核一級(jí)楔形雙閘板閘閥抗震性能分析

董學(xué)蓮，廖佳敏，張聰林，趙 雄，費(fèi) 凌

核一級(jí)楔形雙閘板閘閥抗震性能分析

董學(xué)蓮，廖佳敏，張聰林，趙 雄，費(fèi) 凌

（西華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，四川 成都 613009）

核電設(shè)備的抗震性能是衡量其安全可靠性的重要指標(biāo)之一。本文針對(duì)一種大型核電站用楔形雙閘板閘閥進(jìn)行了抗震性能分析。首先，基于ANSYS平臺(tái)對(duì)該閥門(mén)的基頻進(jìn)行分析，確定了抗震分析的方法，即等效靜力法；其次，基于所采用的方法，對(duì)其在承受工況載荷、地震載荷以及自身重力情況下的受力進(jìn)行了分析，得到了閥門(mén)的等效應(yīng)力應(yīng)變，在該過(guò)程中，為減少單純載荷反應(yīng)產(chǎn)生的疊加誤差，采用了將各個(gè)方向的振型進(jìn)行綜合開(kāi)方的方法；最后，根據(jù)ASME應(yīng)力評(píng)價(jià)規(guī)范，在閥門(mén)組件危險(xiǎn)點(diǎn)處劃定路徑并進(jìn)行評(píng)定。結(jié)果表明，所劃定的3條危險(xiǎn)路徑應(yīng)力分布均未超過(guò)閥門(mén)所能承受的應(yīng)力極限值，即所設(shè)計(jì)的閥門(mén)符合設(shè)計(jì)規(guī)范，能夠滿足工況要求。論文分析結(jié)果為該類(lèi)核一級(jí)電站閥門(mén)的抗震分析以及進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

楔形雙閘板；閘閥；核電；抗震性能分析；等效靜力法；應(yīng)力評(píng)價(jià)；ANSYS

閘閥在管道供水系統(tǒng)和石油化工行業(yè)中廣泛應(yīng)用，用于對(duì)介質(zhì)進(jìn)行全開(kāi)和全切斷[1]。按照密封形式，可將閘閥分為平行閘閥、平行雙閘板式閘閥、楔形閘閥以及楔形雙閘板閘閥等。在核電站類(lèi)閥門(mén)中，楔形雙閘板閘閥由于具有的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，得到了較好的應(yīng)用。一方面，為了彌補(bǔ)閥板密封面角度在加工過(guò)程中產(chǎn)生的偏差，該閥門(mén)的閥板設(shè)計(jì)為2塊；另一方面，2塊閥板中間用頂芯連接，通過(guò)頂芯調(diào)整密封面角度，2塊閥板與閥座之間能實(shí)現(xiàn)很好的密封效果。

由于楔形雙閘板閘閥的結(jié)構(gòu)比普通閥門(mén)大，在安裝前必須進(jìn)行安全可靠性測(cè)試，以避免由于安裝后再測(cè)試造成損失。同時(shí)，對(duì)于核一級(jí)閥門(mén)而言，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮閥門(mén)在地震載荷工況下的應(yīng)力情況。通常情況下，驗(yàn)證閥門(mén)的抗震性能需要利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行抗震試驗(yàn)，以保證其抗震性能。

