CN109931582A - 一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于核反应堆系统设备技术领域，具体涉及一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构；本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种实现蒸汽发生器和主系统抗震能力的提升，保障蒸汽发生器在地震情况下的安全性的蒸汽发生器下部水平支承结构；包括两套拉杆系统，所述每套拉杆系统包括支耳(2)、拉杆(3)及支座(4)，其中拉杆(3)安装于支耳(2)与支座(4)之间，支耳(2)、拉杆(3)和支座(4)之间通过球型铰连接，支耳(2)固定在蒸汽发生器下封头(6)至管板(5)侧面。

Description

一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构

技术领域

本发明属于核反应堆系统设备技术领域，具体涉及一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构。

背景技术

蒸汽发生器是反应堆冷却剂系统的重要设备，保障其在地震情况下的安全十分重要。目前国内二代核电站的蒸汽发生器下部水平支承普遍采用止挡块，如附图1所示。在下封头周边布置六个止挡块来约束蒸汽发生器的水平方向运动。为满足冷态和热态工况下蒸汽发生器热膨胀位移和现场安装调试要求，蒸汽发生器与止挡块之间设置预留间隙。使得蒸汽发生器具有一定的自由运动空间，发生地震时与止挡块来回撞击，冲击力大，具有很强非线性，且任意时刻只有单侧两个止挡块发挥作用。下部水平支承采用止挡块已成为制约蒸汽发生器抗震能力的短板和薄弱环节。

国内外三代核电设计中，蒸汽发生器上部支承普遍采用了零间隙支承方案，拉杆代替了止挡块，避免了止挡块上述缺点，实践表明取得了较好抗震效果。但是蒸汽发生器下部水平支承方面，法国EPR项目进行了针对性改进，使用新型缓冲结构代替了止挡块，但是依然属于间隙-碰撞-缓冲式支承结构。美国西屋AP1000项目采用在下封头底部布置单拉杆方式，结构简单集成程度高，但是并不适用于蒸汽发生器-主泵分散布置情况，因为拉杆将与下封头人孔或者出口接管发生机械干涉。目前国内其他核电企业研究也主要集中在上述两种支承结构方面。

通过专利文献的检索，未见与本发明相同或很相近的文献。核电设备及其相关设计属于应用较为专用的领域，通过与核电领域企业蒸汽发生器下部水平支承各种方案设计比较，尚未有相同设计方案设计。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种实现蒸汽发生器和主系统抗震能力的提升，保障蒸汽发生器在地震情况下的安全性的蒸汽发生器下部水平支承结构。

本发明的技术方案是：

一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构，包括两套拉杆系统，所述每套拉杆系统包括支耳、拉杆及支座，其中拉杆安装于支耳与支座之间，支耳、拉杆和支座之间通过球型铰连接，支耳固定在蒸汽发生器下封头至管板侧面。

所述两个支耳中，其中一个支耳位于蒸汽发生器下封头至管板侧面的进口接管嘴正上方；另一个拉杆支耳在蒸汽发生器下封头至管板侧面与上述支耳相隔180°位置。

所述两套拉杆系统共有四种布置组合方式，

方式一：两套拉杆系统的支座相背固定

方式二：两套拉杆系统的支座相背固定，与方式一种方向；

方式三：两套拉杆系统在一侧相互平行固定；

方式四：两套拉杆系统在另一侧相互平行固定。

本发明的有益效果是：

在蒸汽发生器下封头至管板侧面布置2套拉杆系统，共有4种布置组合方式，避免了与已有结构发生机械干涉，避免了偏心不利影响。合理布置拉杆支座位置，可以适应蒸汽发生器热膨胀运动。使用拉杆代替止挡块，避免了止挡块的缺点，两套拉杆系统始终同时作用在蒸汽发生器上，无空档期，可以有效的约束蒸汽发生器水平方向运动，提高蒸汽发生器和系统抗震能力。

附图说明

附图1为二代核电站传统的蒸汽发生器下部水平支承示意图；

附图2为本发明的新型蒸汽发生器下部水平支承示意图；

附图3为本发明的下部水平支承2套拉杆系统布置方式一示意图；

附图4为本发明的下部水平支承2套拉杆系统布置方式二示意图；

附图5为本发明的下部水平支承2套拉杆系统布置方式三示意图；

附图6为本发明的下部水平支承2套拉杆系统布置方式四示意图；

附图7为本发明的下部水平支承拉杆系统布置高度范围示意图；

附图8为本发明的拉杆热膨胀运动示意图；

附图9为本发明对支承地震载荷影响效果示意图；

附图10为本发明对进口接管嘴地震载荷影响效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的介绍：

一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构，包括两套拉杆系统，所述每套拉杆系统包括支耳2、拉杆3及支座4，其中拉杆3安装于支耳2与支座4之间，支耳2、拉杆3和支座4之间通过球型铰连接，支耳2固定在蒸汽发生器下封头6至管板5侧面。

