KR19990072281A - 원자력발전소용도로서내진성이부여된모듈캐비닛을제작하는방법 - Google Patents
원자력발전소용도로서내진성이부여된모듈캐비닛을제작하는방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19990072281A KR19990072281A KR1019990001590A KR19990001590A KR19990072281A KR 19990072281 A KR19990072281 A KR 19990072281A KR 1019990001590 A KR1019990001590 A KR 1019990001590A KR 19990001590 A KR19990001590 A KR 19990001590A KR 19990072281 A KR19990072281 A KR 19990072281A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cabinet
- natural frequency
- model
- design
- frequency
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012797 qualification Methods 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 206010011906 Death Diseases 0.000 description 4
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D1/00—Details of nuclear power plant
- G21D1/02—Arrangements of auxiliary equipment
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Abstract
원자력 발전소에 사용되는 계기들(instruments)을 포함하기 위한 캐비닛을 제작하는 방법이 기술된다. 상기 방법은 기계류(instrumentation)를 물리적으로 수용할 수 있는 캐비닛의 예비 설계를 얻는 단계; 지진 적격 시험을 받아 온 모델을 사용하여 예비 설계의 고유 주파수를 예측하는 단계; 예비 설계의 예측된 고유 주파수를 원자력 발전소의 지진 반응 스펙트럼과 비교하는 단계; 지진 반응 스펙트럼의 최대 진폭 주파수보다 더 큰 고유 주파수를 갖는 최종 캐비닛 설계를 얻기 위해 모델 파라미터를 조정하는 단계; 및 최종 캐비닛 설계에 따라 캐비닛을 만드는 단계를 포함한다. 기술된 방법의 사용은 원형 캐비닛(prototype cabinet)과 기계류에 대해 비용이 드는 파괴 시험을 하는 필요성을 줄인다.
Description
본 발명은 원자력 발전소에 사용되는 기계류(instrumentation)를 포함하는 캐비닛을 설계하고 제작하는 방법에 관한 것이다.
원자력 발전소의 설계자는 지진 변동을 고려해야만 한다. 설계자는 중간정도의 변동을 "작동대 지진" 즉 OBE(operating base earthquake) 라 한다. 이러한 변동은 발전소의 내구기간 동안 발생할 타당 가능성을 가지며, 따라서 발전소는 상기 변동 동안 그리고 상기 변동 후 안전하게 계속 작동할 것으로 예상된다. 보다 심한 지진, 즉 "안전 운전정지 지진(safe shutdown earthquake; SSE)"에서는 발전소의 내구기간 동안 발생할 가능성이 훨씬 더 낮고, 이러한 경우에 원자로는 공중 위생 및 안전을 보장하기 위하여 자동 및 수동으로 운전정지를 할 수 있어야 한다. OBE 또는 SSE 동안 및 이 이후에, 압력 경계선 및 방사능 장벽은 손상되지 않은 채 남아 있어야 하고, 비상 전력, 제어봉, 밸브, 열교환기 및 펌프와 같은 임계 시스템은 완전히 작동할 수 있어야 한다. 더욱이, 이들 임계 시스템의 제어 하에 포함되는 계기들(instruments)은 또한 적절히 계속 기능을 해야 한다.
설계 목적을 위해, 임계 시스템 및 기계류는 물론 압력 경계선 및 방사능 장벽을 포함하는 구조물은 부류 1E 지진 설계 요구치에 해당한다. 부류 1E 설계 카테고리의 일원으로서, 이들 구조물, 구성요소, 시스템 또는 계기 중 임의의 하나의 파손은 냉각제 상실 사고(loss-of-coolant accident)를 일으키거나, 제어되지 않는 방사능 방출의 원인이 된다. 게다가, 이들 요소 각각은 SSE 발생 경우에 원자로의 안전 운전정지를 위해 필수적이다.
대부분의 파라미터가 지진 변동 동안 구성요소 및 시스템의 동적 하중을 특징으로 하여 이용할 수 있더라도, 일반적으로 수용되는 하나의 설계 수단은 발전소 부지의 지진 반응 스펙트럼이다. 지진과 같은 지진 사고는 과도 반응 또는 지반 운동의 원인이 되는 힘(충격)의 갑작스런 적용으로 보여질 수 있다. 설계 지반 운동은 발전소 부지에 대한 전문 지진학 및 규제 요구치의 조합에 근거한다. 발전소 설비(예를 들면, 캐비닛)로의 지진 입력은 흔히 지진 반응 스펙트럼의 형태이며, 상기 스펙트럼은 설비 지지부에 입력되는 설비의 지지 부품의 지진에 대한 최대 반응을 표시한다. 반응 스펙트럼은 컴퓨터 모델로 설계 지반 운동을 사용하고, 캐비닛의 지반(설치 지점)과 같은 출력 위치를 처리함으로써 결정된다.
