RU2463496C1 - Controlled elastoplastic damper for equipment and pipelines of nuclear power station reactor primary circulation circuit - Google Patents
Controlled elastoplastic damper for equipment and pipelines of nuclear power station reactor primary circulation circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463496C1 RU2463496C1 RU2011123064/11A RU2011123064A RU2463496C1 RU 2463496 C1 RU2463496 C1 RU 2463496C1 RU 2011123064/11 A RU2011123064/11 A RU 2011123064/11A RU 2011123064 A RU2011123064 A RU 2011123064A RU 2463496 C1 RU2463496 C1 RU 2463496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- main circulation
- torsion
- coolant
- reactor
- control unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к специальному машиностроению, в частности к системам сейсмоизоляции, и может найти применение при создании управляемых упругопластических демпферов функциональных элементов реакторов АЭС.The invention relates to special mechanical engineering, in particular to seismic isolation systems, and may find application in the creation of controlled elastic-plastic dampers of functional elements of nuclear power plant reactors.
Естественная тенденция во всем мире - ужесточение нормативных требований к безопасности АЭС и к гарантиям ее обеспечения, а также периодический пересмотр сейсмической балльности площадок действующих АЭС в сторону ее увеличения - вызывают необходимость даже для оборудования, спроектированного и изготовленного в сейсмостойком исполнении, проводить периодические перепроверки и разрабатывать дополнительные антисейсмические мероприятия в процессе эксплуатации АЭС. Особенно актуальна эта проблема для АЭС с большим сроком эксплуатации (20 лет и более), спроектированных либо без требований сейсмостойкости, либо по устаревшим нормативным требованиям и исходным сейсмическим данным.A natural tendency around the world — the tightening of regulatory requirements for the safety of nuclear power plants and guarantees for its provision, as well as the periodic review of seismic ballasting at sites of existing nuclear power plants in the direction of increasing it — makes it necessary even for equipment designed and manufactured in earthquake-resistant design to conduct periodic checks and develop additional antiseismic measures during the operation of nuclear power plants. This problem is especially relevant for nuclear power plants with a long service life (20 years or more) designed either without the requirements of earthquake resistance, or according to outdated regulatory requirements and initial seismic data.
Известны также системы сейсмоизоляции, выполненные в виде качающихся стоек, дополненные демпферами, при которых защитная оболочка покоится на опорах, выполненных с возможностью их перемещения по фундаментной плите в радиальном направлении.Also known are seismic isolation systems made in the form of swinging posts, supplemented with dampers, in which the protective shell rests on supports made with the possibility of their movement along the foundation plate in the radial direction.
Известны системы амортизации, упругопластические демпферы, содержащие торсионы, при кручении которых поглощается энергия воздействия, имеющая обычно колебательный характер [1, 2].Known depreciation systems, elastoplastic dampers containing torsions, during torsion of which the impact energy is absorbed, which is usually of an oscillatory nature [1, 2].
Известны управляемые упругопластические торсионные демпферы, у которых упругие свойства рабочих элементов на основе сплава с эффектом памяти формы изменяются при нагревании постоянным током [3, 6].Known controlled elastoplastic torsion dampers in which the elastic properties of working elements based on an alloy with a shape memory effect change when heated by direct current [3, 6].
Прототипом предлагаемой конструкции является управляемая система амортизации, у которой упругие свойства рабочего элемента - полого торсиона, выполненного из сплава с эффектом памяти формы, изменяются при пропускании сквозь него теплоносителя. В качестве теплоносителя используется охлаждающая жидкость [4].The prototype of the proposed design is a controlled depreciation system in which the elastic properties of the working element, a hollow torsion made of an alloy with a shape memory effect, change when a coolant is passed through it. The coolant used is a coolant [4].
Недостатками прототипа, применительно к управляемому упругопластическому демпферу трубопроводов реактора АЭС, являются невысокая эффективность применения в качестве теплоносителя специальной охлаждающей жидкости, что может задействовать значительное пространство помещений АЭС и ухудшить функциональное совершенство всей системы [7, 8].The disadvantages of the prototype, as applied to the controlled elastoplastic damper of the pipelines of the NPP reactor, are the low efficiency of using special coolant as a coolant, which can involve significant space of the NPP premises and worsen the functional perfection of the entire system [7, 8].
