автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.11, диссертация на тему:Оценка сейсмостойкости технологических систем атомных электростанций

На правах рукописи

Кравец Сергей Борисович

Оценка сейсмостойкости технологических систем атомных электростанций

Специальность: 05.04.11: Атомное реакторостроение, машины,

агрегаты и технология материалов атомной промышленности

I

-1 Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в ГУДП "Волгодонский центр Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института атомного энергетического машиностроения" (ГУДП ВЦ ВНИИАМ).

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Буторин С.Л.

доктор технических наук Есьман В.И.

доктор технических наук Калиберда И.В.

Ведущая организация: ОАО "Всероссийский научно-

исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ОАО ВНИИАЭС)

Защита состоится декабря 2005 г. в & "часов на заседании диссертационного совета Д 217.040.01 при ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ФГУП ВНИИАМ) по адресу: 125171, Москва, ул. Космонавта Волкова, д. 6а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП ВНИИАМ.

Автореферат разослан " 05 " ноября 2005 г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном

Е.К.Безруков

экземпляре, заверенный печатью организации

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Ш А'Ь'Ю

Актуальность работы:

Обеспечение надежной эксплуатации атомных станций, их безопасности для обслуживающего персонала и окружающей среды является чрезвычайно важной задачей. Отличительной особенностью этой проблемы является необходимость обеспечения не только прочности конструкций, но и гарантирование надежного функционирования всех систем, управляющих и осуществляющих контроль ядерного процесса. Жесткие требования по безопасности атомных станций (АЭС) должны выполняться в любых условиях, в том числе и в условиях сейсмического воздействия, что определяется надежностью работы систем и элементов. Поэтому к сейсмостойкости АЭС, являющихся объектами чрезвычайно высокой потенциальной опасности, должны применяться строгие требования по обеспечению прочности не только строительных конструкций, но и недопущению выхода из строя и нарушений функционирования технологических систем важных для безопасности. В то же время требования безопасности не должны приводить к неоправданному повышению затрат на проведение сейсмозащитных мероприятий.

Построение расчетной модели оборудования для оценки сейсмостойкости является творческим процессом, связанным с компромиссным выбором между реалистичностью, излишней подробностью и необходимым минимумом, позволяющим с достаточной степенью точности описать реальную конструкцию. Совершенствование и усложнение расчетных моделей и методов расчета зачастую приводит к тому, что выполняющие расчеты специалисты становятся уверенными в качестве своих расчетных моделей настолько, что отвергают необходимость экспериментальной верификации результатов расчетов. Тем не менее, верификация полученных расчетных результатов при оценке прочности оборудования от воздействия внутренних нагружающих факторов (избыточное давление, температурные напряжения) с использованием результатов гидравлических (пневматических) испытаний проводится обязательно. В то же время экспериментальная верификация корректности выполненных расчетных оценок сейсмостойкости технологических систем и их элементов, проводящаяся крайне редко, является весьма сложной задачей.

В этой связи автору представляется очевидной актуальность работы, посвященной совершенствованию методов оценки фактического уровня сейсмостойкости технологических систем на пусковых и действующих АЭС.

Целью диссертационной работы является повышение надежности АЭС путем создания новых способов оценки фактического состояния технологических систем АЭС для обеспечения прочности и работоспособности при воздействии внешних динамических факторов

Для достижения поставленной цели пн^бкодима решите гг^щшлшмр задачи:

»ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА

С.Пе ОЭ

^ на основе анализа теоретических и экспериментальных исследований разработать методики оценки и учета взаимного влияния оборудования и присоединенных трубопроводов на характеристики собственных колебаний при анализе сейсмостойкости оборудования;

^ на основе анализа теоретических и экспериментальных исследований разработать эффективную методику контроля состояния опорных конструкций трубопроводов;

провести сравнительный анализ результатов расчетов на прочность при сейсмическом воздействии, полученных двумя различными методами: линейно-спектральным методом (ЛСМ) и методом динамического анализа (МДА);

используя результаты анализа, сформулировать конкретные задачи и перспективные возможности совершенствования расчетно-экспериментальных исследований по оценке уровня фактической сейсмостойкости технологических систем АЭС;

^ расширить функции электронного банка данных, содержащего результаты расчетно-экспериментальных исследований технологического оборудования АЭС

^ создать электронный банк данных расчетных моделей специальной трубопроводной арматуры АЭС.

Научная новизна:

на основе анализа полученных расчетно-экспериментальных зависимостей влияния присоединенных трубопроводов на собственные частоты колебаний отдельных групп технологического оборудования АЭС, впервые, вместо детерминированных моделей, предложено на стадии проектных работ использовать параметрические расчетные модели оборудования, позволяющие учесть влияние присоединенных трубопроводов при проведении расчетов на внешние динамические воздействия;

^ разработан не имеющий аналогов до настоящего времени метод динамической верификации состояния опорных конструкций технологических трубопроводов, позволяющий оценить не только качество расчетной схемы, но и впервые получить количественный критерий оценки состояния этих конструкций;

разработан и запатентован новый способ, позволяющий эффективно осуществлять периодический контроль состояния опорных конструкций трубопроводов, покрытых теплоизоляцией;

^ разработана не имеющая аналогов методика создания расчетной модели для оценки напряженного состояния оборудования при воздействии внешних динамических факторов с применением современных программных средств, позволяющая с достаточной точностью воспроизвести жесткостные и диссипативные характеристики реальной конструкции;

^ предложены принципиально новые подходы к проектированию сейсмостойкой специальной трубопроводной арматуры;

^ уточнен практический критерий по определению оптимального

расстояния между опорами, позволяющий сократить время на проектирование трубопроводных систем;

^ уточнен критерий вибрационной устойчивости технологических систем, содержащих устройства с вращающимися механизмами. Степень достоверности результатов исследований подтверждается:

</ применением современных, как оригинальных, так и традиционных методов постановки, проведения и обработки результатов исследований;

^ корректным использованием математического и экспериментального моделирования процессов;

^ положительными результатами практического использования разработанных предложений и рекомендаций.

Практическая значимость работы: разработан метод контроля состояния опорных конструкций трубопроводов, позволяющий оценить как качество выполненного монтажа и расчетных обоснований, так и текущее состояние опорных конструкций;

предложен порядок работ по организации и применению на практике метода динамической верификации состояния опорных конструкций технологических трубопроводов для оценки качества монтажа и верификации расчетных схем;

разработаны практические рекомендации по обеспечению динамической устойчивости устройств с вращающимися механизмами, включаемых в технологические системы АЭС, позволяющие избежать повышенных вибрационных нагрузок при рабочих условиях;

^ предложены новые принципы проектирования сейсмостойкой трубопроводной арматуры АЭС, имеющей массивные приводы, позволяющие создавать динамически устойчивую арматуру для широкого спектра внешних воздействий;

на базе результатов расчетно-экспериментального обоснования насосных агрегатов, выпущенных в несейсмостойком исполнении, получено подтверждение их сейсмостойкости для конкретных условий установки;

^ расширены функции электронного банка эталонных спектров, позволяющего оперативно путем сопоставления характеристик собственных колебаний оборудования, измеренных после определенного срока эксплуатации или прохождения внешнего воздействия, с имеющимися данными в банке оценить наличие дефектов в опорных конструкциях испытанного оборудования;

^ создан электронный банк данных расчетных моделей специальной трубопроводной арматуры АЭС, позволяющий повысить корректность выполняемых расчетов на сейсмостойкость трубопроводных систем;

для трубопроводных систем АЭС оценена степень влияния условий монтажа и протекания технологических процессов на характеристики собственных колебаний, позволяющая добиться существенного упрощения расчетных моделей без снижения достоверности получаемых результатов при выполнении расчетов на сейсмостойкость.