신호 처리 및 제어 계기들은 발전소에 있는 다른 임계 시스템과 마찬가지로, 지진 변동에 견딜 수 있어야 하는 캐비닛 내에 장착된다. 전형적인 발전 시설에서는, 중앙 제어 위치에 개별적으로 배선에 의해 연결되어지는 몇 천의 원격 감시 및 제어 지점들이 있다. 상기 발전 설비에서는 몇 백 마일의 케이블이 연결되어지고, 이것은 재료 및 노동에 수백만 달러의 비용을 요구한다. 기계 설치 및 제어 배선공사 비용을 줄이기 위하여, 개개의 센서 및 제어 요소는 발전소 도처에 배분되는 캐비닛 내에 장착되는 원격 단자에 배선된다. 만약 이들 제어 계기 중 어느 것이라도 발전소의 안전 작동에 중요하다면, 제어 계기를 포함하는 캐비닛은 계기 자체와 동일한 지진 부류 1E 설계 요구치를 충족시켜야 한다.
현재, 원자력 발전소용 캐비닛의 제작은 고가의 공정이다. 각각의 캐비닛은 유일한 것이고, 상기 캐비닛이 포함하는 계기들과 함께, 수명 종료(end-of-life) 조건에서 지진 파괴 시험(적격 요건)을 받아야 한다. 기계류가 최악의 시나리오를 모의 실험 하도록 수명 종료 조건에 놓이기 때문에, 상기 설비는 이후의 적격 요건에서 재 사용되지 못할 수 있다. 전형적인 캐비닛 자격 항목에서, 캐비닛 제작자는 필수 기계류를 물리적으로 수용하는 예비 캐비닛 설계를 얻는다. 일단 이들 치수 요구치가 충족되면, 캐비닛 제작자는 원형 캐비닛(prototype cabinet)을 만들어 캐비닛 안에 계기들을 장착한다. 그리고 나서, 캐비닛 및 계기들은 요구되는 지진 반응 스펙트럼으로 요동 테이블을 사용하여 테스트된다. 때때로, 원형 캐비닛은 OBE/SSE 지진 반응 스펙트럼에 의해 지시되는 지진 요구치를 충족시키지 못하고, 설계자는 구조 부재, 지지 패널, 보강판(gusset) 등을 부가함으로써 원형 캐비닛을 향상시켜야 한다. 다음에, 캐비닛 제조회사는 향상된 설계에 근거하여 새로운 원형 캐비닛을 만들고, 새로운 수명 종료 조건 계기들을 장착하고, 요동 테스트를 반복한다. 자격 항목 공정은 캐비닛 원형이 지진 요구치를 충족할 때까지 계속하다. 자격 항목 테스트와 관련되는 가용 비용 중 상당한 부분은 고가 계기의 파손으로부터 생긴다.
전형적인 분석 설계 모델에서는 지진 조건하에서 설비 반응 작용을 정확하게 예기하기에 충분한 상세함과 정확도가 부족하기 때문에, 기존의 캐비닛 설계는 발전소의 특정 지진 반응 스펙트럼 또는 다른 OBE 또는 SSE 요구치를 충족시키도록 지진 적격 시험을 반복함이 없이 새로운 발전소에 배치될 수 없다. 비록 상기 캐비닛이 기존 설계에 사용되는 것과 동일한 구조에 동일한 계기들을 포함할지라도, 상기는 사실이다. 그러므로, 설치되고 자격이 부여된 캐비닛 내에서 계기들의 위치를 단순히 변화시키는 것은 캐비닛 및 추가의 계기들의 파괴의 원인이 되는, 새로운 계기 구조용 캐비닛의 새로운 지진 파괴 시험을 필요로 할 수 있다. 마지막으로, 만약 적당한 분석 기술이 사용될 수 없다면, 설비 설치에 앞서 거래처에 의해 요청되는 명백 사소한 설계 변화는 새로운 적격 요건을 요구할 수 있다. 예를 들면, 모든 스틸 패스너를 황동 패스너로 교체하도록 요청하는 것은 지진 적격 시험의 반복을 요구할 것이다.
본 발명은 적당한 분석 대안이 이용될 수 있을 때, 지진 적격 요구치를 충족하도록 시험하는 필요성을 극복하고, 또한 상기에서 설명된 하나 또는 그 이상의 문제점을 적어도 최소화시키는 것에 관한 것이다.
