辅助给水电动泵抗震分析和抗震试验〖硕士学位论文〗.doc
《辅助给水电动泵抗震分析和抗震试验〖硕士学位论文〗.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《辅助给水电动泵抗震分析和抗震试验〖硕士学位论文〗.doc(76页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、辅助给水电动泵抗震分析和抗震试验摘 要对于核电站,凡是与核扩散有关的结构物、设备都要求只出现弹性变形或较小的非弹性变形,并且还要保证机电设备及仪器在运行基准地震(OBE)下的安全运转,保证与安全停堆有关的设备与仪器在安全停堆地震(SSE)下的安全运转。为了验证辽宁红沿河核电厂一期工程辅助给水电动泵能承受SSE而不损坏,即在发生SSE期间或之后,能保证结构完整性和可运行性,采用有限元软件ANSYS对辅助给水电动泵(包括泵体、泵盖、泵轴、泵底座等)进行了建模和抗震分析。分析结果表明,在设计压力、自重、管道载荷、地震载荷等的共同作用下:辅助给水电动泵的承压部件满足RCC-M的要求,能够保证结构的完整
2、性,能够在地震期间及之后连续运行;泵体与泵底座的联接螺栓以及地脚螺栓的应力满足RCC-M-附录Z VI的要求;泵转子的相对变形小于转动件与静止件之间的间隙,不会产生摩擦;泵转子的静强度和疲劳强度的安全系数远大于许用安全系数,保证了泵的可运行性。通过在地震台上采用多频波法对泵的三个正交轴向同时进行激振及采用地震台台面的加速度信号作为控制信号完成OBE和SSE地震试验,验证了该辅助给水电动泵在规定的地震载荷作用下及作用后的结构完整性和功能完好性,以及理论分析的正确性。关键词:有限元模型;抗震分析;模态;抗震试验;辅助给水电动泵东北大学硕士学位论文 AbstractSeismic Analysis
3、and Test of theAuxiliary Feedwater Motor-driven PumpAbstractFor nuclear power station, all structures, equipment related to nuclear pervasion are required to have only elastic deformation or small non- elastic deformation. It is ensured that machinery & electric apparatus and instrument properly ope
4、rate under operating basis earthquake (OBE). It is also ensured that equipment and instrument related to safe shut-off properly operate under safe shutdown earthquake (SSE).In order to verify that the auxiliary feedwater motor-driven pump for Liaoning Hong Yanhe Nuclear Power Plant Phase I can withs
5、tand SSE without any damage, that is during or after SSE, completeness of structure and operation can be ensured, finite element analysis software, ANSYS is applied to analysis on model building and seismic analysis for the auxiliary feedwater motor-driven pump (including barrel, cover, pump shaft a
6、nd pump base plate). It is shown in the result that with the mutual effect of design pressure, weight, pipe load, motor torque and seismic load:-The pressure retaining components of the auxiliary feedwater motor-driven pump can meet RCC-M, ensure completeness of structure and continually operate dur
7、ing and after earthquake;-Stress of connecting bolt between barrel and pump base plate can meet Appendix Z VI of RCC-M;-Relative deformation of pump shaft shall be less than clearance between rotating parts and static parts without friction. Safety factor of static strength and fatigue strength for