На защиту выносятся:

S методика создания параметрических расчетных моделей оборудования, позволяющая учесть влияние присоединенных трубопроводов при проведении расчетов на внешние динамические воздействия;

S методика контроля состояния опорных конструкций трубопроводов, включающая в себя оценку состояния этих конструкций как на этапе монтажа, так и в процессе эксплуатации;

S новые подходы к проектированию сейсмостойкой специальной трубопроводной арматуры;

S методика создания расчетной модели с применением современных программных средств, позволяющая с требуемой точностью воспроизвести жесткостные и диссипативные характеристики реальной конструкции;

S результаты сравнительного анализа существующих методов расчетов на прочность при сейсмических воздействиях;

S структура и функциональные возможности модернизированного электронного банка данных эталонных спектров.

Реализация работы.

S внедрена методика контроля опорных конструкций трубопроводов на предприятиях "Территориальной генерирующей компании - 8" (ТГК-8) РАО ЕЭС России;

S разработан технический проект регулирующего вентиля С.КР 50-00-00-Э повышенной сейсмостойкости с использованием новых подходов, предложенных автором настоящей диссертации;

S выполнено расчетно-экспериментальное обоснование

сейсмостойкости насосных агрегатов, выпущенных в несейсмостойком исполнении и входящих в состав системы пожаротушения на Волгодонской АЭС. Результаты работы позволили разрешить дальнейшую эксплуатацию этих агрегатов, исключив существенные затраты как на приобретение новых насосных агрегатов (более 13 млн. руб.), так и на их установку. Апробация работы.

Отдельные результаты были защищены в кандидатской диссертации "Методы и результаты расчетного обоснования сейсмостойкости технологического оборудования АЭС" (г. Москва, ВНИИАМ, 2002 г.). Основные результаты по отдельным разделам докторской диссертации докладывались и обсуждались на семинарах кафедры "Теплоэнергетических технологий и оборудования" ВИ ЮРГТУ (НПИ), на V Всероссийской научно-практ. конференции "Современные технологии в машиностроении" (г. Пенза, 2002г.), на VIII международной научно-техн. конференции "Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков" (г. Пенза, 2003г.), на международных научных конференциях "Математические методы в технике и технологиях" (г. Ростов н/Д, 2003г., г. Кострома, 2004г., г. Казань, 2005г.),

на 10й международной конференции "МЕСНА№КА-2005" (г. Каунас, 2005г.), международной научно-техн. конференции "Кибернетика и высокие технологии 21 века" (г. Воронеж, 2005 г.), на XII международной научно-техн. конференции "Машиностроение и техносфера XXI века" (г. Севастополь, 2005 г.), на V международной научно-техн. конференции "Повышение эффективности производства электроэнергии" (г. Новочеркасск, 2005г.).

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано более 30 печатных работ, в том числе 1 монография. Материалы, использованные в диссертации, опубликованы более, чем в 40 научно-технических отчетах ВЦ ВНИИАМ, отчете представительства ВНИИАМ в Иране (АЭС Бушер).

Структура диссертации.

Работа включает введение, пять глав и заключение. Общий объем диссертации - 254 стр. Работа содержит 107 иллюстраций и 22 таблицы. Библиография включает 167 названий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, определена цель работы, изложено ее краткое содержание, приведены положения, составляющие научную новизну работы и являющиеся предметом защиты.

В первой главе проанализировано состояние существующих подходов к оценке сейсмостойкости технологических систем АЭС. На основе имеющихся публикаций проведен анализ по расчету параметров собственных колебаний конструкций, современных методов расчетного исследования динамики конструкций, определению параметров сейсмических воздействий, расчетному и расчетно-экспериментальному обоснованию сейсмостойкости оборудования и трубопроводов АЭС.

Выполненный анализ позволил определить методику исследований и поставить задачу, направленную на совершенствование методов оценки фактической сейсмостойкости технологических систем АЭС.

Во второй главе рассмотрены характеристики сейсмических воздействий, основные методы расчета на сейсмостойкость и приведены результаты их сравнительного анализа, выполненного автором.

Основной исходной характеристикой сейсмического воздействия является трехкомпонентная акселерограмма землетрясения - временная вектор-функция сейсмических ускорений грунта в двух взаимно-перпендикулярных горизонтальных и одном вертикальном направлениях, представленная в виде оцифровки (таблицы значений ускорений) ее компонент. Ускорение может быть выражено в м/с2 или в долях ускорения свободного падения §=9,81 м/с2

Статический метод расчета на сейсмостойкость - упрощенный метод, согласно которому распределение сейсмических нагрузок, действующих на конструкцию, принимается подобным распределению массы, а величины этих нагрузок определяются при помощи нормативных коэффициентов.

Несмотря на то, что на смену статической теории сейсмостойкости пришли более совершенные теории, модификации этой теории находят применение и в настоящее время, так как применение статического метода оправдано при отсутствии необходимой исходной информации (поэтажных спектров ответа и акселерограмм) для проведения оценочных расчетов на сейсмостойкость.

Линейно-спектральный метод расчета на сейсмостойкость (ЛСМ) - метод, в котором величины сейсмических нагрузок определяются по спектрам ответа в зависимости от частот и форм собственных колебаний конструкции. Данный метод расчета основан на разложении системы дифференциальных уравнений движения по собственным формам.

Для многомассовой системы сейсмические нагрузки определяются вектором:

{5(0} = [М]{ка(0Ь (1)

где \М] -матрица масс, {У0(/}} - вектор абсолютных ускорений в

обобщенных координатах.

Вклад от т-ой формы колебаний в сейсмическую нагрузку может быть представлен в виде:

{5(0}т=[М]{^}ОиЗ)а>т(0. (2)

где у - абсолютное ускорение ш-го осциллятора, испытывающего воздействие А0(1), {<рт}~ собственный вектор (т- я форма колебаний), [)т = {(рт)' [К4\{сог}/м,„ - коэффициент влияния, величина, постоянная для

т-ой формы колебаний.

Принципиально важным моментом в ЛСМ является переход от динамической задачи (2) к квазистатической. Это осуществляется заменой временной функции уат(!) на постоянную величину уат, которая

представляет собой максимальную реакцию осциллятора с частотой сот на воздействие, заданное акселерограммой А0(1)- Принимая, что уа = 1¥(сот,^т), расчет т-ой сейсмической силы осуществляется с использованием спектра ответа по формуле:

{8}м=[М]{гЙ1}ОтЩа>т,£т), (3) где - отсчет спектра ответа с затуханием на частоте о>ш-

построенного для акселерограммы Л0(/) ■

Этот метод в настоящее время является наиболее применяемым для сейсмических расчетов конструкций. Широкому применению ЛСМ на практике при расчетах на сейсмостойкость способствуют относительная

простота реализации алгоритма расчета и хорошая обозримость получаемых результатов. Фактически ЛСМ представляет собой статический расчет, что позволяет учитывать сейсмические силы одинаковым образом наряду с другими статическими нагрузками. В то же время в нем учитываются динамические характеристики рассчитываемой конструкции - собственные частоты и формы, параметры затухания. Дополнительным преимуществом ЛСМ является возможность во многих случаях учитывать ограниченное число низших форм колебаний конструкции.

Основным недостатком ЛСМ является его неприменимость к нелинейным системам.

Метод динамического анализа сейсмостойкости (МДА) - метод численного интегрирования уравнений движения, применяемый для анализа вынужденных колебаний конструкции при сейсмическом воздействии, заданном акселерограммами землетрясений.

Динамический анализ основывается на следующем общем уравнении движения в конечно-элементной форме:

[М]{й} + [С]{й} + [К]{и] = ^"(0} (4)

где: [М]-матрица масс; [С]-матрица сопротивлений; матрица

жесткостей; {и} - вектор узловых ускорений; {¿} - вектор узловых скоростей; {и}- вектор узловых перемещений; - вектор нагрузок; (/) - время.