본 발명의 한 양상에 따라, 원자력 발전소에 사용되는 계기들을 포함하는 내진성이 부여된 캐비닛을 제작하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 기계류를 물리적으로 수용할 수 있는 캐비닛의 예비 설계를 얻는 단계; 수학적 모델을 사용하여 예비 설계의 고유 주파수를 예측하는 단계; 예비 설계의 예측된 고유 주파수를 원자력 발전소의 지진 반응 스펙트럼과 비교하는 단계; 지진 반응 스펙트럼의 최대 진폭 주파수보다 더 큰 고유 주파수를 갖는 최종 캐비닛 설계를 얻기 위해 모델 파라미터를 조정하는 단계; 및 최종 캐비닛 설계에 따라 캐비닛을 건조하는 단계를 포함한다. 최종 캐비닛 설계는 추가로 테스트될 수 있는데, 상기 테스트에서 전략상 중요한 위치에서의 하중이 측정되고 테스트 조건하에서 모델의 예측되는 작용과 비교된다.
상기 주장된 방법의 중요한 양상은 모델이 지진 적격 시험 확인을 받고 있다는 것이다. 이것은 변형이 기준 설계로 이루어질 때 원형 캐비닛과 기계류에 대해 비용이 드는 파괴 시험을 하는 필요성을 줄인다. 게다가, 상기 방법은 긴 지진 적격 시험을 반복할 필요 없이 새로운 발전소에 기존 캐비닛 설계의 사용을 허용한다. 예를 들면, 미리 적격 요건을 갖춘 캐비닛은 적격 요건을 갖춘 모델을 사용하여 시험되는 것만 필요로 한다. 만약 모델이 새로운 용도를 위한 캐비닛의 설계에서 결함을 발견한다면, 캐비닛 제작자는 지진 요구치를 충족시키도록 설계를 조정할 수 있다. 상기 방법은 거래처가 단지 기존 캐비닛 내부에서 계기들의 위치를 바꾸기를 원할 때, 또는 설치하기 전에 적격 요건을 갖춘 캐비닛에 상대적으로 사소한 변화를 주기를 원할 때 특히 유용하다. 변형된 캐비닛을 파괴 시험하기보다는 오히려, 상기 모델은 어떠한 변화도 캐비닛의 내진성에 영향을 주지 않는다는 것을 확인시키는데 사용될 수 있다.
도 1은 원자력 발전소에 사용하는 캐비닛을 제작하는 방법을 도시한 블록도.
도 2는 원자력 발전소의 일반적인 지진 반응 스펙트럼을 도시한 그래프.
도 3은 원자력 발전소의 디지털 설비 보호 시스템(digital plant protection system; DPPS)의 일부인 계기들(instruments)을 포함하기 위한 캐비닛 내부 뼈대를 유한 요소 모델(FEM)로 도시한 사시도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 베이스 캐비닛 12 : 주 프레임 부재
14 : 보조 프레임 부재 16 : 상부 프레임 부재
18 : 측부 프레임 부재 20 : 하부 프레임 부재
22 : 수평식 구조 부재 24 : 내부 패널 프레임 부재
26 : 내부 장착 패널 28 : 도어 힌지
30 : 래치 32 : 변위 경계 조건
도 1은 원자력 발전소 용도로서 내진성이 부여된 캐비닛을 제작하는 방법의 일 실시예를 도시한 블록도이다. 제조회사는 먼저 특정된 계기들 또는 설비를 수용하기에 충분히 큰 캐비닛의 예비 설계를 얻는다. 대부분의 경우에서, 새 발전소 거래처에서는 기존의 발전소에 설치되어 있는 캐비닛과 그와 관련된 기계류를 주문한다. 이들 경우에, 제조회사는 기존의 캐비닛을 단지 복사하여 예비 설계를 얻는다. 다른 경우에, 제조회사는 기존의 설계를 변경, 즉 캐비닛 프레임을 확장하거나 축소, 부재에 강도를 강화시키는 등을 해야할 수도 있다.
다음에, 캐비닛 제조회사는 지진 적격 시험 확인을 하는 수학적 모델(경계 조건을 갖는 하나 또는 그 이상의 제어 방정식)을 사용하여, 예비 설계의 고유 주파수인을 예측한다. 제조회사는 캐비닛의 고유 주파수를 상당히 정확한 예측을 산출하는 한 임의의 모델링과 해법 기술을 사용할 수 있다. 간단하게 하기 위해, 엄격히 말하면 2개를 구별하더라도, 제어 방정식 및 해법을 모델이라 한다.
그 다음에, 제조회사는을 원자력 발전소의 미리 결정된 지진 반응 스펙트럼에서의 최대에 대응하는 고유 주파수인과 비교하고, 다음에이보다 더 큰 최종 캐비닛 설계를 얻기 위해서 모델 파라미터를 조정한다.은 캐비닛이 어떤 힘에 의해 변동되고 캐비닛 자신에 진동이 발생된다면, 캐비닛이 진동하는 주파수를 나타냄을 주지하여라. 일반적으로, 캐비닛 모델은 N개의 자유도와 N개의 명확한 고유 주파수를 가질 것이며, 따라서의 아래첨자는 1과 N개 사이의 정수이다. 캐비닛의 고유 주파수는 캐비닛을 포함하는 요소의 질량 또는 강성 중 어느 하나를 달리함으로써 변화될 수 있다.