在已有的文獻(xiàn)中，閥門(mén)抗震性能分析已經(jīng)取得了一定成果。何慶中等[2]針對(duì)一種真空破壞閥進(jìn)行了抗震分析，驗(yàn)證了該閥門(mén)的抗震性能。文獻(xiàn)[3]針對(duì)一種襯套閥進(jìn)行了抗震性能分析，得到了在多工況下的震動(dòng)響應(yīng)，并基于分析結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。曾立飛等[4]研究了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥閥桿系統(tǒng)震動(dòng)原因以及減震方法，解決了實(shí)際系統(tǒng)中閥桿震動(dòng)造成的損失問(wèn)題。劉愛(ài)國(guó)等[5]研究設(shè)計(jì)了一種直流換流閥，并通過(guò)數(shù)值模擬過(guò)程驗(yàn)證了該閥門(mén)的抗震性能。徐志新等[6]驗(yàn)證了一種核級(jí)風(fēng)道調(diào)節(jié)閥，通過(guò)Nastran軟件模擬了其在地震載荷下的震動(dòng)性能。周文霞等[7]對(duì)一種核電站主泵機(jī)組的地震響應(yīng)譜進(jìn)行了分析。陳衛(wèi)忠等[8]給出了地下工程的抗震分析方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)。沈偉等[9]針對(duì)一種核級(jí)蒸汽安全閥進(jìn)行了模態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到了地震載荷以及設(shè)計(jì)載荷工況下閥門(mén)組件的應(yīng)力分布，并基于計(jì)算結(jié)果對(duì)系統(tǒng)組件進(jìn)行了校核，驗(yàn)證了該閥門(mén)的抗震性能。以上研究所涉及到的閥門(mén)或類(lèi)似閥門(mén)設(shè)備體積小，容易制造，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中易于再設(shè)計(jì)。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)大口徑核電閘閥的抗震分析文獻(xiàn)較少。本文針對(duì)一種核一級(jí)楔形雙閘板閘閥進(jìn)行了抗震性能分析，研究了一種適合該類(lèi)閥門(mén)抗震分析的數(shù)值模擬方法，并采用ASME規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)力評(píng)定。

1 楔形雙閘板閘閥工作原理、技術(shù)參數(shù)及主要問(wèn)題

1.1 工作原理

楔形雙閘板閘閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。該閥門(mén)主要由閥體、閥座、頂芯、閥板和閥桿組成。工作介質(zhì)從左側(cè)進(jìn)入，經(jīng)過(guò)腔體后由右側(cè)流出。通常情況下，閥座是該類(lèi)閥門(mén)易磨損變形部位。本文采用楔形雙閘板結(jié)構(gòu)，可以有效提高其密封性能；同時(shí)，結(jié)合所設(shè)計(jì)的頂芯結(jié)構(gòu)，可以有效消除閥板與閥座密封面的間隙。在長(zhǎng)期工作后，閥板密封面會(huì)被磨損，由于閥板為楔形結(jié)構(gòu)，可以在二者間增加補(bǔ)償片，以保證閥門(mén)能夠正常工作，從而降低設(shè)計(jì)成本。

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

本文設(shè)計(jì)的楔形雙閘板閘閥主要工況參數(shù)為：設(shè)計(jì)壓力10.3 MPa，溫度545 ℃。由熱力學(xué)方程可知，介質(zhì)在該工況下為過(guò)熱蒸汽態(tài)。過(guò)熱狀態(tài)介質(zhì)對(duì)閥門(mén)本體材料的選擇以及加工工藝均有嚴(yán)格的要求。結(jié)合閥門(mén)工作環(huán)境，本文選用閥門(mén)材料如下：閥體選用WC9，閥座與閥板則采用12Cr1MoV（所選材料和實(shí)際閥門(mén)一致）。這2種材料強(qiáng)度高，在高溫條件下依然具有較好的機(jī)械性能，其相應(yīng)的物理性能見(jiàn)表1。

表1 閥座和閥體材料物理性能

Tab.1 The physical properties of materials for the seat and valve body

1.3 主要存在問(wèn)題

在該閥門(mén)工作過(guò)程中，當(dāng)閥桿提升行程較小時(shí)，閥板與閥座間隙形成吼口，工作介質(zhì)快速通過(guò)時(shí)在出口側(cè)暫時(shí)形成負(fù)壓，會(huì)對(duì)閥座造成震動(dòng)甚至損壞。此外，在電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，也必須考慮由地震等自然災(zāi)害造成的震動(dòng)對(duì)核一級(jí)閥門(mén)的影響。

因此，在該類(lèi)閥門(mén)投入使用前，必須進(jìn)行閥門(mén)抗震性能檢測(cè)。然而，本文所研究的核電閘閥公稱(chēng)通徑為DN450，由于體積及重量原因，無(wú)法完成動(dòng)態(tài)探查試驗(yàn)，即掃頻試驗(yàn)。同時(shí)考慮到成本因素，本文采用數(shù)值模擬方式進(jìn)行抗震性能分析。目前，一些設(shè)計(jì)研究院，如中國(guó)核動(dòng)力設(shè)計(jì)研究院，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如法國(guó)RCCM核電標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)中，針對(duì)大口徑核電閘閥也采用有限元方法進(jìn)行分析。在數(shù)值模擬中，采用合適的方法以及評(píng)價(jià)方式是該項(xiàng)工作的難點(diǎn)。