Метод динамического анализа является наиболее точным из существующих в настоящее время методов расчета на сейсмостойкость. Однако, для получения достоверных результатов, необходимо создать расчетную модель, соответствующую реальной конструкции не только по собственным динамическим характеристикам (формам и частотам колебаний), но и по характеру демпфирования. Следует отметить тот факт, что при расчете МДА результаты расчета более чувствительны к качеству используемых расчетных моделей, чем при расчетах ЛСМ. К тому же, расчеты МДА достаточно трудоемки и требуют наличия высокопроизводительных ЭВМ.

Методика создания расчетных моделей для оценки напряженного состояния при воздействии внешних динамических факторов

Расчетные модели создавались для установленного и обвязанного трубопроводами оборудования в следующем порядке. Вначале осуществлялось экспериментальное определение характеристик собственных колебаний: собственных частот и форм, параметров затухания. Далее строилась расчетная модель, причем особое внимание уделялось особенностям раскрепления и трассировке присоединяемых трубопроводов. Для первоначально построенной расчетной модели проводилось сравнение весовых характеристик с массой реальной конструкции. После уточнения весовых характеристик проводилось расчетное определение характеристик собственных колебаний (частот и

форм), результаты которого сравнивались с экспериментально полученными (в рассмотрение принимаются частоты с у< 33 Гц). При несовпадении расчетных и экспериментальных данных в расчетную модель вносились изменения с целью "подгонки" ее свойств под свойства реальной конструкции (допустимая разница значений низших собственных частот - 1 Гц). После того, как расчетная модель приобретала собственные частоты и формы реальной конструкции, в нее добавлялись параметры демпфирования и модель считалась готовой для проведения динамического анализа.

Следует отметить, что эта методика обладает определенной долей консерватизма, так как экспериментально определяемые параметры демпфирования имеют заниженные значения по сравнению с демпфированием, возникающим при сейсмических воздействиях, вследствие того, что интенсивность воздействий на испытываемое оборудование при испытаниях намного меньше, чем при землетрясении.

Сравнительный анализ результатов оценок сейсмостойкости с применением ЛСМ и МДА

Для всех единиц оборудования, отобранных для сопоставительного анализа, расчетные модели были созданы при помощи трехмерного моделирования в соответствии с вышеприведенной методикой. Максимальная разница низших собственных частот оборудования и моделей не превышала 1 Гц. Кроме того, для теплообменника в подвижной опоре модели учитывалось трение, что существенно повышало точность расчета, значительно увеличивая при этом время расчета, так как задача решалась в нелинейной постановке Результаты расчетов приведены в таблице 1.

Табл 1 Максимальные напряжения при сейсмических воздействиях интенсивностью 7 баллов

Вид ЛСМ, МДА, Разница,

оборудования МПа МПа %

Фильтр 81,6 68,4 19

Монжюс 12,9 11,3/20,0* 14

Теплообменник 119,0 108,0 10

*- расчеты проводились с заниженным демпфированием 5 = 0,02 (5 -логарифмический декремент колебаний)

Как следует из результатов, представленных в таблице 1, напряжения, определенные по ЛСМ, превышают полученные МДА на 10-Н9%, за исключением результатов, полученных при заниженном демпфировании. Таким образом, нельзя считать обоснованным выполнение расчетов по МДА без учета рассеяния энергии, так как при выполнении расчетов МДА с заниженным демпфированием, стндмда = 20 МПа больше напряжений, определенных по ЛСМ, стлсм = 12,9 МПа приблизительно на 55 %.

На основании анализа результатов вышеприведенных расчетов можно рекомендовать применение МДА для оценки сейсмостойкости

несущих конструкций с целью получения поэтажных спектров ответа (ПС). Кроме того, применение МДА оправдано для оценки сейсмостойкости смонтированного ответственного технологического оборудования, если условие прочности при оценке сейсмостойкости другими методами не выполняется.

В третьей главе проведен анализ существующих в настоящее время подходов к обеспечению сейсмостойкости технологических систем АЭС.

Основная концепция развития АЭС должна заключаться в разработке и использовании современных научно-технических принципов, позволяющих обеспечить существенное снижение вероятности возникновения аварий при эксплуатации АЭС нового поколения.

Существующим на данный момент подходам к обеспечению сейсмостойкости присущи следующие слабые стороны:

- не выполняется полноценный совместный анализ сейсмостойкости технологической системы в целом, с учетом взаимного влияния ее элементов друг на друга. Расчетно-экспериментальная оценка сейсмостойкости оборудования в условиях трубопроводной обвязки и реального раскрепления проводится крайне редко и для очень ограниченного числа оборудования;

- не учитывается влияние присоединяемых трубопроводов на характеристики собственных колебаний оборудования. Для массивного оборудования степень этого влияния может быть и несущественной, а для сравнительно небольшого оборудования (весом до одной тонны) изменение жесткости может быть весьма значительным. Следовательно, фактическая нагруженность оборудования при сейсмических воздействиях может быть увеличена по сравнению с расчетом, проведенным на стадии проектирования оборудования;

при составлении расчетных схем для оценки сейсмостойкости трубопроводных систем оборудование зачастую моделируется абсолютно жесткой опорой, что, в свою очередь, не всегда оправданно, так как повышает жесткость трубопроводов;

- на данный момент не производится верификация расчетных схем для оценки сейсмостойкости трубопроводных систем. Отсутствие необходимости выполнения верификации объясняется тем, что расчетные схемы для трубопроводов просты, а последние версии расчетных программ учитывают множество факторов (жесткость трубопроводных опор, наличие осевых сил от температурной самокомпенсации и т.д.). Тем не менее, опыт расчетно-экспериментальной проверки трубопроводов показывает, что на практике только для 80-85% от общего количества экспериментально проверенных участков, совпадение расчетного и экспериментального спектров собственных частот было удовлетворительным.

Такие неэффективные подходы к обеспечению сейсмостойкости технологических систем сложились потому, что разработчики при создании оборудования пошли по классическому пути, обращая внимание,

в основном, лишь на обеспечение прочности от действия эксплуатационных нагрузок. Следствием этих подходов стало то, что для обеспечения сейсмостойкости трубопроводной арматуры не создавалась принципиально новая конструкция, а лишь значительно утолщались патрубки арматуры, обеспечивая прочность как от действия давления и эксплуатационных нагрузок, так и от сейсмических воздействий Также обстояли дела при разработке и других видов оборудования, таких как теплообменники, представляющие из себя многоярусные этажерки, высокие вертикальные сосуды, имеющие лишь донное крепление и т.д.

Следует обратить внимание на то, что, если с точки зрения обеспечения прочности при действии избыточного давления, порядок соединения и расположения оборудования, трубопроводов и арматуры не играет роли, то при сейсмических воздействиях, соединяя два элемента, сейсмостойких по отдельности, мы можем получить несейсмостойкую систему.

В качестве примера был рассмотрен клапан запорный НГ26524.01 с условным проходом Эу 50 (см. рис. 1). Так как арматура поставлялась без опорных конструкций, то при обосновании сейсмостойкости этого клапана была предложена расчетная схема, приведенная на рис. 1.