가보다 더 크도록 캐비닛 설계를 조정하는 것은 공진 진폭 증가로 인한 캐비닛 파손을 방지하는 것을 조장한다. 도 2는 원자력 발전소의 일반적인 지진 반응 스펙트럼을 도시하고, 캐비닛이 받는 가속력(힘)을 여기 주파수의 함수로 나타낸다. 여기 주파수가 캐비닛의 고유 주파수중 하나와 동시에 일어날 때마다, 공진이 발생한다. 캐비닛의 진동 주파수가 공진에 도달하면, 상기 진동의 진폭은 5% 임계 감쇠를 갖는 시스템에서 기대 진동 진폭보다 최대 10배 더 큰 진폭으로 증가할 수 있다. 따라서, 공진은 캐비닛 요소의 큰 변위 및 캐비닛에 적용된 상당히 큰 가속력(힘)으로 특징지어진다. 이들 큰 변위와 힘은 캐비닛의 파손을 낳을 수 있는 과도한 변형률과 응력을 나타낸다. 지진 또는 다른 지진 변동으로부터의 여기 주파수는 제어될 수 없기 때문에, 캐비닛 제작자는가보다 더 크게 함으로써 공진의 영향을 최소화시킨다. 지진 변동으로 인해 부과된 가속력은 SSE 또는 OBE으로 인한 최대 가속력보다 훨씬 적기 때문에,보다 더 큰 여기 주파수는 캐비닛 요소의 변위를 최소로 한다. 따라서, 캐비닛이 최대 SSE 가속력보다 더 큰 가속력(g)에 저항할 수 있는 한, 캐비닛은 발전소의 작동 수명 동안 파손되지는 않는다.
마지막으로, 제조회사는 모델로부터 얻어진 최종 캐비닛 설계에 따라 캐비닛을 건조한다. 모델은 지진 적격 시험 확인을 하기 때문에, 캐비닛 및 기계류는 수명 종료 조건에 대해 물리적으로 검사 받을 필요는 없다.
비록 본 실시예는 내진성이 부여된 모델이 존재하는 것을 가정하지만, 캐비닛 제작자는 모델을 계발하고, 그 모델을 제작 공정의 일부로 간주할 수 있다. 모델에 내진성을 부여하기 위하여, 캐비닛 제조회사는 기존 캐비닛의 고유 주파수를 예측하고, 기존 캐비닛의 고유 주파수를 측정하고, 다음에 예측된 고유 주파수를 측정된 고유 주파수와 비교한다. 그 다음에, 제조회사는 예측된 고유 주파수와 측정된 고유 주파수가 대략 일치할 때까지 모델을 다듬는다. 대부분 다른 판단기준은 예측된 고유 주파수와 측정된 고유 주파수간의 일치를 정하는데 사용될 수 있다. 하나의 유용한 판단기준은 δ이며, 이것은 아래의 방정식 I로 특징지어지는 예측된 고유 주파수와 측정된 고유 주파수간의 제곱 평균 제곱근 편차이다.
(I)
여기서, 윗첨자 M 은 측정된 고유 주파수이고, n 은 M 미만 또는 M과 같다. 일반적으로, 약 3㎐ 미만의δ는 모델 예측과 고유 주파수의 측정값간의 만족스러운 일치의 원인이 된다.
도 3은 원자력 발전소의 디지털 설비 보호 시스템(digital plant protection system; DPPS)의 일부인 계기들을 수용하기 위한 베이스 캐비닛(10)을 유한 요소 모델(FEM)로 도시한 사시도이다. 베이스 캐비닛(10) 모델은 주 프레임 부재(12) 및 보조 프레임 부재(14)를 포함한다. 주 프레임 부재(12) 및 보조 프레임 부재(14)는 정사각형 튜브 및 직사각형 부재의 형태인 셀 요소로 각각 모델링된다. 주 프레임 부재(12)는 상부 프레임 부재(16), 측부 프레임 부재(18) 및 하부 프레임 부재(20)를 더 포함한다. 베이스 캐비닛(10) 모델은 수평식 구조 부재(22), 내부 패널 프레임 부재(24), 내부 장착 패널(26) 및 베이스 캐비닛(10)의 측면을 덮고 있는 외부의 시트 메탈 외판(미도시됨)을 구비한다. 베이스 캐비닛(10)의 전면 및 배면에는 적당한 도어 힌지(28) 및 래치(30) 위치에 적용된 집중 질량 요소(lumped-mass elements)로 모델링되는 도어(미도시됨)를 구비한다. 장착된 전기 구성요소는 내부 장착 패널(26)의 질량 밀도를 변경함으로써 나타내어진다. 변위 경계 조건(32)은 볼트 체결부나 용접 체결부 중 어느 하나를 모의실험하기 위해 베이스 캐비닛(10)의 하부를 따라 지정된다.