2 楔形雙閘板閘閥抗震性能分析

2.1 模型建立與載荷分析

根據(jù)圖1所示的閥門(mén)結(jié)構(gòu)建立該閘閥的三維模型?；趆ypermesh對(duì)該三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到該閥門(mén)的有限元模型。在劃分網(wǎng)格時(shí)，由于閥座以及閥板是該閥門(mén)的重要部件，對(duì)其進(jìn)行了網(wǎng)格加密處理。最終得到模型網(wǎng)格數(shù)為852 919，節(jié)點(diǎn)數(shù)為1 368 127，網(wǎng)格質(zhì)量較好。經(jīng)驗(yàn)證，再增加此模型網(wǎng)格數(shù)量，并不會(huì)提高計(jì)算結(jié)果的精度，故此網(wǎng)格劃分合理。最終得到的網(wǎng)格模型如圖2所示。

由于該閘閥結(jié)構(gòu)、受力均具有對(duì)稱(chēng)性，本文選取半模型進(jìn)行分析，采用對(duì)稱(chēng)邊界，兩端固定約束。此外，考慮到閥門(mén)的安裝工況，在建立模型時(shí)將兩側(cè)管道進(jìn)行同直徑加長(zhǎng)，以盡量符合閥門(mén)工作情況。

在抗震分析中，施加載荷為閥門(mén)工況載荷、地震載荷和閥門(mén)自身的重量。通常閥門(mén)抗震分析的載荷類(lèi)型分為O/A、B、C、D級(jí)。其中，O/A級(jí)載荷適用于正常工況，B級(jí)載荷對(duì)應(yīng)較可能發(fā)生的異常工況，C級(jí)載荷對(duì)應(yīng)緊急工況，D級(jí)載荷對(duì)應(yīng)極限事故工況。本文進(jìn)行抗震分析時(shí)選用了D級(jí)載荷。

值得注意的是，地震波屬于連續(xù)的非線性載荷，在實(shí)際工況下，很難獲得該類(lèi)信號(hào)的數(shù)據(jù)分布情況。由文獻(xiàn)[10-11]可知，當(dāng)物體的基頻大于33 Hz時(shí)，可以采用等效靜力法進(jìn)行研究。該方法的基本思想是將地震載荷等效的轉(zhuǎn)化為慣性力施加在閥門(mén)上，采用靜力結(jié)構(gòu)分析的方法計(jì)算其結(jié)構(gòu)應(yīng)力與位移，并基于該結(jié)果進(jìn)行閥門(mén)的抗震性能分析。該分析方法不能動(dòng)態(tài)地反映各部件之間的動(dòng)力特性及動(dòng)力耦合關(guān)系，但其優(yōu)點(diǎn)也很突出，如物理概念清晰、計(jì)算簡(jiǎn)單、工作量小，并且計(jì)算需要的參數(shù)易確定[10]。此外，考慮到閥門(mén)組件之間的接觸關(guān)系，本文采用增強(qiáng)拉格朗日接觸算法，在閥座與閥板、閥座與閥體之間進(jìn)行接觸分析。

2.2 抗震性能分析結(jié)果

按照ASME核電規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)BPVC-Ⅲ，部件在組合載荷作用下，其薄膜應(yīng)力L，薄膜應(yīng)力與彎曲應(yīng)力之和L+b，以及薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力及二次應(yīng)力之和L+b+需小于應(yīng)力限值，限值分別為1.5、1.8、3MPa（為表1中材料的許用強(qiáng)度）。

在抗震分析中，首先需要提取閥門(mén)在地震載荷下的固有振型。表2給出了閥門(mén)前6階振型。為了閱讀方便，本文僅列出了閥門(mén)的第1階、第3階、第6階振型圖，分別如圖3所示。從圖3可以看出，其第1階固有頻率為149.86 Hz，滿足等效靜力分析法的條件，故本文的分析方法合理。