Суммарная длина участка трубопровода была принята равной 2,2 м, что меньше максимально допустимой длины пролета 3,2 метра, приведенной в справочной литературе. В соответствии с требованиями ОТТ-87 "Общие технические требования к арматуре для оборудования и трубопроводов АЭС" к центру масс привода было приложено ускорение а = 80 м/с2, что соответствовало инерционной нагрузке = та = 11200Н, приложенной в центре масс. С целью упрощения расчета, в рассмотрение была принята лишь эта нагрузка, а остальные нагрузки, повышающие общую нагруженность, не учитывались. Так как рассматриваемый клапан соответствовал требованиям ОТТ-87 и, следовательно, был сейсмостоек, то его прочность при сейсмических воздействиях не оценивалась. После выполнения несложных вычислений, были получены напряжения в

- * М

4 .> ' /

Рис. 1. Эскиз клапана НГ26524.01и расчетная схема

заделке (т. А) равные г = 675 МПа. Так как допускаемые напряжения составляли (гД = 112 МПа, то условие прочности при сейсмических

воздействиях не было выполнено, а значит применение этой арматуры без дополнительной опоры недопустимо. Кроме того, смещение привода арматуры в сторону от вертикального положения на угол в= 24,2 градуса вряд ли можно считать допустимым.

Приведенный пример наглядно демонстрирует, что сейсмостойкость зависит от порядка соединения элементов в системе и что три сейсмостойких в отдельности элемента, при определенном порядке объединения в единое целое, могут образовать несейсмостойкую механическую систему.

В четвертой главе рассмотрены вопросы обеспечения сейсмостойкости трубопроводных систем.

С целью оценки влияния условий протекания технологических процессов на характеристики собственных колебаний трубопроводов, было необходимо уточнить критерий оптимального расстояния между опорами. Для определения оптимального расстояния между опорами трубопровода с максимальным уклоном Д<0.02 автором предложено использовать критерий, приведенный в формуле 5

Ч^Ш <5)

где: Е- модуль упругости, Па; Д- уклон; Jx- момент инерции, м4; IV -момент сопротивления, м3; - суммарная распределенная нагрузка (вес трубопровода, среды и теплоизоляции), н/м; [<г]- допускаемое напряжение, Па.

В качестве верификации предлагаемого критерия было определено максимальное расстояние между опорами при уклоне Д=0.004 для труб с типоразмерами, приведенными в ОТТ-87 и ОСТ 108.275.24-80 "Опоры и подвески трубопроводов электростанций". Разность значений расстояний, полученных при помощи критерия (5) и данных ОСТ 108.275.24-80 составила максимум 7%, а максимальная разность значений, определенных в соответствии с существующим критерием, рекомендованным в справочной литературе и данных ОСТ 108.275.24-80 составила 30 %, что вряд ли можно считать допустимым. Таким образом, учитывая хорошую корреляцию расчетных длин, полученных при помощи критерия (5), и длин рекомендованных ОСТ 108.275.24-80, можно предложить использовать на практике в качестве критерия оптимального расстояния между опорами выражение (5).

В разделе 4.2 проведена оценка степени влияния разнообразных факторов на характеристики собственных колебаний трубопроводов. Оценка степени влияния была проведена для однопролетного участка. В качестве исходного уравнения было рассмотрено представленное в общем

виде уравнение колебаний (6)

Я2„

ох

Ъгу

Ъгу

дг

* а2

(6)

дх

где Е - модуль упругости, Па; Jx - момент инерции, м ; тт - масса трубы с теплоизоляцией, кг; т - масса внутренней среды, кг; N - сжимающее

усилие, Н.

Жесткость опорных конструкций

/ ^ ^ ^ ^ ^ ^ , Т

X «=

о

X

а б

Рисунок 2. Расчетные схемы Решение уравнения (6) для расчетной схемы, приведенной на рис. 2а и наших граничных условий (отсутствие осевых сил и движения среды), примет следующий вид:

1 + сИ(ЯГ)- соя(Я/.) + ———-($й(Я1)со5(Я1,)- с/г(Я£)зт(Я£))= О, (7)

Ы(АЬ)

где

(тт +т )а

, с0- коэффициент осевой жесткости опоры, н/м;

а - круговая частота, рад./с; Ь - длина пролета, м.

Очевидно, что при с0 -> 0 уравнение (7) переходит в уравнение (8), совпадающее с уравнением для консольного стержня, а при с0 —»да,

выражение (7) примет вид (9), совпадающий с уравнением частот для стержня, один конец которого заделан, а второй свободно оперт: сй(Л£) со8(Я1)=-1; (8)

tg(ЯL)=th(ЛL)■ (9)

Первая собственная круговая частота участка трубопровода определяется по формуле:

по)

1} ]](тт+т8)

Зависимость первого корня уравнения (7) приведена на рис. 3. Анализ графика, приведенного на рисунке 3, показывает, что фактическую жесткость опоры следует вводить в расчетную схему лишь в случае, если ее жесткость меньше порогового значения с0 < 200Е/ /1) ■ Сравнительная

экспресс-оценка жесткости опоры, с использованием вышеуказанного порогового значения, позволит значительно упростить расчетную схему при оценке сейсмической прочности трубопровода, не оказывая при этом существенного влияния на точность расчета.

Рис. 3 Корни частотного уравнения

Скорость протекания среды Решение уравнения (6) для расчетной схемы, приведенной на рис. 26 и наших граничных условий (отсутствие осевых сил) примет следующий вид:

где а _ т,п + ; _ ; с _ уитх , у - скорость рабочей среды.

£/, Е/х « Для оценки влияния скорости среды на первую частоту собственных колебаний применительно к атомным станциям расстояние между опорами было определено в соответствии с критерием (5). В соответствии с ОТТ-87, скорость протекания жидкой среды в трубопроводах при номинальных режимах ограничивается значением равным 5 м/с, а для арматуры САОР и САОЗ допускается кратковременное повышение скорости протекания жидкой среды до 25 м/с в аварийном режиме. Таким образом, целесообразно будет оценить влияние скорости протекания среды в диапазоне скоростей от 0 до 25 м/с. Результаты расчета

приведены в таблице 2.

Табл. 2. Зависимость изменения собственных частот от у , %

Типоразмер труб Скорость протекания среды, м/с

0 5 10 15 20 25

Эу=50 (Труба 057x4) 0,0 0,0 0,3 0,5 1,1 1,6

Бу =65 (Труба 076x4.5) 0,0 0,0 0,3 0,6 1,2 1,5

Оу =80 (Труба 089x4) 0,0 0,0 0,3 0,6 1,3 1,9

Оу=ЮО(Труба 0108x7) 0,0 0,0 0,4 0,7 1,1 1,4

Оу =125 (Труба 0133x8) 0,0 0,4 0,4 0,8 1,2 1,6

=150 (Труба 0159x9) 0,0 0,0 0,4 0,4 0,9 1,7

Бу=200 (Труба 2019x12) 0,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5

Иу300 (Труба 0325x12) 0,0 0,0 0,0 0,4 0,8 1,2

На основе данных вышеприведенной таблицы можно утверждать, что для трубопроводов 2-го и 3-го класса безопасности на АЭС

нецелесообразно учитывать скорость протекания среды для всех трубопроводов, при условии, что они имеют расстояние между опорами не более определенного по критерию (5).

Внутренние усилия, вызванные температурной самокомпенсацией

Решение уравнения (6) для расчетной схемы, приведенной на рис. 26 и наших граничных условий (скорость среды не учитывается) примет следующий вид:

л 21}

Е/г

тг

1-

Ж я-2£/„

(12)

Значения усилий самокомпенсации выбирались из таблиц ОТТ-87. Результаты расчета приведены в табл. 3.

Таблица 3. Изменение собственных частот в зависимости от усилий самокомпенсации.