일련의 14개 컴퓨터 시뮬레이션은 베이스 캐비닛(10)의 고유 주파수 또는 고유값에 따라 변하는 어떤 구조 성분의 영향을 결정하기 위해서 도 3에 일반적으로 도시된 유한 요소 모델을 사용하여 행해졌다. 각 컴퓨터 시뮬레이션에 사용된 파라미터와 함께, 고유값 분석의 결과가 표 1에 요약되어 있다.
| 케이스 번호 | 모델 파라미터1 | 주파수(Hz) | |||||||
| 주프레임 | 보조프레임 | 외부박판 | 내부패널프레임 | 내부패널 | 장착 구조 | 캐비닛(측면 대 측면) | 내부패널(전면 대 배면) | 캐비닛(전면 대 배면 또는 비틀림) | |
| 1 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*1/8 튜브 | 10 GA(0.134) | 1*1*0.18 튜브 | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(12개 볼트) | 23.8 | 16.9 | 44.9 |
| 2 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*1/8 튜브 | 12 GA(0.104) | 1*1*0.18 튜브 | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(12개 볼트) | 22.1 | 16.8 | 41.4 |
| 3 | 3*3*3/18 | 2*3*1/8 튜브 | 10 GA(0.134) | 1*1*0.18 튜브 | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(12개 볼트) | 17.8 | 16.4 | |
| 4 | 3*3*3/16 앵글 | 2*3*1/8 튜브 | 10 GA(0.134) | 1*1*0.18 튜브 | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(12개 볼트) | 13.9 | 26.1 | 25.9 |
| 5 | 3*3*3/4 앵글 | 2*3*1/8 튜브 | 10 GA(0.134) | 1*1*0.18 튜브 | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(12개 볼트) | 17.7 | 16.6 | |
| 6 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*1/8 튜브 | 10 GA(0.134) | 2*2*1/8 튜브 | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(12개 볼트) | 24.1 | 31.0 | |
| 7 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*3/16 튜브 | 10 GA(0.134) | 2*2*3/16 튜브 | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(12개 볼트) | 24.1 | 31.1 | |
| 8 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*3/16 튜브 | 10 GA(0.134) | 2*2*3/16 튜브 | 3/16 | 볼트 체결(12개 볼트) | 24.0 | 31.1 |
1모든 단위는 인치
(계속)
| 케이스 번호 | 모델 파라미터1 | 주파수(Hz) | |||||||
| 주프레임 | 보조프레임 | 외부박판 | 내부패널프레임 | 내부패널 | 장착 구조 | 캐비닛(측면 대 측면) | 내부패널(전면 대 배면) | 캐비닛(전면 대 배면 또는 비틀림) | |
| 9 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*3/16 튜브 | 10 GA(0.134) | 2*2*3/16 튜브(복사재) | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(12개 볼트) | 23.9 | 21.4 | |
| 10 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*3/16 튜브 | 10 GA(0.134) | 2*2*3/16 튜브(단사재) | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(12개 볼트) | 23.9 | 31.1 | |
| 11 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*3/16 튜브 | 10 GA(0.134) | 1*1*0.8 튜브 | 10 GA(0.134) | 용접된 전면 및 배면 | 28.5 | 22.9 | |
| 12 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*1/8 튜브 | 10 GA(0.134) | 1*1*0.8 튜브 | 10 GA(0.134) | 볼트 체결(14개 볼트) | 25.3 | 22.4 | |
| 13 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*1/8 튜브 | 10 GA(0.134) | 1*1*0.8 튜브 | 10 GA(0.134) | 전부 용접됨 | 31.3 | 22.9 | |
| 14 | 3*3*3/16 튜브 | 2*3*3/16 튜브 | 10 GA(0.134) | 2*2*3/16 튜브 | 3/16 | 용접된 전면 및 배면 | 28.8 | 28.8 |
1모든 단위는 인치
각 컴퓨터 시뮬레이션에 대해, 표 1은 기본 측면 대 측면, 기본 전면 대 전면 및 비틀림 모드를 포함하는, 캐비닛이 겪는 다양한 진동 모드를 나열하는 풀 캐비닛(10)과 내부 장착 패널(26)에 대해 계산된 고유 주파수를 도시한다.