表2 閥門(mén)前6階振型

Tab.2 The first six order vibration modes of the valve

2.3 模擬結(jié)果分析與評(píng)定

本文采用在地震載荷下的綜合計(jì)算方法，采取各個(gè)方向的平均值有利于減少由于單純疊加造成的誤差，進(jìn)而能可靠地反映閥門(mén)的實(shí)際狀況[12]。在實(shí)際閥門(mén)設(shè)計(jì)中，強(qiáng)度計(jì)算只考慮系統(tǒng)重要的承壓組件，其余零件選取符合壓力和溫度的材料即可。本文主要針對(duì)閥體閥座等主要部件進(jìn)行建模并進(jìn)行應(yīng)力分析，螺栓組件等的應(yīng)力未給出。閥門(mén)載荷為工況壓力10.3 MPa、自身重力載荷、地震載荷（水平2個(gè)正交方向加速度為39 240 mm/s2，豎直方向加速度為19 620 mm/s2）以及溫度545 ℃下的等 效應(yīng)力、等效應(yīng)變、總變形、溫度梯度結(jié)果如 圖4所示。由圖4可以看出，閥門(mén)在上述載荷下的最大應(yīng)力發(fā)生在閥座與閥體的接觸區(qū)域，最大應(yīng)力為160.11 MPa。由于最大應(yīng)力發(fā)生在閥門(mén)承重組 件沿壁厚方向，為了更好地評(píng)定，本文沿閥座及閥體的厚度方向進(jìn)行應(yīng)力評(píng)定。評(píng)定中，閥門(mén)壁厚為40 mm，樣點(diǎn)間距0.8 mm，所取樣點(diǎn)數(shù)能較好地反映壁厚方向的應(yīng)力分布情況。閥座和閥體應(yīng)力評(píng)定路徑如圖5所示。

根據(jù)ASME核電規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)BPVC-Ⅲ[13-14]，在閥門(mén)組件應(yīng)力較高的地方，將各應(yīng)力分量沿應(yīng)力分布線進(jìn)行當(dāng)量化處理，同時(shí)提取危險(xiǎn)路徑上一次局部薄膜應(yīng)力、一次彎曲應(yīng)力以及二次應(yīng)力，并根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核評(píng)定。此外，由閥門(mén)的工況條件可知，熱載荷存在于系統(tǒng)中，應(yīng)該考慮熱應(yīng)力的影響。本文溫度場(chǎng)考慮如下：進(jìn)口側(cè)介質(zhì)接觸面加載溫度為545 ℃，閥體壁面設(shè)置為換熱壁面，換熱系數(shù)為0.000 005 W/(mm2·℃)。閥體應(yīng)力評(píng)定結(jié)果如圖6所示。求取3個(gè)評(píng)定路徑的薄膜應(yīng)力，薄膜應(yīng)力與彎曲應(yīng)力之和，薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、二次應(yīng)力之和，提取三者的應(yīng)力最大值，根據(jù)2.2節(jié)評(píng)定準(zhǔn)則，得到評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 閥體和閥座應(yīng)力路徑評(píng)定結(jié)果

Tab.3 The stress path assessment results for valve body and seat

從表3可以看出，在閥門(mén)承受工況，載荷、地震載荷、自身重力載荷以及溫度場(chǎng)工況下，閥門(mén)組件按照危險(xiǎn)路徑標(biāo)定的最大應(yīng)力均未超過(guò)其極限值，表明閥門(mén)在該工況條件下的設(shè)計(jì)合理，滿足核一級(jí)閥門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論及下一步工作

1）對(duì)所設(shè)計(jì)的楔形雙閘板閘閥進(jìn)行模態(tài)分析，得到其基頻為149.86 Hz，大于33 Hz，表明對(duì)該閥門(mén)可采用等效靜力法進(jìn)行抗震性能分析。

2）采用等效靜力法對(duì)該閥門(mén)進(jìn)行分析，結(jié)果表明該閥門(mén)在承受工況載荷、地震載荷、自身重力載荷以及溫度場(chǎng)情況下，最大應(yīng)力均符合ASME評(píng)價(jià)規(guī)范，進(jìn)一步說(shuō)明該閥門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。

3）目前關(guān)于大型核一級(jí)閘閥的抗震分析文獻(xiàn)相對(duì)較少，本文通過(guò)數(shù)值分析，得到了一種有效的閘閥抗震性能分析方法。其分析結(jié)果為該類(lèi)大型核一級(jí)閥門(mén)的抗震性能分析以及進(jìn)一步結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了參考，也為其他大型核一級(jí)閥門(mén)的抗震分析提供了一定的參考依據(jù)。