8、pump shaft shall be far more than the required factor to ensure operation of the pump.By multi-frequent waves on test table for seismic, excite the three orthogonally axial at the same time. Taking acceleration signal for seismic test table as controlling one to complete OBE&SSE seismic tests, compl
9、eteness of structure&function for the auxiliary feedwater motor-driven pump with the effect of required seismic load and after the effect, and correctness of theory analysis are verified.Key words:finite model;seismic analysis;mode;seismic test;the auxiliary feedwater motor-driven pump东北大学硕士学位论文 目录目
10、 录声明中文摘要Abstract第1章 绪 论11.1 国内外现状和发展趋势11.1.1 世界核电发展趋势概况11.1.2 我国核电发展现状及趋势21.2 课题研究的目的和意义31.3 抗震分析的背景51.3.1 静力法61.3.2 反应谱法71.3.3 动力法81.4 本文研究的主要内容8第2章 辅助给水电动泵的设计和工作情况102.1 设备描述102.2 地震环境112.3 对抗震分析的要求172.4 材料特性172.5 工况和载荷组合192.6 本章小结20第3章 泵的有限元模型及模态分析213.1 ANSYS大型有限元软件的介绍213.2 力学分析模型223.3 模态分析243.3.1
11、 理论基础253.3.2 模态分析263.4 本章小结32第4章 辅助给水电动泵的抗震分析334.1 概述334.2 泵的抗震分析334.2.1 载荷和约束条件334.2.2 应力分析344.3 本章小结53第5章 辅助给水电动泵的抗震试验545.1 概述545.1.1 试验目的545.1.2 试验内容545.1.3 试验设备仪器545.2 抗震试验565.2.1 地震载荷565.2.2 抗震试验前的状态检查605.2.3 动态特性探察试验605.2.4 OBE抗震试验605.2.5 SSE抗震试验625.2.6 抗震试验后的状态检查655.3 本章小结66第6章 结论67参考文献 68致谢
12、71东北大学硕士学位论文 第1章绪论第1章 绪 论1.1 国内外现状和发展趋势1.1.1 世界核电发展趋势概况自上世纪五十年代以来,美苏等工业发达国家在进行核军备竞赛的同时,也竞相发展核电站,至七十年代进入发展高潮。截至2009年1月底,全世界共有438台核电机组(另有5台长期关闭),总装机容量为3.71亿千瓦,有44台建设中的核电机组,核电运行经验达约1万堆年。乌克兰的切尔诺贝利3号机组是2000年关闭的唯一一台核电机组。核电约占全世界电力供应的17%,83%的装机容量在工业化国家,共有18个国家的核电比例超过25%,其中法国最高,为76.4%。现有核电的单机容量为1000MW以上的超过60
13、%,尤其以1200MW机组为多。从发展趋势看,在今后30年内将会有更多国家和地区拥有核电站,预计到2050年,核电站总数将达到1000座,核发电量将占总发电量的约三分之一,由此可见核电将成为电力工业的重要支柱。从总体上看,世界核电产业发展进入了调整期。东欧以及亚洲一些发展中国家和地区经过多年摸索后,普遍加快了发展核电产业的步伐。为普及洁净型燃料,韩国已计划在整个电力生产结构中,将核能发电的比重由1995年的36.3%提高到2015年的46.3%。印度现有9套核电机组在运行,另有5套正在建设之中。俄罗斯在2010年以前将兴建并投产23座核电站。泰国、印度尼西亚、菲律宾和马来西亚等都有发展核电的明
14、确计划。发达国家工业界对核电的竞争力依然确信不疑,因其发电成本低廉,同时不会释放出大量有害气体而造成温室效应。为解决石油资源枯竭和温室效应等问题,科学家正在加紧研究开发除核能之外的替代能源,如风能、太阳能、地热和水力发电等。但太阳能和风能暂时还无法满足新的能源需求,相比之下,核能的优势与地位难以替代。为进一步加强核电站的安全性,保持核电技术的竞争优势,许多发达国家对核电发展政策做了调整,即从“量”上的建设转变到重点开发新技术的“质”的建设上来。到2015年前后,目前在运行的核电站大都将面临寿期终结,需要更新换代。另一方面,根据核电和平利用的经验教训,用户对下一代核电站的安全性和经济性提出了更新
15、、更高的要求。全世界对环境保护意识的加强也给核电的发展带来了新的机遇1-4。1.1.2 我国核电发展现状及趋势我国从20世纪80年代开始建造核电站,主要经历了两个阶段:第一阶段,从1985年建造秦山核电站开始到1994年大亚湾核电站2台机组发电,花了10年时间建成了2座核电站、3台机组,总装机容量为210万千瓦。这一阶段我国采用了两种建设管理模式,一是自力更生的会战式;二是从法国引进的商业堆项目管理方式开展建设。这是在核电建设初期,两种建设模式衔接性较小。第二阶段,从1996年建造秦山二期开始,陆续建设了秦山三期、岭澳一期及田湾等核电站,第二阶段共建设4座核电站、8台核电机组,总装机容量为71