분석에서 변화되는 파라미터는 주 프레임 부재(12), 보조 프레임 부재(14) 및 내부 패널 프레임 부재(24)의 타입과 치수, 내부 장착 패널(26) 및 외부의 박판의 두께 그리고 캐비닛 장착 구조(플로어에 볼트로 체결되거나 용접됨)를 포함한다.
케이스 번호(14)는 캐비닛 측면 대 측면과 내부 장착 패널 전면 대 배면 모드의 예측된 고유 주파수가 전형적인보다 훨씬 더 큰 28.8 Hz 와 같기 때문에 공진에 의해 영향을 가장 적게 받는 것처럼 보인다. 예를 들면, 도 2에서 일반적인 반응 스펙트럼은 약 11 Hz 의에 대해 12 g(SSE) 및 6 g(OBE)에서 최대이다. 반대로, 29 Hz 의 여기 주파수는 약 1.0 g(OBE) 및 1.2 g(SSE) 의 가속력을 생성한다. 모델에 내진성을 부여한 결과, 시뮬레이션 번호(14)에 따라 변경된 캐비닛 설계는 마찬가지로 내진성이 부여된다.
일단 모델이 미리 결정된 한계 내에 정확함이 판명되어지면, 지진에 안전한 모델에 의해 결정된 임의의 캐비닛이 실제로 만들어져 파괴 시험을 할 필요는 없다
또한, 기존의 캐비닛 또는 기준 모델의 임의의 사소한 변형은 실제로 만들어 설비로 채워져서 시험을 통해 파괴됨이 없이 상대적으로 짧은 시간 주기에 지진에 안전함이 확인될 수 있다. 기술된 방법은 또한 설계 도구로 보여질 수 있는데, 설계 도구에서 제안된 변형은 캐비닛을 실제로 만들지 않고 캐비닛의 지진 반응에 전반적인 영향을 신속 효율적으로 시험될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 기술되어져 있다. 그러나, 당업자는 어떤 변형 및 대안적 형태가 본 발명의 가르침 내에 있을 것이라는 것을 인식할 것이다. 그러므로, 다음의 청구범위는 본 발명의 실제 범주와 내용을 결정하기 위해 조사되어져야 한다.
Claims (24)
- 캐비닛의 지진 적격 시험을 실행함이 없이 원자력 발전소에 사용하기 위한 설비를 포함하는 상기 캐비닛을 제작하는 방법에 있어서,치수 요구치를 충족시키는 상기 캐비닛의 예비 설계를 얻는 단계와,지진 적격 시험을 받아 온 모델을 사용하여 상기 예비 설계의 고유 주파수를 예측하는 단계와,상기 예비 설계의 상기 예측된 고유 주파수를 상기 원자력 발전소의 지진 반응 스펙트럼과 비교하는 단계로서, 상기 지진 반응 스펙트럼은 최대 진폭 주파수를 나타내는, 상기 비교하는 단계와,상기 지진 반응 스펙트럼의 상기 최대 진폭 주파수보다 더 큰 고유 주파수를 갖는 최종 캐비닛 설계를 얻기 위해서 모델 파라미터를 조정하는 단계와,상기 최종 설계에 따라 상기 캐비닛을 건조하는 단계를 포함하는 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 모델은 유한 요소 모델인 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 모델에 적격 요건을 부여하는 단계를 더 포함하는 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 적격 요건을 부여하는 단계는상기 모델을 사용하여 기존 캐비닛의 고유 주파수를 예측하는 단계와,상기 기존 캐비닛의 고유 주파수를 측정하는 단계와,상기 예측된 고유 주파수를 상기 측정된 고유 주파수와 비교하는 단계와,상기 예측된 고유 주파수 및 상기 측정된 고유 주파수가 거의 동일할 때까지 상기 모델을 다듬는 단계를 더 포함하는 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 모델을 다듬는 단계는상기 예측된 고유 주파수와 상기 측정된 고유 주파수 사이의 편차(δ)인(여기서,는 고유 주파수; 아래 첨자는 모드;은 1보다 더 크거나 같음; 윗첨자는 예측된 고유 주파수; 윗첨자은 측정된 고유 주파수)를 계산하는 단계를 더 포함하는 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 5항에 있어서,는 3개의 기본 모드에 상응하는 1, 2 및 3 인 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 6항에 있어서,= 1 은 캐비닛 측면 대 측면 모드이고,= 2 는 캐비닛 전면 대 배면 모드이고,= 3 은 장착 패널 전면 대 배면 모드인 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 6항에 있어서,= 1 은 캐비닛 측면 대 측면 모드이고,= 2 는 캐비닛 비틀림 모드이고,= 3 은 장착 패널 전면 대 배면 모드인 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 모델을 다듬는 단계는 상기 편차가 미리 선택된 값 미만이 될 때까지 계속되는 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 모델을 다듬는 단계는 상기 편차가 약 3 Hz 미만이 될 때까지 계속되는 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 모델을 다듬는 단계는 상기 편차가 약 1 Hz 미만이 될 때까지 계속되는 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 최종 캐비닛 설계의 고유 주파수는 상기 지진 반응 스펙트럼의 약 50% 최대 진폭에 상응하는 주파수보다 더 큰 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 최종 캐비닛 설계의 고유 주파수는 상기 지진 반응 스펙트럼의 약 10% 최대 진폭에 상응하는 주파수보다 더 큰 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 최종 캐비닛 설계는 지진 부류 1E 요구치(Seismic Class 1E requirements)를 충족시키는 캐비닛을 제작하는 방법.