4）在本文分析中，采用等效靜力法對(duì)該閥門(mén)進(jìn)行了抗震性能分析。下一步工作是基于該分析方法結(jié)果，進(jìn)一步對(duì)閥門(mén)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在閥門(mén)符合抗震性能規(guī)范的前提下，通過(guò)優(yōu)化閥門(mén)結(jié)構(gòu)，得到較好的流場(chǎng)分布特性，使得閥門(mén)能夠安全可靠運(yùn)行。此外，在條件成熟下，準(zhǔn)備利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行閥門(mén)的抗震性能試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證該方法的可行性。

［1］劉建瑞, 李昌, 劉亮亮, 等. 高溫高壓核電閘閥流固熱耦合分析[J]. 流體機(jī)械, 2012, 40(3): 16-20.

LIU Jianrui, LI Chang, LIU Liangliang, et al. Fluid-solid-heat coupling analysis for high-temperature and high-pressure nuclear power gate valve[J]. Fluid Machinery, 2012, 40(3): 16-20.

［2］何慶中, 劉怡, 陳雪峰, 等. 真空破壞閥的抗震分析[J]. 機(jī)床與液壓, 2018, 46(23): 143-146.

HE Qingzhong, LIU Yi, CHEN Xuefeng, et al. Seismic analysis of the vacuum destruction valve[J]. Machine Tool & Hydraulics, 2018, 46(23): 143-146.

［3］ HE C, XIE Q, YANG Z Y, et al. Seismic performance evaluation and improvement of ultra-high voltage wall bushing-valve hall system[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2019, 154: 123-133.

［4］曾立飛, 高登攀, 張永海, 等.汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥閥桿系統(tǒng)振動(dòng)分析及減振方法[J]. 熱力發(fā)電, 2018, 47(12): 100-105.

ZENG Lifei, GAO Dengpan, ZHANG Yonghai, et al. Vibration analysis and vibration reduction methods of control valve stem system for steam turbine[J]. Thermal Power Generation, 2018, 47(12): 100-105.

［5］劉愛(ài)國(guó), 陸道綱, 溫家良, 等. 直流換流閥抗震分析技術(shù)的研究[J]. 振動(dòng)與沖擊, 2011, 30(2): 226-232.

LIU Aiguo, LU Daogang, WEN Jialiang, et al. Seismic analysis technique of HVDC valves[J]. Journal of Vibration and Shock, 2011, 30(2): 226-232.

［6］徐志新, 葛黎明. 核級(jí)風(fēng)道調(diào)節(jié)閥的抗震分析[J]. 流體機(jī)械, 2015, 43(8): 55-58.

XU Zhixin, GE Liming. Seismic analysis for nuclear air duct regulator[J]. Fluid Machinery, 2015, 43(8): 55-58.

［7］周文霞, 張繼革, 王德忠, 等. 核電站主泵機(jī)組地震響應(yīng)譜分析及應(yīng)力評(píng)定[J]. 原子能科學(xué)技術(shù), 2011, 45(1): 54-59.

ZHOU Wenxia, ZHANG Jige, WANG Dezhong, et al. Analysis and assessment on seismic response of reactor coolant puma in nuclear power plant[J]. Atomic Energy Science and Technology, 2011, 45(1): 54-59.

［8］陳衛(wèi)忠, 宋萬(wàn)鵬, 趙武勝, 等. 地下工程抗震分析方法及性能評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2017, 36(2): 310-325.

CHEN Weizhong, SONG Wanpeng, ZHAO Wusheng, et al. Research progress of seismic analysis methods and performance evaluation in underground engineering[J]. Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2017, 36(2): 310-325.

［9］沈偉, 張強(qiáng)升, 陳天敏, 等. 核級(jí)主蒸汽安全閥抗震分析及應(yīng)力評(píng)定[J]. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào), 2016, 36(2): 162-167.

SHEN Wei, ZHANG Qiangsheng, CHEN Tianmin, et al. Aseismic analysis and stress evaluation of main steam safety valve for nuclear power stations[J]. Journal of Power Engineering, 2016, 36(2): 162-167.

［10］ 蘭麒, 胡雯婷. 等效靜力法和譜分析法在設(shè)備抗震分析中的應(yīng)用[J]. 核動(dòng)力工程, 2014, 35(增刊1): 145-148.

