1　研究背景

设备的安全可靠性是核电站建造时必须关注的问题，许多国家都建立了完善的有关核电站安全的法规和规范［1-3］。设备的抗震设计是核电站设计的重要内容，必须严格执行抗震设计和鉴定的有关标准和规范［4-5］，进而确保设备在发生安全停堆地震时能够维持结构的完整性和可运行性。

背压调节阀是“华龙一号”核电机组化学与容积控制系统中的重要设备。笔者对该背压调节阀进行抗震应力分析，进而验证其抗震性能是否满足RCC-M规范的要求。

顾版译文是现代诗歌中的自由体，原诗的音律是abaab，译文一的体裁与原诗相比音律差别较大，节奏感相比原诗有所欠缺。关版译文读起来朗朗上口，节奏明快，韵律感较之译文一强。但其与中国古诗不同，每行音步基本一致，但韵脚却不工整。读起来仍未达到原诗所有的音美效果。方版译文的音律与音步皆与原诗不符，读起来更像是一篇散文。诗歌译为散文，连体裁都发生了变化，虽然意思连贯但读起来突兀间断，没有原诗一气呵成、承接自然的音律效果。

该背压调节阀的抗震要求是1I，即在发生安全停堆地震时能够保持压力边界完整［6］。需要保持压力边界完整的零件包括阀体、阀盖、双头螺柱和六角螺母。因此，抗震应力分析时，主要对承压部件——阀体、阀盖和双头螺柱进行应力评定。

2　计算方法

由于背压调节阀结构复杂，因此应用SolidWorks软件建立阀门的三维实体模型，然后导入ANSYS Workbench［7-8］软件进行力学建模、分析设置与求解，最后进行结果后处理。

3.改善决策机制，实现基层党建工作决策与采油队中心工作决策有序衔接。2013年是“十二五”发展规划的第三年，是中国共产党成立92周年的喜庆之年，也是油田党建工作至关重要的一年。我们坚信，只要严格贯彻执行党的路线方针政策，切实加强基层党建工作，密切联系群众，优化工作环境，抓实工作作风，必定能够激发基层党组织活力，必定能够为油田基层队快速发展提供坚实的组织保障，必定打造出一流队伍、一流管理、一流业绩，不断提高基层队整体发展水平！

采用兰乔斯法进行模态分析，分析结果表明，结构第一阶固有频率大于33 Hz，属于刚性结构，因此采用等效静力法进行地震响应计算。

在日常的管理工作中，鼓励临时工积极进行参与，鼓励他们对本职工作提出各种意见和建议，对其中有一定价值的进行采纳使用并予以物质以及精神的奖励，使其以一种主人翁的姿态进行工作，认为自己是这个集体中的一员，充分发挥自身的自觉性与创造性，增添组织荣誉感，更好地发挥出团队精神。在制订工作目标和进行重要决策时，让每一位临时工广泛进行参与，使他们对团队的每一个目标和决策都有充分的理解和认同感，从而更好地完成工作任务。

3　力学模型

3.1　结构描述

（1）正常工况，为A级载荷准则，载荷组合为PDW+P+PF+PNL。

3.2　材料参数

背压调节阀主要承压部件的材料为M3301牌号Z2CND18-12和M5110牌号Z6CN18-10，依据RCCM规范附录，材料的力学性能参数见表2。表2中，Sy为材料在设计温度（260℃）下的屈服强度，Su为材料在设计温度下的抗拉强度，S为材料的基本许用应力。

 

表1　背压调节阀设计参数

  

项目 内容口径/mm 19.05压力等级 150设计压力/MPa 0.52设计温度/℃ 110泄漏等级 Ⅳ规范等级 3制造等级 3质保等级 1

  

▲图1 背压调节阀三维几何模型

 

表2　材料力学性能参数

  

/MPa阀体、阀盖 Z2CND18-12 190 0.3 173 515 123双头螺柱 Z6CN18-10 190 0.3 591 749 152部件 材料 弹性模量/GPa泊松比Sy Su S/MPa /MPa

3.3　有限元模型

在光源的选择上，首先需要考虑激光的波长对系统的影响.如图7所示，分别以常用的中心波长为325 nm、488 nm和632 nm的单色激光作为光源，在matlab中画出归一化光强随腔长变化的曲线.根据式(2)可得，光强的极大值和极小值分别为

  

▲图2 背压调节阀有限元计算模型

3.4　载荷条件

自重载荷PDW为结构本身的重力载荷，作用方向为竖直向下，即负Z轴方向。取1.25倍设计压力作为计算输入的内部压力P，作用于背压调节阀与流体接触的表面。机械载荷PF包括背压调节阀内部弹簧的反作用力780 N。管口载荷PNL为管道对背压调节阀的反作用力118.9 N·m，作用于流体出口法兰端面。地震载荷PSSE按静力载荷输入，同时作用在三个坐标轴方向，地震加速度幅值为7.2g。

按照RCC-M规范规定，螺栓应力评定准则见表4。表4中，σm为螺栓最小截面上的平均拉应力。

背压调节阀的主要设计参数见表1，三维几何模型如图1所示。

采用4节点实体单元进行自动网格划分，共计135 325个单元、223 500个节点。螺栓与阀盖之间的连接采用接触单元，并对每个螺栓施加40 N·m预紧力矩。流体进口端法兰面施加固定约束，出口端法兰面施加管道反作用力矩载荷。背压调节阀有限元计算模型如图2所示。