- 캐비닛의 지진 적격 시험을 실행함이 없이 원자력 발전소에 사용하기 위한 설비를 포함하는 상기 캐비닛에 적격 요건을 부여하는 방법에 있어서,치수 요구치를 충족시키는 상기 캐비닛의 예비 설계를 얻는 단계와,지진 적격 시험을 받아 온 모델을 사용하여 상기 예비 설계의 고유 주파수를 예측하는 단계와,상기 예비 설계의 상기 예측된 고유 주파수를 상기 원자력 발전소의 지진 반응 스펙트럼과 비교하는 단계로서, 상기 지진 반응 스펙트럼은 최대 진폭 주파수를 나타내는, 상기 비교하는 단계와,상기 지진 반응 스펙트럼의 상기 최대 진폭 주파수보다 더 큰 고유 주파수를 갖는 최종 캐비닛 설계를 얻어, 상기 최종 캐비닛 설계에 따라 건조된 상기 캐비닛이 원자력 발전소의 지진 요구치를 만족하도록 모델 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는 캐비닛에 적격 요건을 부여하는 방법.
- 제 15항에 있어서, 상기 모델은 유한 요소 모델인 캐비닛에 적격 요건을 부여하는 방법.
- 제 15항에 있어서, 상기 모델에 적격 요건을 부여하는 단계를 더 포함하는 캐비닛에 적격 요건을 부여하는 방법.
- 제 17항에 있어서, 상기 적격 요건을 부여하는 단계는상기 모델을 사용하여 기존 캐비닛의 고유 주파수를 예측하는 단계와,상기 기존 캐비닛의 고유 주파수를 측정하는 단계와,상기 예측된 고유 주파수를 상기 측정된 고유 주파수와 비교하는 단계와,상기 예측된 고유 주파수 및 상기 측정된 고유 주파수가 거의 동일할 때까지 상기 모델을 다듬는 단계를 더 포함하는 캐비닛에 적격 요건을 부여하는 방법.
- 제 18항에 있어서, 상기 모델을 다듬는 단계는상기 예측된 고유 주파수와 상기 측정된 고유 주파수 사이의 편차(δ)인(여기서,는 고유 주파수; 아래 첨자는 모드;은 1보다 더 크거나 같음; 윗첨자는 예측된 고유 주파수; 윗첨자은 측정된 고유 주파수)를 계산하는 단계를 더 포함하는 캐비닛에 적격 요건을 부여하는 방법.
- 제 19항에 있어서, 상기 모델을 다듬는 단계는 상기 편차가 미리 선택된 값 미만이 될 때까지 계속되는 캐비닛에 적격 요건을 부여하는 방법.
- 제 15항에 있어서, 상기 최종 설계에 따라 상기 캐비닛을 건조하는 단계를 더 포함하는 캐비닛에 적격 요건을 부여하는 방법.
- 캐비닛의 지진 적격 시험을 실행함이 없이 원자력 발전소에 사용하기 위한 설비를 포함하는 상기 캐비닛을 제작하는 방법에 있어서,상기 캐비닛의 고유 주파수를 예측하기 위해 모델을 전개하는 단계와,상기 모델에 적격 요건을 부여하는 단계와,지진 적격 시험을 받아 온 모델을 사용하여 상기 예비 설계의 고유 주파수를 예측하는 단계와,상기 예비 설계의 상기 예측된 고유 주파수를 상기 원자력 발전소의 지진 반응 스펙트럼과 비교하는 단계로서, 상기 지진 반응 스펙트럼은 최대 진폭 주파수를 나타내는, 상기 비교하는 단계와,상기 지진 반응 스펙트럼의 상기 최대 진폭 주파수보다 더 큰 고유 주파수를 갖는 최종 캐비닛 설계를 얻기 위해서 모델 파라미터를 조정하는 단계와,상기 최종 설계에 따라 상기 캐비닛을 건조하는 단계를 포함하는 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 22항에 있어서, 상기 모델은 유한 요소 모델인 캐비닛을 제작하는 방법.