LAN Qi, HU Wenting. Application of equivalent static method and spectrum analysis method in equipment seismic analysis[J]. Nuclear Power Engineering, 2014, 35(Suppl.1): 145-148.

［11］ 韓松, 郭慶. 核級(jí)閥門(mén)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)地震試驗(yàn)的仿真分析[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化, 2014(6): 27-28.

HAN Song, GUO Qing. Simulation analysis of nuclear-grade pneumatic actuator in seismic test[J]. Mechanical Engineering and Automation, 2014(6): 27-28.

［12］ SHOJAEEFARD M H , TAHANI M , EHGHAGHI M B, et al. Numerical study of the effects of some geometric characteristics of a centrifugal pump impeller that pumps a viscous fluid[J]. Computers & Fluids, 2012, 60: 61-70.

［13］ ASME核電規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn) BPVC-Ⅲ核設(shè)施部件構(gòu)造規(guī)則第1冊(cè) NC分卷 2級(jí)部件[S]. 2004版. 上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)院, 上海核工程研究設(shè)計(jì)院, 譯. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社, 2004: 17-18.

ASME nuclear power code and standard: BPVC-III nuclear facility component construction rules: Book 1, NC Volume: the second class components[S]. 2004 ed. Shanghai Power Equipment Research Institute, Shanghai Nuclear Engineering Research & Design Institute, translated. Shanghai: Shanghai Science and Technology Literature Publishing House, 2004: 17-18.

［14］ 張衛(wèi), 曲昌明. 地震加速度變化對(duì)閥門(mén)鑒定的影響分析及應(yīng)對(duì)方案[J]. 核動(dòng)力工程, 2016, 37(6): 62-65.

ZHANG Wei, QU Changming. Analysis and solutions for effect of change of seismic acceleration on valve qualification[J]. Nuclear Power Engineering, 2016, 37(6): 62-65.

Seismic performance analysis of nuclear first class wedge-shaped double-gate valve

DONG Xuelian, LIAO Jiamin, ZHANG Conglin, ZHAO Xiong, FEI Ling

(College of Mechanical Engineering, Xihua University, Chengdu 610039, China)

Seismic performance of nuclear power equipment is one of the important indexes measuring its safety and reliability analysis system. In this paper, the seismic performance of a wedge-shaped double-gate for nuclear power plant is analyzed. First of all, the seismic analysis method, namely the equivalent static method, is determined by analyzing the basic frequency of the valve based on ANSYS platform. Secondly, based on the adopted method, the stress analysis of the valve under working condition load, seismic load and its own gravity is carried out, and the equal stress and deformation are obtained. In this process, in order to reduce the superposition error caused by the simple load reaction, the method of taking the comprehensive square root of the vibration modes in all directions is adopted. Finally, according to the ASME stress evaluation code for pressure vessels, the valve components are evaluated along the path of the danger point. The results show that, the stress distribution in the three defined danger paths does not exceed the limit value of the stress that the valve can withstand, which means that the designed method conforms to the design specification and can meet the requirements of working conditions. The analysis results provide a reference for seismic analysis and further structural optimization design of this kind of nuclear first class valves in power stations.

wedge-shaped double-gate, gate valve, nuclear power, seismic performance analysis, equivalent static method, stress evaluation, ANSYS

TM623.4

A

10.19666/j.rlfd.201904120

2019-04-29

四川省教育廳項(xiàng)目(182494)；西華大學(xué)校重點(diǎn)項(xiàng)目(217222)

Supported by：Sichuan Provincial Department of Education Project (182494); Key Project of Xihua University (217222)

董學(xué)蓮(1993)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與機(jī)電控制技術(shù)，dongxuelian11@163.com。

張聰林(1993)，男，碩士研究生，主要研究方向機(jī)械制造與自動(dòng)化技術(shù)，ZCL554411@163.com

董學(xué)蓮, 廖佳敏, 張聰林, 等. 核一級(jí)楔形雙閘板閘閥抗震性能分析[J]. 熱力發(fā)電, 2019, 48(10): 111-116. DONG Xuelian, LIAO Jiamin, ZHANG Conglin, et al. Seismic performance analysis of nuclear first class wedge-shaped double-gate valve[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(10): 111-116.

（責(zé)任編輯 劉永強(qiáng)）