[发明专利]一种余热排出泵抗震分析方法

说明书

技术领域

本发明提出一种抗震分析方法，适用于核电用离心式余热排出泵的抗震分析方法。

背景技术

核电是一种清洁能源，在人们越来越重视地球温室效应、气候变化的形势下，大力发展核电，满足电力需求、优化能源结构、保障能源安全，已成为政府和社会各界的共识。核电事业的大力发展为核电用旋转机械创造了巨大的市场，同时对产品的可靠性提出越来越高的要求。离心式余热排出泵大多与核岛的热传送有关，其内部流动复杂，存在热冲击及强烈的流动激振力。另一方面，随着地质灾害尤其是地震的频繁发生，人们越来越意识到其巨大的危害性。2011年03月14日，日核电站面临再爆炸风险，属于抗震能力设计不足惹祸；2010年的伊朗6.5级地震；2008年的四川地震等，这些地震摆在我们工程设计人员面前，给我们研究核电站的防震能力及抗震分析手段提出更高的要求。

百万千瓦级核电站离心式余热排出泵是核电站一回路的余热排出系统(RRA)的重要组成部分,属核二级泵，是最关键的核动力设备之一。它位于安全壳内，用于保证在反应堆正常停堆和事故停堆后带出堆芯的衰变热，维持核电厂处于安全状态，抗震要求为I类。该泵运行工况复杂，流体流动对泵结构的可靠性影响较大。且在开始运行时，从投入到反应堆热停堆工况，此时一回路水温为180~C，故存在常温至180℃的热冲击。因此，设计产品时，如何保证在发生安全停堆地震（SSE）期间及其后，能保持承压特性，完成排出核岛余热的功能是亟需解决的问题。抗震分析主要有抗震试验和抗震计算两种方法，由于实验室中很难模仿出核电设备的真实运行环境，离心式余热排出泵的抗震分析一般采用数值计算为主，并进行部分试验验证的方法来进行。常用抗震分析数值计算方法有等效静力法、反应谱法和时间历程法，单纯采用这些方法对如房屋、桥梁等静止物件进行地震条件下的受力计算具有很好的精度。但是这些方法很难考虑到离心式余热排出泵转子在安全停堆地震（SSE）期间的作用，并且无法考虑离心式余热排出泵内部输送的流体对结构作用力的影响。因此，研究核电用余热排出泵抗震分析方法，制定相关计算准则，是核电用大型旋转机械设备国产化研制必须解决的问题。

由于国外在核电技术上的保密，在核电离心式余热排出泵的抗震分析方面，国内许多高校和制造厂商都开展了相关的研究工作，如：中国核设计研究院、清华大学、上海交通大学、大连深蓝、沈阳水泵股份有限公司和大连理工大学等。到目前为止，均采用数值计算结合部分试验验证的方法。在计算时采用等效静力法或反应谱法对在安全停堆地震（SSE）期间的核电用泵进行变形计算，再进行校核，但如何考虑泵内部流体流动的影响还没见相关报道。

发明内容

本发明的目的是为离心式余热排出泵提供一种抗震分析数值计算方法，在部分试验验证的前提下，使抗震分析数值计算的结果更精准，为设备的结构设计提供更准确的计算结果。且该方法能够较好地克服传统计算方法中未考虑旋转流体产生的激振力等缺点。

离心式余热排出泵抗震分析的实质是：离心式余热排出泵在安全停堆地震（SSE）期间及其后保持可运行性，即结构的材料在所受载荷的共同作用下满足强度要求，并且转动件与静止件之间的相对变形应小于它们之间的间隙，不影响运转。