- 제 22항에 있어서, 상기 적격 요건을 부여하는 단계는상기 모델을 사용하여 기존 캐비닛의 고유 주파수를 예측하는 단계와,상기 기존 캐비닛의 고유 주파수를 측정하는 단계와,상기 예측된 고유 주파수를 상기 측정된 고유 주파수와 비교하는 단계와,상기 예측된 고유 주파수 및 상기 측정된 고유 주파수가 거의 동일할 때까지 상기 모델을 다듬는 단계를 더 포함하는 캐비닛을 제작하는 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US2157398A | 1998-02-10 | 1998-02-10 | |
| US9/021,573 | 1998-02-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990072281A true KR19990072281A (ko) | 1999-09-27 |
Family
ID=21804987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990001590A KR19990072281A (ko) | 1998-02-10 | 1999-01-20 | 원자력발전소용도로서내진성이부여된모듈캐비닛을제작하는방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990072281A (ko) |
| CN (1) | CN1231485A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101378794B1 (ko) * | 2012-06-20 | 2014-03-27 | 조성국 | 캐비넷의 캐비넷 내부응답스펙트럼을 작성하는 수치적 방법 |
| CN104898512A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-09-09 | 北京广利核系统工程有限公司 | 核电厂核安全级数字化仪控系统设备鉴定样机的构建方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101944140B (zh) * | 2010-08-08 | 2012-08-29 | 顺特电气设备有限公司 | 核电用干式变压器的抗震性能分析方法 |
-
1999
- 1999-01-20 KR KR1019990001590A patent/KR19990072281A/ko not_active Application Discontinuation
- 1999-02-10 CN CN99102173A patent/CN1231485A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101378794B1 (ko) * | 2012-06-20 | 2014-03-27 | 조성국 | 캐비넷의 캐비넷 내부응답스펙트럼을 작성하는 수치적 방법 |
| CN104898512A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-09-09 | 北京广利核系统工程有限公司 | 核电厂核安全级数字化仪控系统设备鉴定样机的构建方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1231485A (zh) | 1999-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Considering seismic interaction effects in designing steel supporting structure for surge arrester | |
| Salman et al. | Grouping effect on the seismic response of cabinet facility considering primary-secondary structure interaction | |
| Mannacio et al. | Shock effects of underwater explosion on naval ship foundations: Validation of numerical models by dedicated tests | |
| Jeon et al. | Dynamic characteristics of single door electrical cabinet under rocking: Source reconciliation of experimental and numerical findings | |
| Kordestani et al. | Localization of damaged cable in a tied‐arch bridge using Arias intensity of seismic acceleration response | |
| Zito et al. | A shake table protocol for seismic assessment and qualification of acceleration‐sensitive nonstructural elements | |
| Moustafa et al. | Finite element modeling and assessment of seismic response of electrical substations porcelain post insulators | |
| KR19990072281A (ko) | 원자력발전소용도로서내진성이부여된모듈캐비닛을제작하는방법 | |
| Rustogi et al. | Modeling the dynamic behavior of electrical cabinets and control panels: experimental and analytical results | |
| Zhang et al. | Evaluation of seismic response of server cabinets through shaking table tests | |
| Ries et al. | Seismic qualification of an electrical cabinet: comparison of analysis-and testresults | |
| Wong et al. | System and parametric identification of flexible connections in steel framed structures | |
| Ting et al. | System identification, damage assessment and reliability evaluation of structures | |
| KR102621460B1 (ko) | 표준구조물 부착형 수배전반 내진구조설계방법 | |
| Zuo et al. | Shaking table tests of a switching power cabinet considering physical damage and functionality loss | |
| Ikbal et al. | Seismic evaluation of different types of electrical cabinets in nuclear power plants considering coupling effects: Experimental and numerical study | |
| Notohardjono et al. | Seismic Testing and Analysis of Main Frame Computer Structure | |
| Isidori et al. | A combined experimental and theoretical approach to the SHM of structures subjected to seismic loading | |
| Notohardjono et al. | Modular server frame with robust earthquake retention | |
| Todorova et al. | Dynamic behavior and functional reliability of WWER 1000 turbine foundation | |
| Guide | Seismic qualification of structures, systems and components of pressurised heavy water reactors | |
| PŁATEK et al. | COMPUTER AIDED SEISMIC ANALYSES FOR TRANAFORMERS KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE ANALIZ SEJSMICZNYCH TRANSFORMATORÓW | |
| Salman | Grouping Effect of NPP Electrical Cabinet Facility on its Seismic Response Based on Primary-Secondary Structure Interaction | |
| Barta | Analysis of piping systems with nonlinear supports subjected to seismic loading | |
| Curreri et al. | Seismic and dynamic qualification of safety-related electrical and mechanical equipment in operating nuclear power plants: development of a method to generate generic floor-response spectra |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |