CN111006829A - 一种验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法，方法采用单频波进行抗震试验，试验的频率上限由通常选用的地震扰动的上限频率向上扩展到楼板要求反应谱的上限频率，且频率扩展段各频点下的峰值加速度保持不变；抗震试验的试验反应谱以管道安装设备抗震试验的要求输入运动为基准，试验反应谱应包络楼板要求反应谱。本发明所提供的，可节省设备抗震鉴定的时间成本和费用成本，大大提高核电站的安全性以及经济性水平。

Description

一种验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法
技术领域
本发明涉及属于核电站设备抗震鉴定技术领域，具体涉及一种验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法。
背景技术
核电站在为我们提供巨大电能的同时，由于大量放射性裂变产物的积累而成为一个强辐射源。安全级设备肩负着核电站安全稳定运行和保护公众安全的重大责任，设备的质量鉴定是其质量的保障。对安全级设备进行鉴定的目的是证明所要求的设备在可能的设计基准事件过程中和/或事件发生后都能够执行其安全功能，避免由于事故工况引起共因故障。
设备鉴定一方面是“纵深防御”思想的重要基石，为“单一故障”、“多重性”、“独立性”等安全准则提供高可信度的保障；另一方面，设备鉴定也是核安全法规强制要求的。
设备的质量鉴定包括设备的抗震鉴定和设备的环境鉴定。
如中国专利申请“一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法”(公开号：CN107314879A，公开日期：2017年11月03日)提供了一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法。所述的抗震试验方法依次包括如下步骤：(1)按相关技术文件的要求设计和制造出所述的抗震照明设备；(2)对所述的抗震照明设备进行分组，选择典型设备作为样灯；(3)将各分组的所述的样灯固定于模拟地震试验台上进行抗震鉴定试验；(4)通过抗震鉴定试验及所得试验数据的分析，确认样灯老化后的抗震能力是否满足相应的抗震要求。
如中国专利申请“核电站变压器瓦斯继电器抗震试验方法”(公开号：CN103808480A，公开日期：2014年05月21日)提供了一种核电站变压器瓦斯继电器抗震试验方法，包括如下过程：变频测试：将继电器充以变压器油，在跳闸点接以指示装置，置于加振台上，振动测试频率为8～20Hz扫频，X、Y、Z轴各持续1分钟以上，加速度为0.25g以上，记录指示装置的指示结果。
中国专利申请“一种核电用干式变压器的抗震性能分析方法”(公开号：CN101944140A，公开日期：2011年1月12日)提供了一种核电用干式变压器的抗震性能分析方法，包括以下步骤：结构初步设计、计算模型确立、电磁场分析、结构静态分析、地震作用输入条件确定、计算模型强度计算、抗震性能评估、薄弱环节修正和抗震验证试验，当干式变压器在抗震验证试验中得到的实测值与其理论计算值之间的误差落在允许范围内时，产品设计投入生产。
在以往的电站设计中，设备的抗震鉴定存在下列特点：
国内设备进行抗震试验时普遍遵循HAF·J0053《核设备抗震鉴定试验指南》的规定，该指南提出如果设备支撑在楼板上，且已知安装部位的设计楼板反应谱，则采用与楼板反应谱相容的人工时程试验这种多频波方法；如果设备的安装地点不定或安装在多处，或试验难以实现现场安装条件，宜采用单频正弦拍波方法，或采用与多处的楼板反应谱的包络谱相容的人工时程输入的方法。目前，一般尽可能采用多频波中的人工时程方法。但对于阀门，如果安装在管道上，则由于安装地点不定，各厂房各标高均有，此时采用单频正弦拍波方法和正弦扫描波方法。对于直接安装在楼板上的阀门，仍以采用多频波法模拟楼板反应谱为宜。美国IEEE 382(IEEE Standard for Qualification of Safety-RelatedActuators for Nuclear Power Generating Stations)同样要求管道安装与刚性结构(如楼板)上安装的阀门分别采用要求输入运动(RIM)及楼层谱的方式进行抗震试验。
以往抗震试验中在采用单频正弦拍波方法和正弦扫描波方法时，设计方要给出要求输入运动(RIM)，采用人工时程输入的多频波方法时，设计方要给出要求反应谱(RRS)。核电厂中有些设备，如气动阀门的附件，电磁阀、电气转换器和过滤减压阀等，可能存在两种安装方式，即楼板安装和管道安装。如果按照以往抗震试验的做法，则需要分别采用多频波法和单频波法进行两次抗震试验才能验证设备在两种安装方式下的抗震能力。这将大大增加设备抗震试验的时间成本和费用成本。
针对以上问题，本发明提出的方法利用一次抗震试验来验证具有楼板安装和管道安装两种安装方式的设备的抗震能力，成功通过抗震试验的设备可以具有更灵活的安装方式，节省设备抗震鉴定的时间成本和费用成本，大大提高核电站的安全性以及经济性水平。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于利用一次抗震试验来验证具有楼板安装和管道安装两种安装方式的设备的抗震能力，成功通过抗震试验的设备可以具有更灵活的安装方式，节省设备抗震鉴定的时间成本和费用成本，大大提高核电站的安全性以及经济性水平。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法，该方法利用一次抗震试验来验证具有楼板安装和管道安装两种安装方式的设备的抗震能力，方法采用单频波进行抗震试验，试验的频率上限由通常选用的地震扰动的上限频率向上扩展到楼板要求反应谱的上限频率，且频率扩展段各频点下的峰值加速度保持不变；抗震试验中控制设备安装位置处或试验台台面的加速度水平；抗震试验的试验反应谱以管道安装设备抗震试验的要求输入运动为基准，同时，抗震试验的试验反应谱应包络楼板要求反应谱。
