专利名称：一种核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法
技术领域：
本发明涉及一种核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法。
背景技术：
核电厂蒸汽是饱和蒸汽，蒸汽的量比较大，在核电厂运行时，如果核岛因为安全性原因需要紧急停堆，汽轮机就要甩负荷，这个时候，汽轮机主汽阀全部关闭以保护汽轮机。如图I所示，为主蒸汽系统的管道示意图，其中接口 1、2、3、4分别与四个主汽阀相连，管道的另一端与主蒸汽联箱相连。汽轮机主汽阀关闭时会产生汽锤，汽锤会对汽轮机缸体以及主蒸汽管道产生一个巨大的冲击力和扭矩，会损坏设备，甚至引发恶劣事故。为了安全起见，必须要设置合理的管道阻尼器以减弱汽锤的作用。目前缺少有效的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，难以满足恶劣工况下的防汽锤要求
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺少有效的防汽锤设计方法的缺陷，提供一种核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，以满足各种恶劣工况的防汽锤要求。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，所述汽轮机具有四个主汽阀，所述四个主汽阀和主蒸汽联箱之间分别连接有四条主蒸汽管道，其特征在于，所述防汽锤设计方法包括如下步骤SI建立主蒸汽管道布置模型；S2进行一次应力和二次应力计算的主蒸汽管道布置计算；S3计算汽轮机汽锤工况响应谱，获得恶劣工况的响应谱；S4将最恶劣工况的响应谱作为设计输入，在主蒸汽管道应力最大点设置管道阻尼器，进行动态模拟计算，如果动态模拟计算的结果满足设计要求，则进行步骤S6，不满足设计要求则进行步骤S5 ；S5调整管道阻尼器的刚度，再次进行动态模拟计算，如果动态模拟计算的结果满足设计要求，则进行步骤S6，不满足设计要求则重复步骤S5 ；S6输出管道阻尼器清单和刚度值。在本发明所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，所述步骤S3中的汽轮机汽锤工况包括一主汽阀关闭、两主汽阀同时关闭、三主汽阀同时关闭、四主汽阀同时关闭、一主汽阀延迟关闭、一主汽阀关闭一主汽阀延迟关闭、两主汽阀同时关闭一主汽阀延迟关闭和三主汽阀同时关闭一主汽阀延迟关闭的工况。在本发明所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，所述最恶劣工况为三主汽阀同时关闭一主汽阀延迟关闭的工况。在本发明所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，所述延迟关闭的时间为I秒。在本发明所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，所述步骤S4中，每条主蒸汽管道的每段管道的应力最大点设置一个管道阻尼器。在本发明所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，四条主蒸汽管道的相同位置的管道阻尼器为一组，每组管道阻尼器的规格一致。在本发明所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，所述管道阻尼器的刚度大于 I. 3X107N/cm。在本发明所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，所述步骤SI中是采用CAESAR II软件建立主蒸汽管道布置模型。
在本发明所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，所述步骤S3中是采用AFT Impulse软件计算汽轮机汽锤工况的响应谱。在本发明所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，所述步骤S4是采用CAESAR II软件进行动态模拟计算。实施本发明的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，具有以下有益效果在本发明的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，对各种汽轮机汽锤工况进行了分析，找出最恶劣的汽锤工况，并进行管道阻尼器的动态模拟，得到的设计管道阻尼器布置结果可以满足极恶劣汽锤工况下的安全要求，可以提高核电厂运行的安全性，有效保护汽轮机和主蒸
汽管道。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图I是核电站主蒸汽管道示意图；图2是本发明的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法的流程图。
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式
。如图I所示为核电厂汽轮机主蒸汽管道的示意图，包括四条主蒸汽管道，其中接口 1、2、3、4分别与汽轮机的四个主汽阀相连，主蒸汽管道的另一端与主蒸汽联箱相连，每条主蒸汽管道由多段管道组成。如图2所示，为本发明的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法的流程图，下面结合图2来介绍本发明的该汽轮机主汽阀防汽锤设计方法是如何实施的，该设计方法包括如下步骤SI建立主蒸汽管道布置模型，在本实施例中是在CAESAR II软件建立主蒸汽管道布置模型，CAESARII是一款常用的管道应力分析软件，可以进行管道建模、静态应力分析和动态应力分析。S2进行一次应力和二次应力计算的主蒸汽管道布置计算，在本实施例中，该布置计算也是由CAESAR II软件完成的，可以获得主蒸汽管道各段管道的应力情况，确定应力最大点。