При проектировании систем сейсмоизоляции возникает потребность с минимальными энергозатратами при достаточно простой конструкции повысить эффективность и надежность демпфирования колебаний элементов АЭС.When designing seismic isolation systems, there is a need with minimal energy consumption with a fairly simple design to increase the efficiency and reliability of vibration damping of elements of nuclear power plants.
Данная задача может быть решена следующим образом (см Фиг.1, 2): управляемый упругопластический демпфер оборудования и трубопроводов главного циркуляционного контура реактора АЭС, показанный схематично на фигурах 1 и 2, содержит двойной полый торсион 1, выполненный весь или частично из термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы. Средняя часть торсиона 1 соединена с рычагом 2 кронштейна крепления оборудования и трубопроводов 3 главного циркуляционного контура реактора АЭС - объекта демпфирования. Концы торсиона 1 охвачены серьгами 4, позволяющими ему скручиваться при перемещениях рычага 2, и жестко закреплены на опорной площадке 5 реактора АЭС. На опорной площадке 5 расположен датчик вибрации 6, связанный с блоком управления 7 и источником питания 8. С торсионом 1 с одной стороны соединен подводящий малый трубопровод 9, заполненный теплоносителем и соединенный с перепускным клапаном горячего теплоносителя 10 и с перепускным клапаном холодного теплоносителя 11, с другой стороны - выходной малый трубопровод 12, ведущий к входу главного циркуляционного насоса 18. Перепускные клапаны 10 и 11 связаны кабельными линиями 13 с блоком управления 7. Перепускной клапан горячего теплоносителя 10 главного циркуляционного контура соединен посредством подводящего малого трубопровода с выходным трактом реактора 15 АЭС. Перепускной клапан холодного теплоносителя 11 главного циркуляционного контура соединен посредством малого трубопровода 16 с выходным трактом 17 главного циркуляционного насоса 18. Теплоноситель главного циркуляционного контура поступает из теплообменника 19 к главному циркуляционному насосу 18 и является охладителем реактора 15 АЭС. На торсионе 1 закреплена термопара 20 температурного датчика 21, связанного кабельной линией 13 с блоком управления 7.This problem can be solved as follows (see Fig. 1, 2): a controlled elastoplastic damper of the equipment and pipelines of the main circulation loop of the NPP reactor, shown schematically in Figures 1 and 2, contains a double hollow torsion 1 made in whole or in part from a thermoelastic damping alloy with shape memory effect. The middle part of torsion 1 is connected to the
Работа данного управляемого упругопластического демпфера происходит следующим образом: при отсутствии внутри полого торсиона 1 движения теплоносителя, торсион имеет стабильную температуру, соответствующую температуре отсеков АЭС, и деформируется кручением, с рассеиванием энергии воздействия на объект демпфирования 3, в упругой или упругопластической области. При этом свойства материала практически не изменяются, а пластические деформации не восстанавливаются [6].The operation of this controlled elastoplastic damper occurs as follows: in the absence of coolant movement inside the hollow torsion 1, the torsion has a stable temperature corresponding to the temperature of the NPP compartments and is deformed by torsion, with the energy dissipating the
В режиме управления демпфированием колебаний, при действии сейсмической знакопеременной нагрузки со стороны внешнего воздействия на объект демпфирования 3, уровень вибрации определяется датчиком 6. В зависимости от уровня вибрации блок управления 7 выдает команды на подачу теплоносителя либо из перепускного клапана горячего теплоносителя 10, либо из перепускного клапана холодного теплоносителя 11 через подводящий малый трубопровод 9 в полость торсиона 1. При изменении температуры торсиона 1, выполненного из термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы, например, на основе системы Ni-Ti, от 20°С до 295°С предел текучести существенно меняется (до 90…115% [6]). Изменяя механические свойства сплава в зависимости от температуры, оказывается существенное влияние на форму упругопластического гистерезиса при кручении торсиона 1 и расширяется диапазон рабочих частот управляемого упругопластического демпфера объекта демпфирования 3. При этом в соответствии с воздействием за счет определенного закона изменения температуры торсиона 1 с учетом инерции можно добиться минимального уровня вибраций оборудования и трубопроводов - объекта демпфирования 3.In the control mode of vibration damping, under the action of a seismic alternating load from the external influence on the
