前言
核島單座調(diào)節(jié)閥是核電中量大范圍廣的壓力機器設備，它的首要功用是以一定的精密度維持總流量、工作壓力、環(huán)境溫度、水位線等要求必須調(diào)整的主要參數(shù)。調(diào)節(jié)閥門是核電安全性運轉(zhuǎn)的重要配件，設計標準規(guī)定對它開展抗震等級剖析，其結論可以拿來考量在歷經(jīng)運作安全性地震災害和安全性停堆地震災害期內(nèi)或之后，調(diào)節(jié)閥門是不是可以根據(jù)規(guī)定正常的工作中。
抗震等級剖析廣泛運用于核電站核級機器設備的安全性評價，如核電環(huán)狀起重機、核反應堆貯液器皿，核電廠專用型橋式起重機等。核安全級閘閥一樣需要開展抗震等級剖析，張征明，吳莘馨等人對核安全級閘閥開展了構造靜力學剖析，孫英學對核電穩(wěn)壓電源閘閥接手開展了應力分析。針對構造比較復雜的機器設備，一般選用質(zhì)點實體模型，但偏差比較大，原文中根據(jù)ANSYS有限元手機軟件對調(diào)節(jié)閥門的3維數(shù)字模型開展抗震等級剖析，結論更加精確。
現(xiàn)階段，抗震等級剖析的方式 具體有3種：等效電路基樁法、回應譜法和時長過程法。在其中，時長過程法的數(shù)值更為精確，可是該計算方式比較復雜，時間計算長，而等效電路基樁法與回應譜法計算方式相對性簡易，與此同時也可以比較精確地體現(xiàn)構造的反應特點。當構造的第1階共振頻率超過33Hz時，可選用等效電路基樁法，該方式 比回應譜法測算更加簡易，因而運用十分普遍。原文中選用等效電路基樁法對控制閥開展抗震等級剖析。
1 有限元分析抗震等級剖析
1.1 有限元實體模型
在開展有限元時，如下圖1的調(diào)節(jié)閥門結構示意圖，在其中油路板進出口貿(mào)易接手法蘭盤距離210mm，法蘭盤公稱直徑25mm，直徑124mm，閘閥總高538mm，左右膜蓋的外圓直徑為285mm。對該3維實體模型開展簡單化，忽視扭簧，地腳螺栓等小構造，油路板、單流閥、支撐架和膜蓋中間選用剛性連接，采用10連接點、solid92模塊對簡單化實體模型開展網(wǎng)格劃分，模塊數(shù)為273473，連接點數(shù)為52161。支撐架、單流閥和油路板的原材料各自為ZG230－450、P280GH和20M5M，在260℃下的抗剪強度S各自取117.5MPa、117.5MPa和112.5MPa，取彈性模具為2.0×1011N/m2，彈性模量為0.3，相對密度為7900kg/m3。

1.2 荷載增加、約束及求得
對調(diào)節(jié)閥門油路板接手兩邊增加全偏移管束，選用BlockLanczos求得法獲取3階模態(tài)分析。
在開展抗震等級剖析時，選用等效電路基樁法，增加荷載包含自身重量、氣體壓力和地震災害荷載，各自測算在SL1地震災害下調(diào)節(jié)閥門打開和關掉的狀態(tài)下調(diào)節(jié)閥門的大地震回應，及其調(diào)節(jié)閥門在SL2地震災害荷載下調(diào)節(jié)閥門打開的狀態(tài)下的大地震回應，
在其中SL1地震災害荷載下的較大瞬時速度為3.3g，SL2地震災害荷載下的較大瞬時速度為5g。
1.3 共振頻率結論剖析
有限元分析模態(tài)分析獲得第1階共振頻率為49Hz，振型為垂直在流道方位晃動，第2階共振頻率為61Hz，振型為沿過流道方位晃動；第3階共振頻率為198Hz，振型為繞垂直核心軸扭曲。從3個角度的1階共振頻率可以看得出，垂直在流道方位的總體彎曲剛度最少，這也是與調(diào)節(jié)閥門本身的構造特點，各組件的品質(zhì)與尺寸遍布相關的。
1.4 抗震等級數(shù)值剖析
SL1地震災害下調(diào)節(jié)閥門打開和關掉模式時的內(nèi)應力布局圖如下圖2（a）與2（b）及其在SL2地震災害荷載下調(diào)節(jié)閥門打開情況時的內(nèi)應力布局圖如2（c）所顯示，內(nèi)應力值傳統(tǒng)選用RCCMB級規(guī)則強度校核。

