一种余热排出泵抗震分析方法

摘要

本发明公开了一种余热排出泵抗震分析方法，首先，通过对泵模型运行工况及载荷进行分析，并通过分析地震资料，进行地震反应谱设计；其次，采用有限元计算程序计算，得到设备在静止状态下受地震力时的应力变化情况；然后，采用基于流固耦合的方法对转子系统进行流动诱导振动计算，得到设备内旋转的流体对结构产生的最大应力；再后，对各振型最大反应值进行组合；最后，根据材料属性和静止部件和转子部件间的最小间隙进行校核。本发明计算了旋转流体对设备的作用力，考虑了最极端工况下核电用旋转机械设备的应力计算，提高了抗震分析计算的准确性。

主权项

一种余热排出泵抗震分析方法，包括如下步骤：A对余热排出泵做初步结构设计，并对余热排出泵的工况及载荷进行分析，根据极端事故工况（SSE）或是正常运行工况（OBE）设计要求，来选择不同阻尼比的楼层响应谱，并根据楼层反应谱，拟合出人工地震波和人工地震波反应谱；B 采用三维造型工具，对余热排出泵零部件进行有限元建模，包括转子系统、定子系统、轴承箱和底座，所述转子系统由叶轮、泵轴和叶轮螺母构成；所述定子系统由泵盖、泵体、导叶、出口法兰、入口法兰、机械密封和密封函体构成；所述轴承箱由轴承体、轴承压盖、轴承体外管和轴承体支架构成；通过分析受力情况对定子系统、轴承箱和底座及转子系统进行模态计算，并进行相关模态试验验证；C 根据模态计算结果进行计算方法选择；如果模态计算结果均大于33Hz，采用等效静力法来进行抗震分析，并对转子系统的临界转速进行校核；如果模态计算结果小于33Hz，则必须采用反应谱法或时间历程法进行抗震分析；D 对余热排出泵流体域进行计算流体力学（CFD）建模，建模时应基于全流场进行试验室条件下的流场计算，并进行外特性试验验证；E 对定子系统、轴承箱和底座进行地震力应力计算，对转子系统采用流固耦合的方法进行流动诱导振动计算，涉及温度变化的还要考虑流体热影响；F 对各振型的最大反应值按平方和的平方根（SRSS）或完全二次型组合（CQC）进行组合；G根据材料属性进行应力校核，根据法国RCC‑M 2000标准，对余热排出泵零部件的材料属性进行设置，通过地震反应模拟得到余热排出泵零部件的应力分布，将应力值与法国RCC‑M 2000标准中规定的许用应力比较，进行应力校核；另外还进行定子系统、轴承箱和底座与转子系统之间的相对变形校核，针对余热排出泵的结构特点，进行了口环间隙和叶轮出口变形的研究，同时考虑了地震载荷和流体激振力的影响；将间隙减去由地震载荷和流体激振力载荷产生的变形量，对得到的余量进行校核，若大于零，即满足要求；H 薄弱环节修正；当通过步骤G判定余热排出泵的抗震性能的可靠度不满足要求时，应当对薄弱环节进行加固修正后，再重复步骤A至步骤G，当通过步骤G判定余热排出泵的抗震性能的可靠度满足抗震要求时，结束分析，制造样机。