际结构建立厂房与地基相互作用模型,并利用ABAQUS有限元软件对其进行地震动态响应分析,计算得到OBE和SSE级地震动下厂房不同标高及不同阻尼比的楼层加速度反应谱。⑵根据柴油发电机组所在厂房位置以及结构要求的阻尼比选取标高 1.45m,阻尼比2%的OBE和4%的SSE级地震动楼层加速度反应谱。根据机组质量分布对机组进行主体系与子体系解耦,基于振型分解反应谱理论对机组进行抗震分析,结果表明机组呈现挠性,中间联轴器弹簧连接刚度较弱,增压器部件加速度为整个机组最大,并采用ASME的B级和D级使用限制进行抗震性能评估,结果表明忽略公共底座应力集中的情况机组各部件抗震性能良好,各部件之间连接螺栓同时满足设计预紧力要求及ASME规范中的应力限值表明其可靠性良好。⑶针对柴油发电机组解耦的子结构包括曲轴、凸轮轴、连杆组件及各种辅助管道利用等效静力法进行抗震性能分析,并对地震等效加速度进行修正叠加部件自重载荷不考虑部件工作工况以ASME规范中B级标准应力限制的0.1倍作为评价准则,结果表明修正等效加速度是合理的,机组子结构都能满足应力限值,连杆连接螺栓及各类管道连接螺栓可靠性良好并具有一定的裕量。通过上述主要内容,完成了柴油发电机组的抗震性能分析,为机组抗震设计提供理论指导,同时也为其它核电设备抗震设计及性能分析提供了良好的依据。
【关键词】：核电 柴油发电机组 地震动 楼层反应谱 抗震性能 可靠性
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM623.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 选题背景及意义12-13
• 1.2 核电抗震发展历史及研究现状13-16
• 1.2.1 抗震理论发展历史13
• 1.2.2 核电抗震研究现状综述13-16
• 1.2.3 现行抗震分析存在的缺陷16
• 1.3 本文主要研究内容及方法16-18
• 第二章 抗震设计与分析基本理论18-27
• 2.1 核电站地震设计18-20
• 2.1.1 二级地震设计方法18-19
• 2.1.2 运行基准地震（OBE）19
• 2.1.3 安全停堆地震（SSE）19-20
• 2.2 抗震分析方法基本理论20-25
• 2.2.1 等效静力法20
• 2.2.2 单自由度体系反应谱法20-21
• 2.2.3 振型分解反应谱法21-22
• 2.2.4 振型组合方法22-23
• 2.2.5 地震作用方向组合方法23-24
• 2.2.6 反应谱法应用于地震响应24-25
• 2.3 抗震分析流程25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 柴油机厂房楼层反应谱计算27-39
• 3.1 地震参数设计27-31
• 3.1.1 设计加速度27
• 3.1.2 设计反应谱27-28
• 3.1.3 设计时程28-31
• 3.2 厂房反应谱计算模型31-35
• 3.2.1 构筑物持力层岩土参数31-32
• 3.2.2 柴油机厂房结构参数32-33
• 3.2.3 有限元网格模型33-34
• 3.2.4 边界条件34
• 3.2.5 计算工况34-35
• 3.3 楼层反应谱计算结果与讨论35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 柴油发电机组整体抗震分析39-58
• 4.1 机组抗震分析数值模型39-45
• 4.1.1 机组结构特征简述39-40
• 4.1.2 材料力学特性40-41
• 4.1.3 结构简化及网格模型41-43
• 4.1.4 载荷边界43-44
• 4.1.5 载荷工况组合44-45
• 4.2 机组整体抗震分析及评价45-57
• 4.2.1 机组模态分析45-47
• 4.2.2 地震作用振型组合47-48
• 4.2.3 工况响应组合48
• 4.2.4 各工况下机组响应计算及结果分析48-52
• 4.2.5 螺栓可靠性评价52-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 柴油发电机组子结构抗震分析58-70
• 5.1 计算输入59-60
• 5.1.1 材料及管道参数59
• 5.1.2 等效地震加速度59-60
• 5.2 机组子结构抗震分析及评价60-69
• 5.2.1 计算模型60-62
• 5.2.2 子结构模态提取62
• 5.2.3 修正等效静力法合理性验证62-63
• 5.2.4 修正后抗震分析结果与评价63-66
• 5.2.5 螺栓连接可靠性评价66-69
• 5.3 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参与的科研项目75-76
• 致谢76

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本文编号：1083770