При воздействии на объект демпфирования 3 значительной ударной нагрузки, например, в случае землетрясения, происходит пластическое кручение торсиона 1, протекающее с поглощением и рассеянием энергии удара, от датчика вибрации 6 на блок управления 7 подается сигнал, пропорциональный величине удара. По команде блока управления 7 открывается перепускной клапан горячего теплоносителя 10, нагретый в охлаждающем тракте 14 реактора 15 АЭС до температуры 260…290°С [7, 8] под большим давлением теплоноситель поступает по подводящему трубопроводу 9 в торсион 1.When a
Нагрев торсиона 1 осуществляется до температуры, при которой происходит восстановление формы скрученного торсиона. При этом контроль температуры охлаждающей жидкости осуществляется при помощи термопары 20, закрепленной на торсионе 1, и температурного датчика 21, связанного кабельной линией 13 с блоком управления 7. Сигнал, поступающий с температурного датчика 21 по кабельной линии 13 в блоки управления 7 о нагреве торсиона 1 до температуры выше, например, 260°С, перекрывает перепускной клапан горячего теплоносителя 10 и открывает перепускной клапан холодного теплоносителя 11. Поддерживается требуемая температура.The heating of torsion 1 is carried out to a temperature at which the shape of the twisted torsion is restored. In this case, the temperature of the coolant is controlled by means of a
Возврат рычага 2 управляемого упругопластического демпфера обеспечивается силой термоупругости сплава, из которого выполнен торсион 1, при температуре восстановления формы.The return of the
После восстановления формы торсион 1 охлаждается до рабочей температуры теплоносителем, поступающим только из перепускного клапана холодного теплоносителя 11 через подводящий трубопровод 9 в полость торсиона 1.After restoration of the form, torsion 1 is cooled to operating temperature by the heat carrier, which comes only from the bypass valve of the
Управляемый упругопластический демпфер с восстановленным торсионом 1 может работать в условиях повторных воздействий, то есть демпфировать колебания широкого диапазона частот с рабочим ходом рычага 2, при котором деформации в материале торсиона 1 не превышают упругие, а также защищать оборудование и трубопроводы от повторных мощных сейсмических ударов с максимально возможным рабочим ходом рычага, при котором происходит пластическая деформация материала торсиона, после чего вновь следует восстановление формы торсиона.A controlled elastoplastic damper with restored torsion 1 can work under repeated exposure conditions, that is, damp vibrations of a wide frequency range with a stroke of
При работе управляемого упругопластического демпфера блок управления 7 может получать команды непосредственно от центральной системы управления, а в случае ручного управления - от оператора, что может способствовать повышению эффективности работы.During operation of the controlled elastoplastic damper, the
Управляемый упругопластический демпфер позволяет существенно восстановить исходное положение смещенного оборудования и трубопроводов после сейсмических ударов, что снижает длительность нагрузок на конструкционные материалы и, следовательно, вероятность негативного развития аварии.The controlled elastoplastic damper allows you to significantly restore the initial position of the displaced equipment and pipelines after seismic shocks, which reduces the duration of loads on structural materials and, therefore, the likelihood of a negative accident.
При этом управляемый упругопластический демпфер имеет высокую устойчивость к радиационному воздействию, агрессивным средам, взрыво- и пожаробезопасность, нетоксичность используемых материалов, малую силу реакции, отсутствие запаздывания срабатывания при динамической нагрузке, возможность регулирования и настройки жесткостных и диссипационных характеристик в процессе эксплуатации.At the same time, the controlled elastoplastic damper has high resistance to radiation exposure, aggressive environments, explosion and fire safety, non-toxic materials used, low reaction force, the absence of delayed response under dynamic load, the ability to control and adjust the stiffness and dissipation characteristics during operation.