Типоразме Р Пролет, м Усилие, Н Исх. частота, Гц Изм. частота, Гц Изменение %

Эу=50 3,4 7810 6,1 5,5 11

Бу=65 4,3 12500 5,4 4,9 10

0У=80 4,6 15900 5,1 4,6 10

=100 6,1 14300 4,5 4,3 5

=125 7,2 29800 4,1 3,9 7

Оу =150 8,6 38800 3,7 3,5 7

Бу =200 11,1 64400 з,з 3,1 5

Ву =300 12,0 80000 4,1 4,0 2

Для труб с условным проходом больше Пу 300 расчеты первой собственной частоты колебаний, в зависимости от сжимающего усилия, не выполнялись, так как жесткость этих труб велика и влияние сжимающих усилий на них незначительно. Таким образом, на основе анализа данных вышеприведенной таблицы можно утверждать, что для трубопроводов 2-го и 3-го класса безопасности на АЭС влияние усилий температурной самокомпенсации на собственные частоты колебаний имеет смысл учитывать при анализе сейсмостойкости трубопроводов с условным проходом менее Цу 300.

Наличие в трубопроводе массивной арматуры

По результатам анализа результатов расчетно-экспериментальной проверки сейсмостойкости опорных конструкций оборудования и трубопроводов на Ростовской АЭС было установлено, что при сравнении собственных частот трубопроводов, полученных расчетным методом при помощи программного комплекса и экспериментальных

данных, удовлетворительно совпали лишь 60% проверенных участков трубопроводов. После анализа результатов и уточнения расчетных схем в отношении доработки элементов, моделирующих трубопроводную арматуру в части корректного распределения массы, совпадение составило уже в 80-85% случаев. На данный момент создана и

расширяется электронная база данных расчетных моделей специальной трубопроводной арматуры, позволяющая существенно повысить корректность создаваемых расчетных моделей трубопроводных систем и, следовательно, достоверность выполняемых расчетов этих систем на сейсмостойкость. Фрагмент этой базы приведен в табл. 4.

Табл. 4 Фрагмент электронной базы данных расчетных моделей арматуры___

1 1 1 1 I Размер по чертежу Значение, мм

1 1 L 600

1 1 Н, 1530

i н2 750

I н 2280

1 _ J ! Номер участка Типоразмер трубы, мм Масса, кг

1 0325x8 19

J. 2 0325x8 19

3 0390x70 462

4 0489x90 1150

Условия монтажа

В ходе выполнения монтажных работ неизбежны отклонения от проекта, связанные с определенными допусками (отклонения от трассировки, люфт в опорных конструкциях и так далее) и качеством выполнения этих работ. Кроме того, при монтаже трубопроводов неизбежны замены некоторых элементов, ввиду практической невозможности комплектации в полном объеме элементами, указанными в проекте. Эти замены проверяются, как правило, лишь на действие эксплуатационных нагрузок, не учитывая при этом изменений жесткостных свойств механической системы "трубопроводы - опорные конструкции", приводящих к изменению интенсивности соответствующих инерционных нагрузок при землетрясении.

Представляется, что наиболее легко осуществимо и экономически целесообразно будет решить проблемы учета условий монтажа при оценке сейсмостойкости трубопроводных систем, посредством проведения расчетно-экспериментальной проверки, описанной далее.

Проверка качества монтажа и верификация расчетных схем

Последней операцией, завершающей монтаж, является проведение гидравлических (пневматических) испытаний (ГИ). По результатам этих испытаний делается вывод о качестве монтажа и принимается решение о годности трубопровода к эксплуатации. В то же время, положительные результаты ГИ характеризуют лишь прочность непосредственно самого трубопровода, но никак не его опорных конструкций. Таким образом, положительные результаты ГИ гарантируют прочность трубопровода лишь при режиме нормальных условий эксплуатации (НУЭ), но не при

сейсмических воздействиях.

"Правила АЭС" на опорные конструкции трубопроводов не распространяются, следовательно, контроль качества их монтажа осуществляется в гораздо меньшем объеме. Нет такого же жесткого входного контроля, контроль качества сварных швов проводится только визуальным осмотром и измерениями. Если в конструкциях опор применяются крепежные детали (болты, шпильки и т.д.), то, как правило, в документации, нет упоминания о величине нормируемого затяга Таким образом, проконтролировать, достаточно ли затянуто крепежное соединение довольно проблематично, а единственная проверка качества монтажа опорных конструкций трубопроводов - визуальный контроль. В соответствии с приведенными в справочной литературе статистическими данными вероятность пропуска дефекта при визуальном контроле составляет 0,08 -г 0,2. Следовательно, визуальный контроль не может в полной мере гарантировать качество опорных конструкций трубопроводов. Тем не менее, на данный момент не существует обязательных испытаний опорных конструкций трубопроводов, подтверждающих качество монтажа и правильность задания исходных данных для расчетов на сейсмостойкость.

Вот и получается, что при ужесточении норм расчета оборудования и трубопроводов АЭС на сейсмические воздействия (СНиП П-7-81* -1982 год, ПНАЭ Г-05-006-87 - 1988 год, НП-031-01 - 2001 год), повышении требований к качеству их изготовления и монтажа, подход к контролю качества монтажа опорных конструкций остался прежний - без учета сейсмических воздействий. При таком подходе любая трубная система может оказаться «колоссом на глиняных ногах». Таким образом, недостаточное внимание к опорным конструкциям приводит к повышению вероятности слабого обеспечения сейсмостойкости трубопроводов систем, важных для безопасности, за счет "уязвимости" их опор.

С целью оценки влияния дефектов опорных конструкций на характеристики собственных колебаний трубопровода были проведены эксперименты на участке технологического трубопровода, выполненного из трубы 0219*6 и состоящего из трех пролетов длиной 6 метров каждый. Опоры были выполнены в соответствии с требованиями ОСТ 108.275.24-80. Схема исследуемого участка трубопровода приведена на рис. 4.

Рис. 4 Схема трубопровода. При проведении данных экспериментальных исследований в качестве дефекта выступал недостаточный затяг болтовых соединений, соединяющих промежуточные опоры с опорными конструкциями

Значения первых собственных частот рассматриваемого участка трубопровода, соответствующие формам колебания непосредственно самого трубопровода и определенные в соответствии с полученными экспериментально спектрами, приведены в табл.5.

Табл. 5 Собственные частоты трубопровода п

эи изменении затяга, Гц

Условия раскрепления Поперечное направление Вертикальное направление

Все опоры затянуты 15,6 15,4

Ослаблена опора 2 11,9 10,5

Ослаблена опора 3 10,4 11,8

Ослаблены опоры 2, 3 6,4 7,6

Как видно из представленных выше результатов экспериментов, собственные частоты испытуемого участка трубопровода оказались весьма чувствительны к изменению жесткости опорных конструкций, вызванных изменением усилия затяга болтовых соединений. Таким образом, результаты проведенных экспериментальных работ наглядно демонстрируют возможность использования параметров собственных колебаний трубопроводов для проверки качества монтажа и верификации расчетных схем при оценке сейсмостойкости трубопроводных систем.

С целью проверки качества монтажа и верификации исходных данных, принятых в расчете при оценке сейсмостойкости трубопроводных систем, предлагается выполнять работы в следующей последовательности.

Организация, выполнившая расчеты сейсмостойкости трубопроводных систем, по их результатам определяет наиболее нагруженные участки трубопроводов и выдает для них характеристики собственных колебаний, получившиеся в результате расчетов. На основании этих расчетных данных (собственных частот и форм колебаний) специализированная организация, имеющая лицензию на проведение расчетно-экспериментапьной проверки сейсмостойкости оборудования и трубопроводов АЭС, экспериментально определяет характеристики собственных колебаний. Далее эти две организации проводят сопоставительный анализ расчетных и экспериментальных данных. При отрицательном результате сопоставительного анализа уточняются причины, вызвавшие отклонения расчетных от экспериментальных данных Далее, при необходимости, выполняются дополнительные уточняющие расчеты на сейсмостойкость либо специализированной, либо проектной организацией.

Диагностика состояния опорных конструкций трубопроводов

Для трубопроводов, покрытых теплоизоляцией, в большинстве случаев проведение периодического контроля состояния опорных конструкций является весьма трудоемкой задачей, так как при этом необходимо выполнить частичный демонтаж установленной теплоизоляции.

