csmirt20-045核動(dòng)力院軸流風(fēng)機(jī)抗震分析與評(píng)定和應(yīng)力計(jì)算力學(xué)

稿件編號(hào)：CSMIRT20-，，李， 磊，：本文利用ANSYS程序，采用譜分析方法，對(duì)在、自重、內(nèi)壓等多種載荷組合作用RCC-M《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了應(yīng)力和變形評(píng)定。結(jié)果：軸流風(fēng)機(jī)；抗震分析；應(yīng)力評(píng)號(hào)： 文章標(biāo)志碼 文章編號(hào) ysisandqualificationofaxialflowLIQi,LiPeng-zhou,LIXi-hua,SUNLei,Liulin-:Inthispaper，theseismicperformanceysisofaxialflowfaniscarriedoutunderthecombinedloads，includingdeadweight，earthquakeloads，internalpressurebyusingspectrumysismethodinANSYS.Thestressqualificationisalsocarriedoutbasedon“CodeonNuclearAirandGasTreatment.”.and“DesignandConstructionRulesforMechanicalComponentsofPWRNuclearIslands”.Theresultsshowthatthestressoffanmeetstheseismicrequirementsforequipment，andthedeformationofstructureiswithintheallowablelimits.:axialflowfan；seismicysis；stress引風(fēng)機(jī)是核電站輸送氣體的機(jī)械設(shè)備，主要用于對(duì)各類(lèi)廠房通風(fēng)、凈化及空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)、排風(fēng)和空氣循環(huán)。核通風(fēng)不僅創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境，保障工作人員的輻射防護(hù)要

計(jì)算模型結(jié)構(gòu)描述 等部分組成。整體設(shè)備外形尺寸為：1009mm×536mm×950mm 法蘭和出口法蘭上，有限元模型見(jiàn)圖1，Y為垂直向。圖 軸流風(fēng)機(jī)有限元模Fig1 Limitedelementmodelofaxialflow邊界條件風(fēng)機(jī)落地安裝，風(fēng)機(jī)中心軸線距地面

.55m，支座通過(guò)四個(gè)M12的地腳螺栓與地板連接在模型螺栓位置相應(yīng)節(jié)點(diǎn)處做簡(jiǎn)支約束。材料特性電機(jī)筒、支座、靜子的材料均為Q235B，ZL10445#鋼，基該溫度下材料的物理性能和力學(xué)1。2載荷條件自重入重力加速g=9.81m/s2而施加。內(nèi)壓軸流風(fēng)機(jī)的靜壓為350Pa載荷DW307房間，最大標(biāo)高為+8.5m，該標(biāo)置處的SSE/2樓層反應(yīng)譜見(jiàn)表2。本文采用表中阻尼比為2%的加速度譜作為運(yùn)行基準(zhǔn)（SSE/2）載荷，采用2%的加速度譜的2倍作為安全停堆（SSE）載荷。表2后備柴油廠房DW307房間SSE/2樓板響應(yīng)譜譜1Table1Physicalpropertyparameterof材μ-8.8--頻率頻率125677載荷組合根據(jù)ASME-AG-1《核氣體處理規(guī)范》，軸流風(fēng)機(jī)在各工況下的載荷組合方式見(jiàn)表3。3Table3Loadstatusonworking 載荷組P P評(píng)定準(zhǔn)則應(yīng)力評(píng)定準(zhǔn)則根據(jù)ASME-AG-11A類(lèi)板殼型設(shè)5。表中σ1表示一次薄膜應(yīng)力，不包括不連力，不包括不連續(xù)和應(yīng)力集中；S表示材

應(yīng)力值，Su表示材料的最小極限抗拉強(qiáng)度。表4 Table4Loadstatusandstress使 一次薄膜應(yīng)力 一次薄膜加彎曲應(yīng) 由于風(fēng)機(jī)抗震類(lèi)別為1A類(lèi)，按規(guī)范，D級(jí)使用等級(jí)下的應(yīng)力限值取同B級(jí)使用等級(jí)，D級(jí)的載荷組合A、B、C級(jí)使用等級(jí)，而A級(jí)使用等級(jí)的應(yīng)力限值最小，因此對(duì)于A、B、C、D級(jí)使用等級(jí)，分析計(jì)算時(shí)只考慮D級(jí)，采用A級(jí)使用等級(jí)的應(yīng)力限變形評(píng)定準(zhǔn)則設(shè)備在各使用等級(jí)下的允許變形5。表中，dmax為設(shè)備不會(huì)喪失其預(yù)定功能所能55Table5Loadstatusanddeformation 變形限 模態(tài)分析結(jié)果利用ANSYS有限元軟件對(duì)風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)的固有特性進(jìn)行了計(jì)算，采用分塊Lanczos方法計(jì)算了風(fēng)機(jī)前50階固有頻率和振型向量。風(fēng)機(jī)x、y、z3個(gè)方向參與質(zhì)量最大的固有頻率值列于表6。表 軸流風(fēng)機(jī)固有頻1z3x1z3xy抗震性能分析應(yīng)力強(qiáng)度校核從模態(tài)分析的結(jié)果可知，風(fēng)機(jī)的一階頻率為15.86Hz，因此，采用譜分析法計(jì)算結(jié)構(gòu)在載荷作用下的應(yīng)力，并與自重和內(nèi)壓的結(jié)果進(jìn)行組合，最后得到結(jié)構(gòu)在、內(nèi)D級(jí)使用等級(jí)載荷下，風(fēng)機(jī)主要部件最大應(yīng)力計(jì)算結(jié)果及評(píng)定見(jiàn)表7，應(yīng)力分布見(jiàn)2-4。7部限限部限限

圖2 D級(jí)載荷工況下靜子組件薄膜加彎曲應(yīng)Fig.2σm+σbofstatorassemblyforclassBloadstatus3D級(jí)載荷工況下電機(jī)筒組件薄膜加彎曲Fig.3σm+σbofthemotorcylinderassemblyforclassBloadstatus 最大變（mm）限值D 5.3P=3kwn=2880r/min。則扭矩T=9.55

9.954D級(jí)載荷工況下支座組件薄膜加彎曲應(yīng)Fig.4σm+σbofsupportassemblyforclassDloadstatus

軸的截面直徑為28mm，在額定電壓和頻率下，最大扭矩應(yīng)至少為額定扭矩的2.0葉輪變形校核采用D級(jí)使用等級(jí)荷對(duì)葉輪變形

軸在最大扭矩下的剪應(yīng)力2.0T5.96W與其他載荷組合后應(yīng)力為：

2

16.46MPaFig.5DeformationofimpellorforclassDload8Table8

風(fēng)機(jī)支座屈曲分析采用D級(jí)工況載荷對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行屈曲計(jì)55.59，大于屈曲限值，因此，該風(fēng)機(jī)的屈曲滿足規(guī)范要求。基礎(chǔ)螺栓評(píng)定支座與地面通4M12的螺栓連接，8.89D級(jí)9Table8thes