Положительный эффект обусловлен применением в качестве рабочего элемента управляемого упругопластического демпфера двойного полого торсиона, выполненного из термоупругого демпфирующего сплава с эффектом памяти формы, стойкого к агрессивным средам, снабженного перепускными клапанами, применением в качестве теплоносителя - теплоносителя, поступающего из главного циркуляционного контура реактора АЭС, а также дополнением конструкции термопарой и датчиком температур, соединенным с блоком управления.The positive effect is due to the use of a double hollow torsion as a working element of a controlled elastoplastic damper made of a thermoelastic damping alloy with a shape memory effect that is resistant to aggressive environments, equipped with bypass valves, and the use of a coolant coming from the main circulation loop of the NPP reactor as a heat carrier also complemented by a thermocouple and a temperature sensor connected to the control unit.
Предлагаемый управляемый упругопластический демпфер имеет, по сравнению с прототипом, конструкцию повышенной эффективности, обусловленной использованием тепловой энергии реактора АЭС, обеспечением более эффективной защиты оборудования и трубопроводов от вибрации и повышением надежности и быстродействия многоразового применения при сейсмоударных нагрузках расчетного характера, обусловленными использованием в конструкции датчиков контроля температуры торсиона.The proposed controlled elastoplastic damper has, in comparison with the prototype, a design of increased efficiency due to the use of thermal energy of the NPP reactor, providing more effective protection of equipment and pipelines from vibration, and improving the reliability and speed of reusable applications under seismic shock loads of a calculated nature due to the use of control sensors in the design torsion temperature.
Таким образом, предлагаемый демпфер имеет значительно более надежную конструкцию, которая обладает высокой энергоемкостью, обеспечивает более эффективное демпфирование колебаний в широком диапазоне рабочих частот и имеет повышенное быстродействие многоразового применения при повторных ударных нагрузках.Thus, the proposed damper has a much more reliable design, which has a high energy intensity, provides more effective damping of oscillations in a wide range of operating frequencies and has an increased speed of reusable use during repeated shock loads.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Авторское свидетельство СССР №1196560, кл. F16F 11/00, 1985.1. USSR author's certificate No. 1196560, cl. F16F 11/00, 1985.
2. Авторское свидетельство СССР №1562558, кл. F16F 6/00, 1990.2. USSR author's certificate No. 1562558, cl.
3. Патент РФ №2073142, кл. F16F 1/14, 1997.3. RF patent No. 2073142, cl. F16F 1/14, 1997.
4. Патент РФ №2256831, кл. F16F 1/14, В60G 11/18, 2005.4. RF patent №2256831, cl. F16F 1/14,
5. Патент РФ №2031456, кл. G21C 13/00, 1995.5. RF patent No. 2031456, cl.
6. Эффект памяти формы в сплавах: Пер. с англ. Л.М.Бернштейна / Под ред. В.А.Займовского - М.: Металлургия, 1979. - 472 с.6. The effect of shape memory in alloys: Trans. from English L.M.Bernshtein / Ed. V.A. Zaimovsky - M .: Metallurgy, 1979.- 472 p.
7. И.Х.Ганев. Физика и расчет реактора. Учебное пособие для вузов - М.: Энергоатомиздат, 1992.7. I.Kh. Ganev. Physics and reactor design. Textbook for high schools - M .: Energoatomizdat, 1992.