從圖2（a），2（b）和2（c）可以看得出，支撐架的拐角處，單流閥－法蘭連接型角處及其油路板中腔一部分為內(nèi)應力值比較大地區(qū)。如下圖2（a）所顯示的內(nèi)應力布局圖，支撐架拐角處的內(nèi)應力最高值為9.95MPa，單流閥－法蘭連接的型角處內(nèi)應力最高值為14.6MPa，油路板中腔的內(nèi)應力最高值為22.1MPa。如下圖2（b）所顯示，支撐架拐角處的內(nèi)應力最高值為9.46MPa，單流閥－法蘭連接的型角處內(nèi)應力最高值為14.2MPa，閥腔處的最高內(nèi)應力數(shù)值28.4MPa。如下圖2（c）所顯示支撐架拐角處的內(nèi)應力最高值為16.6MPa，單流閥－法蘭連接的型角處內(nèi)應力最高值為22.1MPa，閥腔處的最高內(nèi)應力數(shù)值49.6MPa。支撐架拐角處的最高內(nèi)應力是因為構造不持續(xù)導致的，屬于應力，它的最高內(nèi)應力遠低于構造的抗剪強度。在調(diào)節(jié)閥門關掉時，單流閥－法蘭連接處的最高內(nèi)應力也是由于構造不持續(xù)導致的，可是在調(diào)節(jié)閥門打開時，因為單流閥內(nèi)部結構存有氣體壓力，因而其內(nèi)應力最高值是因為構造不持續(xù)和氣體壓力一同的作用引起的，油路板中腔的最高內(nèi)應力是因為閥腔內(nèi)部結構的氣體壓力所產(chǎn)生的，油路板和單流閥的最高內(nèi)應力均遠低于抗剪強度值126.8MPa。
2 調(diào)節(jié)閥門抗震等級實驗
2.1 調(diào)節(jié)閥門的組裝、實驗設備及測量點布局
本實驗在我國核電池規(guī)劃院的電動振動臺上開展，將調(diào)節(jié)閥門組裝在振動平臺夾持設備上，確保調(diào)節(jié)閥門的三正交和軸與顫振軸在同一條平行線上，實驗系統(tǒng)軟件結構圖如下圖1所顯示。
實驗選用正電荷式加速傳感器和電荷放大器精確測量櫥柜臺面和調(diào)節(jié)閥門上的瞬時速度，應變力精確測量選用5×3mm泊式電阻應變片和MCC－16型動態(tài)應變儀，數(shù)據(jù)采集用DEWE2010型數(shù)據(jù)采集儀。
實驗中各自在調(diào)節(jié)閥門重心點（a#）、振動平臺櫥柜臺面（b#）和頂端（c#）各布局一個加速傳感器，而且在調(diào)節(jié)閥門欠缺位置（支撐架型角1#、油路板中腔2#和單流閥－中法蘭連接型角處3#）布局3個電阻應變片來精確測量其在地震災害全過程中的應變力回應。
2.2 試驗具體內(nèi)容
最先對調(diào)節(jié)閥門做動態(tài)性特點檢測實驗，各自在調(diào)節(jié)閥門3個正交和徑向增加不得超過0.2g的正弦波掃描儀數(shù)據(jù)信號，掃描儀工作頻率標準為5～250Hz，掃描儀速率為內(nèi)存超頻/分，檢測出機器設備各向的基階共振頻率和減振。
依照《核設備抗震鑒定試驗指南》的要求，可選用2次正弦函數(shù)掃描儀實驗替代5次SL1地震災害實驗，第1次掃頻時調(diào)節(jié)閥門處在打開情況，第2次掃頻時調(diào)節(jié)閥門處在關掉情況。實驗在調(diào)節(jié)閥門的3個正交和徑向各開展2次，掃描儀速率不得超過1內(nèi)存超頻/分，掃描儀工作頻率標準為3Hz～35Hz，每一次掃描儀后更改調(diào)節(jié)閥門的按鈕情況，實驗中維持壓力為4.16MPa。在每一次SL1地震災害全過程中精確測量各監(jiān)測站的速度回應和應變力回應。
SL1實驗后各自在調(diào)節(jié)閥門的3個正交和徑向開展1次SL2實驗。試驗工作頻率在3.18Hz、4Hz、5Hz、6.3Hz、8Hz、10Hz、12.6Hz、16Hz、20Hz、25.2Hz、32Hz處開展，每一個工作頻率增加5個以上持續(xù)正弦函數(shù)拍波，每一個拍波的每個拍中帶有12～15個周波，每一個拍波中間有2s空隙，拍波的總數(shù)由每一個工作頻率處的拍波實驗時長不小于15s來決策。調(diào)節(jié)閥門在維持壓力為4.16MPa下持續(xù)在20%～80%行程安排中間運作1次循環(huán)系統(tǒng)實際操作，在每一次SL2地震災害全過程中精確測量各監(jiān)測站的速度回應和應變力回應。