进一步地，所述通常选用的地震扰动的上限频率为33Hz，所述楼板要求反应谱的上限频率为100Hz。
进一步地，试验的频率范围为由2Hz至100Hz。
进一步地，在2-32Hz频段的频率间隔较大，在32-100Hz频段的频率间隔较小。
进一步地，在2-32Hz频段采用1/3倍频程，在32-100Hz频段采用1/6倍频程。
本发明的有益效果在于：本发明所提供的方法，可以利用一次抗震试验来验证具有两种安装方式的设备(楼板安装和管道安装)的抗震能力，成功通过抗震试验的设备可以具有更灵活的安装方式，节省设备抗震鉴定的时间成本和费用成本，大大提高核电站的安全性以及经济性水平。
附图说明
图1为楼板安装设备采用多频波法进行抗震鉴定试验时的楼板要求反应谱(即RRS)。
图2为管道安装设备采用单频波法进行抗震鉴定试验时的要求输入运动(即RIM)。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
图1为楼板安装设备采用多频波法进行抗震鉴定试验时的楼板要求反应谱(即RRS)，其中，图1中的S1曲线为运行基准地震(Operation Base Earthquake，OBE)下的要求反应谱曲线，S2曲线为安全停堆地震(Safe Shutdown Earthquake，SSE)下的要求反应谱曲线。
图2为管道安装设备采用单频波法进行抗震鉴定试验时的要求输入运动(RIM)，其中，图1中的S1曲线为运行基准地震(Operation Base Earthquake，OBE)下的要求输入运动，S2曲线为安全停堆地震(Safe Shutdown Earthquake，SSE)下的要求输入运动。
考虑试验台的特性可适当缩小相邻频率间隔、增加各频点处的加速度或正弦拍波(如抗震试验中采用正弦拍波)中的周波数，使得单频波试验时程进行傅里叶变换得到的试验反应谱(TRS)包络楼板要求反应谱(RRS)。TRS在高频段的加速度不会像RRS那样减小，而是一直维持在峰值加速度水平。
对于存在两种安装方式的设备，抗震鉴定试验中以图2所示的RIM为基准，采用单频波的方法进行抗震试验，试验的频率上限由此前通常选用的地震扰动的上限频率(一般认为是33Hz)向上扩展到RRS的上限频率(一般为100Hz)，且频率扩展段各频点下的峰值加速度保持不变；抗震试验中控制设备安装位置处(而非设备重心或其它位置)或试验台台面的加速度水平；地震试验的时程响应通过傅里叶变换而成的试验反应谱(TRS)应包络楼板要求反应谱(RRS)。
按照HAF·J0053要求的5次OBE试验可通过2次模拟试验来替代，模拟试验采用正弦扫描波，可适当增加正弦扫描波试验中的加速度，使每次模拟试验的时程通过傅里叶变换而成的试验反应谱(TRS)包络OBE级别的楼板要求反应谱(RRS)。
按照HAF·J0053要求的SSE试验通过1次模拟试验来替代，模拟试验采用正弦拍波，可缩小相邻频率间隔、增加各频点处的加速度，或者增加正弦拍波中的周波数，使模拟试验时程通过傅里叶变换而成的试验反应谱(TRS)包络SSE级别的楼板要求反应谱(RRS)。
试验的频率范围为由2Hz至100Hz。在2-32Hz频段的频率间隔较大(如采用1/3倍频程)，在32-100Hz频段的频率间隔较小(如采用1/6倍频程)。10-100Hz范围内，SSE级别的模拟试验的要求输入运动峰值加速度在XYZ方向上均相同(如为6g)，如采用单向试验则抗震试验中需考虑几何因子(1.2-1.3)的影响。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法，其特征在于，该方法利用一次抗震试验来验证具有楼板安装和管道安装两种安装方式的设备的抗震能力，方法采用单频波进行抗震试验，试验的频率上限由通常选用的地震扰动的上限频率向上扩展到楼板要求反应谱的上限频率，且频率扩展段各频点下的峰值加速度保持不变；抗震试验中控制设备安装位置处或试验台台面的加速度水平；抗震试验的试验反应谱以管道安装设备抗震试验的要求输入运动为基准，同时，抗震试验的试验反应谱应包络楼板要求反应谱。
2.一种如权利要求1所述的验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法，其特征在于，所述通常选用的地震扰动的上限频率为33Hz，所述楼板要求反应谱的上限频率为100Hz。
3.一种如权利要求1所述的验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法，其特征在于，试验的频率范围为由2Hz至100Hz。
4.一种如权利要求3所述的验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法，其特征在于，在2-32Hz频段的频率间隔较大，在32-100Hz频段的频率间隔较小。
5.一种如权利要求4所述的验证具有两种安装方式的核设备抗震能力的方法，其特征在于，在2-32Hz频段采用1/3倍频程，在32-100Hz频段采用1/6倍频程。
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