8. Л.В.Матвеев, А.П.Рудик. Почти все о ядерном реакторе. - М., 1990.8. L.V. Matveev, A.P. Rudik. Almost everything about a nuclear reactor. - M., 1990.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123064/11A RU2463496C1 (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Controlled elastoplastic damper for equipment and pipelines of nuclear power station reactor primary circulation circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123064/11A RU2463496C1 (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Controlled elastoplastic damper for equipment and pipelines of nuclear power station reactor primary circulation circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2463496C1 true RU2463496C1 (en) | 2012-10-10 |
Family
ID=47079598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011123064/11A RU2463496C1 (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Controlled elastoplastic damper for equipment and pipelines of nuclear power station reactor primary circulation circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2463496C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3953012A (en) * | 1973-11-21 | 1976-04-27 | New Zealand Inventions Development Authority | Torsional extrusion energy absorber or extrusion torque limiter |
US5556083A (en) * | 1994-04-04 | 1996-09-17 | Isuzu Motors Limited | Torsion bar with variable spring constant |
RU2256831C2 (en) * | 2003-02-03 | 2005-07-20 | Ростовский военный институт ракетных войск | Controllable shock-absorbing system for vehicle |
RU2008104178A (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-10 | Ростовский военный институт ракетных войск им. Главного маршала артиллерии Неделина М.И. (RU) | CONTROLLED ELASTIC-PLASTIC DAMPER OF AIRCRAFT ELEMENT |
-
2011
- 2011-06-07 RU RU2011123064/11A patent/RU2463496C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3953012A (en) * | 1973-11-21 | 1976-04-27 | New Zealand Inventions Development Authority | Torsional extrusion energy absorber or extrusion torque limiter |
US5556083A (en) * | 1994-04-04 | 1996-09-17 | Isuzu Motors Limited | Torsion bar with variable spring constant |
RU2256831C2 (en) * | 2003-02-03 | 2005-07-20 | Ростовский военный институт ракетных войск | Controllable shock-absorbing system for vehicle |
RU2008104178A (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-10 | Ростовский военный институт ракетных войск им. Главного маршала артиллерии Неделина М.И. (RU) | CONTROLLED ELASTIC-PLASTIC DAMPER OF AIRCRAFT ELEMENT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Qian et al. | Recentering shape memory alloy passive damper for structural vibration control | |
Carreras et al. | Fatigue laboratory tests toward the design of SMA portico-braces | |
Qiu et al. | Experimental tests and finite element simulations of a new SMA-steel damper | |
CN102272858B (en) | Shock insulation containment vessel | |
Umachagi et al. | Applications of dampers for vibration control of structures: an overview | |
WO2013132059A1 (en) | A method for protecting taut cables from vibrations | |
Dutta et al. | Shape memory alloy (SMA) as a potential damper in structural vibration control | |
Lobo et al. | Semi-active damping device based on superelastic shape memory alloys | |
RU2463496C1 (en) | Controlled elastoplastic damper for equipment and pipelines of nuclear power station reactor primary circulation circuit | |
Lu et al. | Particle damping technology based structural control | |
CN103790254A (en) | Steel and lead laminated annular damper | |
Rydell et al. | Piping system subjected to seismic hard rock high frequencies | |
Xue et al. | Control devices incorporated with shape memory alloy | |
Park et al. | Dynamic response of a nuclear fuel rod impacting on elastoplastic gapped supports | |
Amarante Dos Santos et al. | Comparison between two SMA constitutive models for seismic applications | |
Zhong et al. | Numerical study of the dynamic characteristics of a single-layer graphite core in a thorium molten salt reactor | |
Roy et al. | Seismic control and performance of passive hybrid damper under near-field earthquakes | |
Zhao et al. | Research on the Creep and Fatigue Evaluation Method of the Double‐Layered Annulus Metal Hydride Bed Combined with Numerical Modeling and ASME Code | |
Ortega et al. | Design requirements for direct supercritical carbon dioxide receiver development and testing | |
Dizaji et al. | Seismic performance assessment of steel frames upgraded with shape memory alloy re-centering dampers for passive protection of structures subjected to seismic excitations using high-performance NiTiHfPd material | |
Wheeler et al. | Modeling and analysis of a heat transport transient test facility for space nuclear systems | |
Lu et al. | Introduction to Structural Vibration Control Technology | |
Erregueragui et al. | Cost performance of encapsulated phase change material-based thermal energy storage systems | |
Huang et al. | Analysis on stress and deformation of large‐scale concentric recuperator for high‐temperature PbLi loop | |
Terriault et al. | Superelastic shape memory alloy damper equipped with a passive adaptive pre-straining mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140608 |