Для решения этой проблемы автором разработан способ контроля состояния опорных конструкций, основанный на сравнении характеристик

собственных колебаний трубопроводных систем. Предлагаемый способ является развитием методики оценки сейсмостойкости опорных конструкций оборудования АЭС, разработанной ВНИИАМ и проводящейся на стадии пусконаладочных работ. Недостатком этой методики, применительно к технологическим трубопроводам, является необходимость частичного демонтажа теплоизоляции. На данный способ получено решение Федерального института промышленной собственности (ФИПС) о выдаче патента РФ.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

На этапе пуско-наладочных работ производится тщательный визуальный и инструментальный (при необходимости) контроль, гарантирующий то, что опорные конструкции трубопроводов исправны и не имеют дефектов.

Для организации контроля состояния опорных конструкций производится определение мест контроля (точек измерения) характеристик колебаний на трубопроводах. Далее, с целью упрощения проведения замеров при мониторинге состояния опорных конструкций и однозначной идентификации мест замеров, устанавливаются дополнительные устройства, представляющие собой полые стаканы, приваренные к основному трубопроводу. Пример установки этих стаканов для трубопровода Бу 100 приведен на рис. 5.

Рис. 5 Дополнительные стаканы для трубопровода ОуЮО Затем устанавливают теплоизоляцию. После этого проводят динамические испытания и определяют характеристики собственных колебаний трубопроводных систем. Характеристики собственных колебаний определяются последовательно в 3-х взаимно-перпендикулярных направлениях (в 2 горизонтальных и вертикальном), при этом датчики устанавливаются на пластинки стаканов, а силовые импульсы прикладываются к верхней крышке стаканов.

Результаты этих испытаний сравнивают с расчетными данными, использованными в расчете по оценке сейсмостойкости трубопроводных систем. Экспериментальные данные заносятся в паспорт трубопровода. Далее, после определенного срока службы, на этапе планово-предупредительного ремонта производится повторное определение

динамических характеристик трубопроводных систем. В случае, если спектры частот подобны, а частота и декременты колебаний отличаются незначительно, можно сделать вывод о том, что жесткость опорных конструкций не изменилась, а, следовательно, фактическое состояние опорных конструкций осталось неизменным Если же расхождение полученных значений существенно, то производится анализ полученных данных и обследование опорных конструкций.

Способ диагностирования, основанный на анализе изменения характеристик собственных колебаний опорных конструкций трубопроводов, может успешно дополнять известные и успевшие стать классическими методы диагностирования (ультразвуковой, акустический и т.д.). Кроме того, дополнительным преимуществом данного метода является то, что он не требует дорогостоящего оборудования, последующей специальной подготовки поверхности испытываемых трубопроводов, а, самое главное, больших временных и финансовых затрат.

В пятой главе рассмотрены особенности выполнения оценок сейсмостойкости для основных типов оборудования и трубопроводной арматуры.

Насосы

Насосные агрегаты являются одними из наиболее важных элементов для безопасного функционирования АЭС, осуществляя подачу рабочей среды как при нормальных условиях эксплуатации, так и при аварийных ситуациях. Именно при описании насосов ярко выражена разница между понятиями сейсмостойкость и сейсмопрочность. Сейсмопрочность подразумевает обеспечение прочности, устойчивости и герметичности изделия до и после прохождения землетрясения. Сейсмостойкость подразумевает, что изделие будет выполнять свои функции и после прохождения сейсмического воздействия.

"Правила АЭС" распространяются и предъявляют требования только к корпусам насосов, а к корпусу, относится только небольшая часть насосного агрегата. Таким образом, к вопросам проектирования насосов существует двоякий подход: с одной стороны требуется обеспечить сейсмостойкость и работоспособность всего агрегата, с другой стороны под требования "Правил АЭС" попадает только корпус насоса Следовательно, нормируются и контролируются в полном объеме только свойства корпусных материалов, а материалы, примененные для изготовления остальных частей насосного агрегата (рабочего колеса, вала, крепежных болтов, станины и т.д.), могут не иметь таких стабильных механических характеристик, как у корпусных материалов.

Промышленные насосные агрегаты, применяемые на АЭС, как правило, обладают большой массой, а насос и электродвигатель устанавливаются на общую раму, что представляет из себя довольно жесткую конструкцию, имеющую, в большинстве случаев, первую собственную частоту колебаний более 70 Гц, поэтому зачастую к

сейсмостойкости насосов уделяется пониженное внимание.

Общий подход к оценке сейсмостойкости насосного оборудования АЭС, существующий в настоящее время, заключается в проверке работоспособности при сейсмических воздействиях узлов и деталей, отказ которых приводит к выводу из строя насосного агрегата, а именно: болтовые соединения, валы, подшипники, торцевые уплотнения, муфты, корпус, лапы, рама. При определении нагрузок насосный агрегат рассматривается как независимая единая система. Такое рассмотрение не идет в запас прочности и, по мнению автора, при определении •

инерционных нагрузок от сейсмических воздействий, корректнее рассматривать насосный агрегат как систему, состоящую из самого агрегата и присоединенных к нему трубопроводов, так как разрушение узлов крепления присоединенных трубопроводов к насосу при землетрясении является наиболее вероятной причиной выхода насосных агрегатов из строя при сейсмических воздействиях.

При оценке сейсмостойкости насосного агрегата необходимо провести анализ установки основных элементов насосного агрегата: насоса и электродвигателя. Установка насоса и электродвигателя на разных основаниях является следующей частой причиной нарушения сейсмостойкости насосных агрегатов. Для того, чтобы исключить взаимное относительное перемещение оси насоса и электродвигателя с целью недопущения выхода из строя соединительной муфты при сейсмических воздействиях, необходимо, чтобы насос и электродвигатель были установлены на одной жесткой раме. В случае если жесткой рамы не было предусмотрено по проекту, а ее изготовление сопряжено с большими трудностями, представляется возможным сделать мощное, с интенсивным армированием, общее основание для всего насосного агрегата.

Как показывает практика, проведение расчетно-экспериментальной проверки сейсмостойкости насосных агрегатов АЭС в условиях полностью выполненного монтажа зачастую обеспечивает выполнение условий сейсмостойкости и для насосов, выпущенных изначально в несейсмостойком исполнении.

*

Специальная трубопроводная арматура При помощи специальной трубопроводной арматуры (далее арматуры) осуществляется управление многими технологическими ~

процессами, работой систем безопасности ядерной энергетической установки, поэтому прочность и надежность арматуры во многом определяют устойчивую и безопасную работу атомной станции в целом.

До настоящего времени вся трубопроводная арматура, включая специальную для АЭС, проектируется из условия, что ее крепление осуществляется только за патрубки. Несмотря на то, что в ОТТ-87 есть требование о том, что арматура с Ду < 50 мм независимо от способа управления должна иметь места для жесткого крепления ее к строительным конструкциям, общие подходы к сейсмостойкости арматуры выработаны из условия, что она должна применяться без опоры.

При обосновании сейсмостойкости арматуры используются значения ее собственных частот колебаний, определяемые при условии жесткого защемления ее патрубков. Это требование весьма противоречиво, так как арматура, имеющая в качестве опор присоединенные трубопроводы, будет иметь собственные частоты, определяемые конструкцией и структурой общей механической системы, в состав которой будут входить она и трубопроводы.