（2）紧急工况，为C级载荷准则，载荷组合为PDW+1.2P+PF+PNL+PSSE。

4　应力准则

4.1　结构应力限值

依据RCC-M规范规定，结构应力评定准则见表3。表3中，Pm为薄膜应力，Pb为弯曲应力。

目前，抗震分析［9-12］的方法主要有三种：等效静力法、响应谱法和时间历程法。其中，时间历程法的计算结果最为准确，但是比较复杂，计算时间长；而等效静力法与响应谱法相对简单，同时也能较为准确地反映结构的响应特性。当结构的第一阶固有频率大于33 Hz时，可采用等效静力法。

 

表3　结构应力评定准则

  

载荷准则 应力类别 应力限值A级 Pm 1.0S Pm+Pb 1.5S C级 Pm 1.2S Pm+Pb 1.8S

4.2　螺栓应力限值

根据上述载荷条件，考虑两种载荷组合工况。

验证算法的可靠性最好的方法是选择典型案例进行仿真。不同区域电动汽车充电负荷可能有差异，南方某市电动汽车较多，充电负荷较大，选取该市对电动汽车充电负荷进行滚动预测的仿真。把一天分为48个时刻（半小时一个负荷值），选取6个相似日负荷，并对第六日的负荷进行预测仿真。分别进行以下预测：

国内农业需求冷清；工业方面，环保压力较大，复合肥和胶板企业开工率保持低位，对尿素随用随采，需求较少。出口方面，虽印度展开招标，但国际供给充足，价格下跌，对国内市场难形成利好支撑。供给方面，煤炭、天然气进入供暖需求旺季，价格有所上涨，成本上对尿素价格支撑较强，开工率预计将保持低位或进一步下跌。综上预计，近期尿素价格或将高位持稳，需关注环保形势和冬储进展情况。

 

表4　螺栓应力评定准则

  

载荷准则 应力类别 应力限值A 级 σm Min(2S，0.67Sy)C 级 σm Min(2S，0.67Sy)

5　计算结果与评定

5.1　固有频率

模态分析得到背压调节阀前四阶固有频率，见表5，对应的模态振型如图3所示。

 

表5　背压调节阀固有频率 Hz

  

阶次 一 二 三 四频率 65.435 65.788 141.070 476.340

5.2　应力评定

背压调节阀最大应力值见表6，应力云图如图4、图5所示。最大应力位置为螺母底部与螺栓、阀盖接触处。

 

表6　背压调节阀最大应力值 MPa

  

载荷准则 A级 C级最大应力值 510.47 510.35

根据各部件的最大应力位置，确定应力线性化路径，如图6～图11所示。针对应力线性化得到的薄膜应力及弯曲应力进行应力评定。

阀体及阀盖的应力评定结果见表7，双头螺柱的应力评定结果见表8。结果表明，各部件的最大计算应力均小于应力限值，强度满足要求。

  

▲图3 背压调节阀模态振型图

  

▲图4 背压调节阀A级载荷应力云图

  

▲图5 背压调节阀C级载荷应力云图

  

▲图6 阀体最大应力

  

▲图7 阀体线性化路径

  

▲图8 阀盖最大应力

  

▲图9 阀盖线性化路径

  

▲图10 螺栓最大应力

  

▲图11 螺栓线性化路径

 

表7　结构应力评定结果 MPa

  

评定部件Pm Pm+Pb最大计算应力 应力限值 最大计算应力 应力限值阀体 A级 24.570 123.0 97.708 184.5 C级 24.328 147.6 97.614 221.4阀盖 A级 30.668 123.0 111.710 184.5 C级 30.779 147.6 111.230 221.4载荷准则

 

表8　螺栓应力评定结果 MPa

  

载荷准则 σm最大计算应力 应力限值A级 140.77 304 C级 140.77 304

6　结束语

应用有限元法对背压调节阀进行抗震应力计算，并根据RCC-M规范对结构应力进行评定。计算结果表明，背压调节阀的抗震性能满足RCC-M规范要求。

参考文献

［1］ 核设施部件建造规则：ASME BPVC-Ⅲ—2004［S］.

［2］ 压水堆核电站核岛机械设备设计和建造规则：RCC-M—2000 ［S］.

［3］ 核动力厂设计安全规定：HAF102—1991［S］.

［4］ 核电站 IE级设备抗震鉴定的实施规程：IEEE 344—2004［S］.

［5］ 核电厂抗震设计规范：GB 50267—1997［S］.

［6］ 张征明，吴莘馨，何树延.核安全级阀门的结构力学分析［J］.阀门，2004（4）：1-4.

［7］ 张朝晖.ANSYS工程应用范例入门与提高［M］.北京：清华大学出版社，2004.

［8］ 刘亮，王占军.基于ANSYS Workbench的卷扬机抗震分析［J］.机械设计与制造工程，2015，44（5）：16-19.

［9］ 陈志华，刘世峰.气体过滤器的三维实体模型抗震分析［J］.机械制造，2016，54（1）：14-15，18.

［10］匡中华.辅助给水电动泵抗震分析和抗震试验［D］.沈阳：东北大学，2009.

［11］薛志成.核电工程结构抗震性能计算研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工程大学，2012.

［12］张佳卿，方文治，华君，等.核电厂大容量柴油发电机组公共底架的抗震分析［J］.机械制造，2016，54（10）：30-33.