所述两个支耳2中，其中一个支耳2位于蒸汽发生器下封头6至管板5侧面的进口接管嘴正上方；另一个拉杆支耳在蒸汽发生器下封头6至管板5侧面与上述支耳2相隔180°位置。

所述两套拉杆系统共有四种布置组合方式，

方式一：两套拉杆系统的支座4相背固定

方式二：两套拉杆系统的支座4相背固定，与方式一种方向；

方式三：两套拉杆系统在一侧相互平行固定；

方式四：两套拉杆系统在另一侧相互平行固定。

如附图2-附图3所示，本发明涉及一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构，在蒸汽发生器下封头至管板侧面轴对称布置2套拉杆系统。

一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构，详见附图2-附图3。在蒸汽发生器下封头至管板侧面布置2套拉杆系统每套拉杆系统包括蒸汽发生器侧支耳、拉杆、土建侧支座和球形铰等。

设置2套拉杆系统，可以避免拉杆未通过蒸汽发生器中心线而引起偏心不利影响。

2套拉杆系统的布置方式共有4种组合情况，详见附图3-6，基本垂直于主管道热段，与蒸汽发生器侧面基本相切。实际安装时将根据蒸汽发生器热膨胀运动进行角度细微调整。

2套拉杆系统在竖直方向上布置于蒸汽发生器下封头进出口接管嘴以上至管板顶部之间高度范围内，详见附图4。

1个拉杆支耳位于蒸汽发生器下封头至管板侧面的进口接管嘴正上方，另1个拉杆支耳在蒸汽发生器下封头至管板侧面与之相隔180°位置，详见附图3。

拉杆系统中拉杆与支座、拉杆与支耳之间均通过球形铰进行铰接，可以在水平方向和竖直方向上转动。

拉杆系统作为零间隙支承，通过自身摆动和热膨胀来适应蒸汽发生器热膨胀运动。根据蒸汽发生器无拉杆作用时自由热膨胀运动位移，如附图5所示，求解空间立体几何方程组，计算拉杆支座位置，使得拉杆在冷态和热态情况下均为自由长度，不产生附加作用力。

新型下部水平支承结构支耳安装位置蒸汽发生器下封头至管板侧面做适当加强和焊接坡口，方便焊接支耳。

实施例

实施范例中下部2套拉杆系统两端球形铰之间距离为1700mm。下部2套拉杆系统的支承刚度调节为上部拉杆系统支承刚度的25％-30％。

使用上述蒸汽发生器下部水平支承，进行反应堆冷却剂系统地震分析，计算结果显示蒸汽发生器支承腿、阻尼器和上部拉杆等支承地震载荷分别下降了10％、9％和21％，蒸汽发生器进口接管嘴的力和弯矩载荷分别降低9％和30％。载荷比较效果如附图6-附图7所示。

因此采取上述下部水平支承设计可以显著降低蒸汽发生器相关载荷，增强蒸汽发生器和系统抗震能力。同时计算表明，下部拉杆系统应力小于RCCM规范拉伸压缩应力限值，满足压杆稳定性，设计满足RCCM规范要求。

一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构，在蒸汽发生器下封头至管板侧面布置2套拉杆系统，避免拉杆未通过蒸汽发生器中心线而引起偏心不利影响；每套拉杆系统包括蒸汽发生器侧支耳、拉杆、土建侧支座和球形铰等。

Claims (3)

1.一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构，其特征在于：包括两套拉杆系统，所述每套拉杆系统包括支耳(2)、拉杆(3)及支座(4)，其中拉杆(3)安装于支耳(2)与支座(4)之间，支耳(2)、拉杆(3)和支座(4)之间通过球型铰连接，支耳(2)固定在蒸汽发生器下封头(6)至管板(5)侧面。

2.如权利要求1所述的一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构，其特征在于：所述两个支耳(2)中，其中一个支耳(2)位于蒸汽发生器下封头(6)至管板(5)侧面的进口接管嘴正上方；另一个拉杆支耳在蒸汽发生器下封头(6)至管板(5)侧面与上述支耳(2)相隔180°位置。

3.如权利要求1所述的一种提升抗震能力的蒸汽发生器下部水平支承结构，其特征在于：所述两套拉杆系统共有四种布置组合方式，

方式一：两套拉杆系统的支座(4)相背固定

方式二：两套拉杆系统的支座(4)相背固定，与方式一种方向；

方式三：两套拉杆系统在一侧相互平行固定；

方式四：两套拉杆系统在另一侧相互平行固定。