Требования, приведенные в ОТТ-87, по форме соответствуют подходам, регламентированным нормами АЭС для оборудования (для арматуры с собственными частотами ниже 20 Гц расчет проводится МДА или JICM, для арматуры с первой собственной частотой выше 20 Гц расчет производится в квазистатической постановке, а для арматуры с первой собственной частотой выше 33 Гц расчет проводится статическим методом на равномерно распределенную нагрузку). Следует отметить, что применительно к оборудованию определение собственных частот колебаний проводится для конкретных условий закрепления, а после присоединения трубопроводов изменение собственных частот, как правило, незначительно. Применительно к арматуре собственные частоты механической системы "трубопроводы - арматура" зависят не столько от свойств и характеристик арматуры, сколько от характеристики всей системы в целом, потому что у арматуры нет опоры. В результате этого, указанные в ОТТ-87 требования по обеспечению сейсмостойкости арматуры, направлены в первую очередь на формирование отчета о том, что расчет сейсмостойкости выполнен, а не для того, чтобы действительно создать оптимальную сейсмостойкую конструкцию арматуры.

Для арматуры, не имеющей собственные опоры, с целью упрощения выполняемых расчетов, оценку сейсмостойкости предлагается проводить в следующем порядке.

В качестве базовых при проектировании арматуры выбираются уровни ускорений 30 м/с2 в произвольном горизонтальном направлении и 20 м/с2 в вертикальном, так как вероятность превышения этих ускорений в реальных условиях невелика. Расчетная схема арматуры должна выглядеть следующим образом: один патрубок арматуры жестко закреплен, на другой патрубок приложены сила и момент, имитирующие воздействие от трубопровода (значения этих нагрузок нормированы и приведены в ОТТ-87). Далее, к арматуре прикладываются инерционные нагрузки, определяемые воздействием на арматуру ускорения 30 м/с2 в произвольном горизонтальном направлении и 20 м/с2 - в вертикальном. В конечном итоге, используя JICM, мы все равно определяем ускорения, действующие на объект, а потом соответствующие инерционные нагрузки.

Затем, проектировщик на стадии поверочных расчетов определяет фактические значения ускорений, соответствующие конкретной арматуре, установленной в конкретном месте. В случае, если рассчитанные значения ускорений меньше наших предельных (30 м/с2 в произвольном горизонтальном направлении и 20 м/с2 в вертикальном), то условие

сейсмостойкости для этой арматуры выполняется.

Как было доказано выше, трубопроводная система, состоящая из клапана НГ26524.01 и трубопроводов, не является сейсмостойкой без установки дополнительной опоры. Следовательно, следуя в русле прежних подходов и повышая искусственно прочность и материалоемкость самой арматуры, выполняя требования ОТТ-87, мы, в то же время, не сможем ее использовать без опоры. На основании вышесказанного возникает вопрос - "Зачем проектировать подобную арматуру, имеющую тяжелый привод, без штатных, изготовленных специально для нее в заводских условиях опорных конструкций, если при включении в проект все равно необходимо будет устанавливать опору?". Для разрешения этих противоречий предлагается арматуру, имеющую вынесенные массивные приводы, проектировать и изготавливать в комплекте с опорами.

Один из вариантов скользяще-направляющей опоры для рассмотренного клапана запорного НГ26524.01-50 представлен на рис. 6.

---Г -----, X 7

ж

р* ■ £) ' $

И -

^ Клапан чопорной

^ -• г 2 Ролик опорной

7- Кронштейн опооняй

4 Ролик напробляющий

^ 5- Кронштейн

с [1 пастина спгоЬая

7— Кроншгпейч деохнис

8- Направляющая ппоч^а

щ - -ЧР 4

Рис. 6 Опора антисейсмическая (вариант 1)

Такая конструкция антисейсмической опоры препятствует повороту арматуры вокруг оси трубопровода и возможному горизонтальному перемещению в направлении перпендикулярном оси трубопровода, обеспечивая при этом свободу температурных перемещений вдоль оси трубопровода.

При поставке арматуры в комплекте со скользяще-направляющей опорой, представленной на рисунке 6, исчезают повышенные требования, связанные с прилагаемым в центре масс привода ускорением а = 80 м/с2, так как вылет консоли значительно уменьшается. Кроме того, изготовление арматуры с опорами непосредственно на заводе-изготовителе решает следующие проблемы:

- отпадет необходимость испытаний арматуры, жестко закрепленной за фланцы, на вибростенде, ввиду того, что динамические нагрузки от веса арматуры воспринимают не ее патрубки, а опорная конструкция;

- патрубки арматуры, как и у технологического оборудования, будут испытывать нагрузки только от давления и присоединенных

трубопроводов;

- исчезнет искусственность подходов к расчетам на сейсмостойкость, так как арматура будет иметь опоры, а, следовательно, можно будет определять ее собственные частоты, не прибегая к разным условностям и допущениям;

- поднимется качество опорных конструкций, так как в заводских условиях его обеспечить проще, чем при монтаже;

- конструкция арматуры будет оптимизирована под опорную конструкцию и исчезнут трудности монтажа.

Следующий вариант скользяще-направляющей опоры для клапана запорного НГ26524.01-50 представлен на рис. 10.

1-кронштейн опорный, 2-пластина силовая, 3-упор, 4-подложка, 5-хомут расширенный, 6-хомут, 7-трубопровод, 8-направляющая планка.

Рис. 7 Опора антисейсмическая (вариант 2)

Конструкция клапана в комплекте со скользяще-направляющей опорой, представленной на рис. 7 (вариант 2), в дополнение к вышеперечисленным достоинствам варианта 1 обеспечивает решение проблемы поддержки непосредственно самих трубопроводов. Кроме того, применение спаренных хомутов для поддержки трубопроводов значительно снижает нагруженность узла крепления трубопровода и патрубка арматуры, так как допускают действие только осевых нагрузок. Следовательно, значительно снижается вероятность повреждения места соединения трубопровода и патрубка арматуры, вызываемая наличием высокого коэффициента концентрации напряжений в зоне перехода от меньшей толщины трубы к большей толщине патрубка.

Изготовление арматуры совместно с опорными конструкциями на заводе-изготовителе позволит без особых финансовых и материальных затрат существенно повысить ее уровень фактической сейсмостойкости, повышая жесткость и прочность конструкции в целом.

Сосуды, работающие под давлением

С целью определения степени влияния присоединяемых трубопроводов на характеристики собственных колебаний оборудования были проведены расчетно-экспериментальные исследования вертикальных аппаратов, имеющих три опоры и отличающихся лишь габаритами. Всего было обследовано 17 аппаратов, относящихся к 7 типоразмерам. Эскиз расчетной модели типового представителя приведен на рис. 8.

'Р

-е-

Рис. 8. Эскиз расчетной модели Технические характеристики этих сосудов представлены в табл. 6.

Наименование Масса, Высота, Диаметр, Опорные

оборудования кг мм мм трубы, мм

Охладитель газов 745 1700 600 0108x5

Буферная емкость 5000 3100 1400 0159x6

Бак-гидрозатвор 138 1700 500 0108x5

Фильтр механический 8630 3900 3000 0273x10

Фильтр смешанного действия 3820 4700 2000 0219x6,3

Фильтр намывной 1020 2000 800 076x4,5

Фильтр смешанного действия 3140 4700 2000 0219x6,3

Анализ результатов этой работы подтвердил вывод о том, что с увеличением массы и габаритных размеров влияние присоединяемых трубопроводов снижается. Так, для аппаратов с массой порядка 150 кг разность первых собственных частот расчетной модели без трубопроводов и с ними составила 4 Гц, для аппаратов массой 750 кг эта разность оказалась уже порядка 2 Гц, а для аппаратов с массой свыше полутора тонн разница оказалась несущественной.

Как следует из результатов проведенной работы, представление расчетных моделей небольших аппаратов в детерминированном виде вряд ли можно считать обоснованными, так как присоединяемые трубопроводы оказывают существенное влияние на характеристики их собственных колебаний. Сложность учета возможного влияния присоединенных трубопроводов на этапе проектирования заключается в том, что на этом

этапе работ возможная трассировка присоединяемых трубопроводов неизвестна.