S3计算汽轮机汽锤工况响应谱，获得恶劣工况的响应谱。在本实施例中，汽轮极的汽锤工况相应谱是采用AFT Impulse软件进行分析计算的,AFTImpulse是一款常用的动态流体分析软件，可以用来进行管道的水锤或汽锤分析，在本实施例中，用来分析汽轮机汽锤工况的响应谱。所谓响应谱是在工程计中，常要求了解系统受到冲击载荷作用后的最大响应值，即振动的位移或加速度的最大值，最大响应值与激励的某个参数(例如激励作用时间)的关系曲线称作响应谱。分析各种工况的响应谱之后，可以找出最恶劣的汽锤工况。S4将最恶劣工况的响应谱作为设计输入，在主蒸汽管道应力最大点设置管道阻尼器，进行动态模拟计算，在本实施例中，动态模拟计算也是采用CAESARII软件进行的，完成动态模拟计算后，如果动态模拟计算的结果满足设计要求，则进行步骤S6，输出管道阻尼器清单和管道阻尼器的刚度值，如果不满足设计要求则进行步骤S5 ；S5调整管道阻尼器的刚度，再次进行动态模拟计算，如果动态模拟计算的结果满足设计要求，则进行步骤S6，输出管道阻尼器清单和管道阻尼器的刚度值，不满足设计要求则重复步骤S5，直至动态模拟的结果满足设计要求。 S6输出管道阻尼器清单和刚度值。在本实施例中，步骤S3中的汽轮机汽锤工况可以包括一主汽阀关闭、两主汽阀同时关闭、三主汽阀同时关闭、四主汽阀同时关闭、一主汽阀延迟关闭、一主汽阀关闭一主汽阀延迟关闭、两主汽阀同时关闭一主汽阀延迟关闭和三主汽阀同时关闭一主汽阀延迟关闭的工况，这些工况基本上是汽轮汽锤工况中的一些常见的恶劣汽锤工况。通常情况下，最恶劣工况为三主汽阀同时关闭一主汽阀延迟关闭的工况，更具体的是在三主汽阀同时关闭一主汽阀延迟I秒关闭的工况。在步骤S4中，每条主蒸汽管道的每段管道都设置一个管道阻尼器，具体是在每段管道的应力最大点设置一个管道阻尼器。四条主蒸汽管道的相同位置的管道阻尼器为一组，每组管道阻尼器的规格一致，所谓相同位置是指处于四条主蒸汽管道中的相同的位置。在本实施例中，管道阻尼器的刚度可选大于I. 3X107N/cm。需要理解的是，本发明的核电厂汽轮机主汽锤防汽锤设计方法中，上述建模和分析计算的步骤并不局限与上述具体的管道分析软件和动态流体分析软件，也可以采用其他同类软件进行。在本发明的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法中，对各种汽轮机汽锤工况进行了分析，找出最恶劣的汽锤工况，并进行管道阻尼器的动态模拟，得到的设计管道阻尼器布置结果可以满足极恶劣汽锤工况下的安全要求，可以提高核电厂运行的安全性，有效保护汽轮机和主蒸汽管道。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，所述汽轮机具有四个主汽阀，所述四个主汽阀和主蒸汽联箱之间分别连接有四条主蒸汽管道， 其特征在于， 所述防汽锤设计方法包括如下步骤 Si建立主蒸汽管道布置模型； S2进行一次应力和二次应力计算的主蒸汽管道布置计算； S3计算汽轮机汽锤工况响应谱，获得恶劣工况的响应谱； S4将最恶劣工况的响应谱作为设计输入，在主蒸汽管道应力最大点设置管道阻尼器，进行动态模拟计算，如果动态模拟计算的结果满足设计要求，则进行步骤S6，不满足设计要求则进行步骤S5 ； S5调整管道阻尼器的刚度，再次进行动态模拟计算，如果动态模拟计算的结果满足设计要求，则进行步骤S6，不满足设计要求则重复步骤S5 ； S6输出管道阻尼器清单和刚度值。
2.根据权利要求I所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，其特征在于，所述步骤S3中的汽轮机汽锤工况包括一主汽阀关闭、两主汽阀同时关闭、三主汽阀同时关闭、四主汽阀同时关闭、一主汽阀延迟关闭、一主汽阀关闭一主汽阀延迟关闭、两主汽阀同时关闭一主汽阀延迟关闭和三主汽阀同时关闭一主汽阀延迟关闭的工况。
3.根据权利要求2所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，其特征在于，所述最恶劣工况为三主汽阀同时关闭一主汽阀延迟关闭的工况。
4.根据权利要求3所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，其特征在于，所述延迟关闭的时间为I秒。
5.根据权利要求I所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，其特征在于，所述步骤S4中，每条主蒸汽管道的每段管道的应力最大点设置一个管道阻尼器。
6.根据权利要求5所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，其特征在于，四条主蒸汽管道的相同位置的管道阻尼器为一组，每组管道阻尼器的规格一致。
7.根据权利要求6所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，其特征在于，所述管道阻尼器的刚度大于I. 3X107N/cm。
8.根据权利要求I至7任一项所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，其特征在于，所述步骤SI中是采用CAESAR II软件建立主蒸汽管道布置模型。
9.根据权利要求I至7任一项所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，其特征在于，所述步骤S3中是采用AFT Impulse软件计算汽轮机汽锤工况的响应谱。
10.根据权利要求I至7任一项所述的核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，其特征在于，所述步骤S4是采用CAESAR II软件进行动态模拟计算。
全文摘要
本发明涉及一种核电厂汽轮机主汽阀防汽锤设计方法，该汽轮机具有四个主汽阀，四个主汽阀和主蒸汽联箱之间分别连接有四条主蒸汽管道，该方法包括如下步骤S1.建立主蒸汽管道布置模型；S2.进行一次应力和二次应力计算的主蒸汽管道布置计算；S3.计算汽轮机汽锤工况响应谱，获得恶劣工况的响应谱；S4.将最恶劣工况的响应谱作为设计输入，在主蒸汽管道应力最大点设置管道阻尼器，进行动态模拟计算，结果满足设计要求，则进行步骤S6，不满足则进行步骤S5；S5.调整管道阻尼器的刚度，再次进行动态模拟计算，如果满足设计要求，则进行步骤S6，不满足则重复步骤S5；S6.输出管道阻尼器清单和刚度值。本发明的设计方法可以满足极恶劣工况的设计要求，安全可靠。
文档编号G06F17/50GK102799716SQ20121021854
公开日2012年11月28日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者陶志伟, 王学华, 胡友情 申请人:中广核工程有限公司, 中国广东核电集团有限公司