16、2万千瓦。这一时期国家采取了多条技术路线并又从两个国家引进核电技术的建设管理模式,而没有采用在原来引进技术的基础上吸收创新的建设管理模式。从2005年开始,我国核电建设进入第三阶段。国家批准在广东岭澳、浙江秦山扩建4台核电机组;在辽宁红沿河、福建宁德、福清和广东阳江等地分别建造4台二代加机组;同时,在浙江三门、山东海阳启动核电自主化依托项目的建设,共建设4台美国AP1000机组;在广东台山建设2台法国EPR机组。此外,国家还在组织重大科技专项大型先进压水堆和高温气冷堆核电厂自主设计的技术研究,准备自主开发中国品牌的先进反应堆技术。到2007年,我国核电机组的装机容量已达到922万千瓦,占全国电
17、力装机总量的1.4%左右。这一阶段国家明确了我国采用第三代核电技术,成立了国家核电技术公司,在国务院核电领导小组的决策下发展核电。可以说,中国核电建设任重道远,核电发展面临历史性的大好机遇。但从总体来看,发展的速度还比较慢,装机容量比例还较小。目前世界总发电量中核电的比例约为16%,我国只占2%左右5。核电技术总的发展趋势为大型、性能先进、非能动、经济、简化、高安全性和可靠性。自1954年,前苏联建成电功率为5MW的实验性核电站以来,核电技术的发展可以划分为第一、二、三、四代。第一代核电站是指各国在五十年代开发建设的实验性原型核电站,证明了利用核能发电的技术是可行的;第二代核电站是指上世纪七十
18、年代至现在正在运行的大部分商业核电站,证明了发展核电在经济上是可行的;第三代核电技术是指满足美国用户要求文件(URD)或欧洲用户要求文件(EUR),具有更高安全性和经济性的新一代先进核电站技术;第四代核电技术是指目前正在进行概念设计和研究开发的,在反应堆和燃料循环方面有重大创新的核电站,其安全性和经济性更加优越、废物量极少、无需厂外应急、具有防核扩散能力,第四代核电技术最快也只能在2030年以后才能开始商业应用。中国核电技术主要以二代改进型和三代AP1000型技术为主,二代改进型主泵为三级串联式轴封泵,三代AP1000主泵为屏蔽式无泄漏泵。我国核电发展方针政策为:按照采用先进技术、统一技术路线
19、为原则,以市场换技术,通过以我为主,中外合作,选择国外技术合作伙伴,组织国内条件好的企业和研究单位消化引进技术,形成自主设计和建设中国品牌核电站能力,百万千瓦级压水堆核电设备制造能力23套/年。实现核岛系统、常规岛系统设计和核岛、常规岛设备制造国产化,掌握整套百万千瓦核电半速汽轮发电机组及其辅机的设计、制造技术,第一台机组本土化率达到50%以上,第二台达到70%左右。国产化包含多方面的内容,由于设备费用约占核电站总造价的二分之一,设备国产化是核电国产化的重点。1000MW级的大型核电机组到2010年,通过技贸结合、引进技术、联合设计、以我为主、外方支持的生产模式消化吸收,设备国产化率由原计划5
20、0%提高到80%,甚至全面实现国产化。我国核电在立足自我的基础上,关键技术引进、消化、吸收,并加强材料、工艺、试验、服务等方面的学习,努力向世界水平靠拢,完全掌握核电用泵制造技术,达到100%国产化,摆脱关键核电用泵受制于人的局面6, 7。1.2 课题研究的目的和意义随着全球经济的蓬勃发展,能源的可持续发展问题日渐突出。尽管我国的能源资源较丰富,但人均拥有量少,在能源资源结构方面,煤炭的比重偏大,能源资源和经济发展的地域分布很不平衡。据预测,至2020年,对一次能源的总需求约为2430亿吨标煤,而煤、天然气、水电最多只能供应21亿吨标煤,有39亿吨标煤缺口,至2050年缺口达到20亿吨标煤以上
21、。要弥补巨大能源缺口,从国际市场(主要是石油与天然气)和开发海外资源来大量进口石油和天然气等清洁能源,则无论是从国际市场的供应潜力,还是从国家的能源安全保障考虑, 都是不可行、不可取的。核能是目前最有希望能大规模替代化石能源的一次能源。核电的燃料是铀,据已探明的铀资源估计,中国铀资源可提供50核电容量、能够使用40年。根据目前了解的地质状况,中国可能拥有更大的铀资源蕴藏。此外,中国还在进行快中子增殖堆(简称快堆)的开发研究,快堆是一种以快中子引起易裂变核铀-235或钚-239等裂变链式反应的堆型。快堆的一个重要特点是:运行时一方面消耗裂变燃料(铀-235或钚-239等),同时又生产出裂变燃料(
22、钚-239等),而且产大于耗,真正消耗的是在热中子反应堆中不大能利用的、且在天然铀中占99.2%以上的铀-238,铀-238吸收中子后变成钚-239。在快堆中,裂变燃料越烧越多,得到了增殖。快堆是当今惟一现实的增殖堆型。如果把快堆发展起来,将压水堆运行后产生的工业钚和未烧尽的铀-238作为快堆的燃料也进行如上的多次循环,由于它是增殖堆,裂变燃料实际不消耗,真正消耗的是铀-238,所以只有铀-238消耗完了,才不能继续循环。理论上,发展快堆能将铀资源的利用率提高到100%,但考虑到加工、处理中的损耗,一般来说可以达到6070的利用率,是压水堆燃料一次通过的利用率的130160倍。铀资源在国际上被
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 辅助 给水 电动 抗震 分析 试验 硕士学位 论文
链接地址:https://www.31doc.com/p-3973814.html