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3 有限元分析結論與試驗效果比照及剖析
動態(tài)性特點精確測量結果顯示為：調(diào)節(jié)閥門在X方位（垂直在流道方位）第1階共振頻率為47.0Hz，阻尼系數(shù)為2.94%；在Y（流道方位）方向第1階共振頻率為58.8Hz，阻尼系數(shù)為4.93%；在Z向（垂直方位）的第1階共振頻率為189.5Hz，阻尼系數(shù)為0.46%，各方位1階共振頻率均超過33Hz，因而可以覺得該調(diào)節(jié)閥門具備充分的剛度。從表1中較為可以看得出，前3階共振頻率的偏差均低于5%。

在SL1地震災害實驗中測得各測量點的瞬時速度，8Hz以上工作頻率下重心點處瞬時速度回應幅度值在三正交和徑向均超過3.3g，達到抗震等級評定的導入規(guī)定。此外，還測出各測量點三正交和徑向的內(nèi)應力值，進而可以測算出各測量點的總內(nèi)應力，列于表2中，根據(jù)數(shù)據(jù)對比剖析得到，測算值與實驗值的偏差均低于5%。

在SL2地震災害實驗中測得各點三正交和徑向的瞬時速度和壓力最高值。從圖3中可以看得出，工作頻率為8Hz以上的重心點處瞬時速度幅度值均能線性地震災害評定規(guī)定導入的瞬時速度幅度值。

依據(jù)表3中數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得到，在SL2地震災害下，調(diào)節(jié)閥門中1#、2#和3#應變力測量點較大總內(nèi)應力各自為15.21MPa，48.37MPa和24.25MPa，測算值與實驗值的偏差均低于10%，這也是因為試驗測出是調(diào)節(jié)閥門在20%到80%行程安排中的內(nèi)應力值，而在有限元時選用的是調(diào)節(jié)閥門所有打開下的實體模型，因而這一測量誤差超過SL1下的測量誤差。

4 結果
原文中對控制閥開展有限元分析模態(tài)分析，獲得調(diào)節(jié)閥門的前3階共振頻率各自為49Hz、61Hz和198Hz，與動態(tài)性特點檢測實驗結論完成比照，偏差低于5%，調(diào)節(jié)閥門的各階工作頻率均超過33Hz，因而可以覺得調(diào)節(jié)閥門具備很強的彎曲剛度。
對控制閥開展有限元分析抗震等級剖析，分析了調(diào)節(jié)閥門在打開和關掉模式時SL1下的抗震等級特點，并研究了調(diào)節(jié)閥門在打開情況時SL2下的抗震等級特點，找到了在地震災害荷載效果下調(diào)節(jié)閥門承受力的欠缺位置，關鍵有支撐架轉(zhuǎn)角、單流閥－中法蘭連接的型角處和油路板中腔，內(nèi)應力值依照RCCMB級規(guī)則強度校核，校核結論達到規(guī)則規(guī)定，因而可以覺得調(diào)節(jié)閥門具備充分的抗震等級彎曲剛度。
有限元結論與實驗值實現(xiàn)較為，在SL1下內(nèi)應力值的偏差低于5%，而SL2下的偏差尺寸于10%，這也是因為在開展SL2下的有限元時傳統(tǒng)地運用了較為簡單的調(diào)節(jié)閥門開全實體模型，而在實驗中測得了調(diào)節(jié)閥門開啟度在20%～80%下的內(nèi)應力值。
選用ANSYS對控制閥開展模態(tài)分析和抗震等級剖析，偏差在容許區(qū)域內(nèi)，表明運用ANSYS開展模態(tài)分析與抗震等級剖析是有效的，原文中結論對調(diào)節(jié)閥門的設計方案、生產(chǎn)制造與評定有著關鍵實際意義。