Для решения этой проблемы на стадии проектирования оборудования, когда неизвестна трассировка присоединяемых трубопроводов, с целью учета влияния этих трубопроводов на динамические характеристики оборудования, вместо применяемых в настоящее время детерминированных расчетных моделей, которые предусматривают постоянство и неизменность свойств, предлагается использовать расчетные модели с изменяемой жесткостью (параметрические модели). Для оценки динамической прочности целесообразным будет использовать ЛСМ, так как он менее трудоемок, в отличие от МДА, к тому же, характеризуется относительной простотой реализации алгоритма расчета и хорошей обозримостью получаемых результатов.

Предлагается следующий порядок создания параметрических расчетных моделей. При оценке динамической прочности для расчетных моделей оборудования, сопоставимого по жесткости с присоединяемыми трубопроводами, принимаются не фиксированные значения первых собственных частот, получаемых расчетным путем, а некоторый интервал их значений, определяемый на основе экспертных оценок. Изменение собственных частот расчетной модели осуществляется путем добавления дополнительных связей, представляющих собой стержневые элементы После этого проводится оценка динамической прочности оборудования с использованием расчетных моделей, имеющих значения собственных частот, изменяющиеся от нижней до верхней границы вышеуказанного интервала с шагом 1 Гц По результатам этих расчетов выбирается самый нагруженный вариант, для которого и производится оценка прочности. Экспертные оценки и интервалы изменения значений собственных частот должны формироваться на базе накопленных экспериментальных и статистических данных. Одним из источников экспериментальных данных может служить постоянно пополняемый электронный банк данных эталонных спектров, подробно расписанный далее. Для повышения достоверности определения диапазона изменения собственных частот, необходимо, используя приведенные выше подходы, расширить перечень испытанного оборудования.

Электронный банк данных

Первая редакция банка данных эталонных спектров собственных частот технологического оборудования АЭС была создана в 2001 году по результатам выполнения специалистами ВНИИАМ и ВЦ ВНИИАМ расчетно-экспериментальных исследований оборудования первого энергоблока Ростовской АЭС. Всего было обследовано 364 единицы технологического оборудования. На момент создания банк данных включал в себя следующую информацию: проектная маркировка оборудования; краткое описание оборудования; направление воздействия на оборудование силового импульса при испытаниях; измеренная собственная частота оборудования; значение логарифмического

декремента колебаний; график спектра собственных частот; эскиз оборудования с основными размерами, отметкой установки, с указанием направлений воздействия, места приложения импульса и мест установки измерительных датчиков.

С целью оценки степени влияния присоединяемых трубопроводов на динамические характеристики испытываемого оборудования, в банк данных были добавлены новые ячейки для хранения информации о трассировке присоединяемых трубопроводов. Как правило, влияние присоединенных трубопроводов учитывается до первой неподвижной опоры, либо до второй скользящей опоры или подвески. Включение в расчетную модель трубопроводов, расположенных дальше указанных выше границ нецелесообразно, так как требует затрат времени и усложняет расчетную модель, не оказывая при этом заметного влияния на конечный результат расчета. Поэтому в банк данных дополнительно были внесены изометрические трассировки трубопроводов вышеуказанной длины, выполненные при помощи программы AutoCAD.

Информация о характеристиках собственных колебаний, полученных экспериментальным путем, имеет большой практический интерес, так как позволяет оценить правильность выбора расчетной схемы при расчете оборудования на прочность, степень влияния присоединенных трубопроводов на жесткость конструкции и использовать в расчетах полученные экспериментально параметры демпфирования, существенно влияющие на корректность результатов расчетов на прочность при сейсмических воздействиях.

Проектирование систем, содержащих вращающиеся механизмы

Анализ результатов выполненных расчетно-экспериментальных работ по снижению вибрационной нагруженности насосных агрегатов подачи морской воды, позволил вместо существующего общеизвестного критерия вибрационной устойчивости, описываемого выражением (12), предложить определяемый выражением (13) уточненный критерий, учитывающий реальные значения демпфирования:

IV < 0,7 • ртт j (12)

1 ^ >U-Ртах

(V < 0,9 • ртт - А и ? (13)

где v- собственная частота системы, ртт,ртлх- частота вращения вала, д = 2 Гц - корректирующая добавка, учитывающая отклонения, которые

могут возникнуть при выполнении монтажных работ.

В связи с этим, предлагается ряд мероприятий, призванных уменьшить вероятность возникновения повышенных вибраций при включении в технологические системы оборудования, содержащего элементы с вращающимися механизмами:

- изготовитель оборудования с вращающимися механизмами должен экспериментально определить вынуждающие частоты р для всех возможных режимов работы этого оборудования и диапазон их изменения. Также рекомендуется определить собственные частоты колебаний оборудования при штатном раскреплении, но без учета присоединяемых трубопроводов.

- проектировщик системы должен спроектировать технологическую систему таким образом, чтобы выполнялся критерий (13).

Сравнительные оценки расчетных моделей Сравнительные оценки корректности расчетных моделей при оценке прочности от сейсмических воздействий были рассмотрены на примере конденсатора, представляющего собой горизонтальный кожухотрубный теплообменный аппарат.

При проведении работ на стадии проектирования оборудования для АЭС была известна только отметка размещения оборудования, а особенности его установки и трассировка присоединяемых трубопроводов неизвестны. Следовательно, расчетная схема конденсатора имела вид, представленный на рисунке 9а. Так как трассировка трубопроводов неизвестна, то к патрубкам прикладывались нагрузки со значениями, принятыми в соответствии с требованиями ОТТ-87. Направления действия нагрузок принимались из условия наибольшей нагруженности рассматриваемой конструкции.

а б

Рисунок 9. Расчетные схема конденсатора а)- вариант 1, б) вариант 2 При установке конденсатора на штатное место, проектом было уточнено, что он должен быть установлен на пространственной опорной раме. Расчетная схема для второго варианта приведена на рисунке 126. Так же, как и в первом варианте к патрубкам прикладывались нагрузки со значениями, принятыми в соответствии с требованиями ОТТ-87.

Расчетная схема для третьего варианта, учитывающего фактические условия раскрепления и трассировки трубопроводной обвязки, приведена

на рисунке 10. Результаты расчетов приведены в табл. 7.

Нруяшщше опоры Ошгш^нм трубопроводов

Рисунок 10. Расчетная схема конденсатора для третьего варианта

Табл. 7. Характе

шстики собственных колебаний расчетных моделей

№ Номера форм колебаний, соответствующих колебаниям аппарата Соответствующие значения собственных частот

1 16,6

Вариант 1 2 22,5

3 26,7

Вариант 2 3 17,6

4 25,6

15 15,6

Вариант 3 16 16,9

17 17,5

Как следует из результатов выполненных расчетов первые две формы колебаний расчетной модели конденсатора (вариант 2) соответствуют формам колебаний опорной рамы. Третья собственная частота для варианта 2 соответствует первой частоте варианта 1; различие значений в 1 Гц объясняется различной жесткостью в месте опирания опорной конструкции

При сравнении результатов, полученных для расчетной модели (вариант 3) с моделью (вариант 1) явно видно, что частотные характеристики этих моделей существенно различаются. Так первые четырнадцать собственных форм колебаний расчетной модели (вариант 3) соответствуют формам колебаний присоединенных трубопроводов и

опорной рамы.

На основании полученных результатов можно сделать следующие

выводы:

- собственные частоты и формы колебаний расчетных моделей на стадии проектирования и моделей, учитывающих условия монтажа, могут существенно отличаться;

- оценку прочности при сейсмических воздействиях, выполняемую на стадии проектных работ, для оборудования с жесткими внутрикорпусными устройствами (например, рассматриваемый конденсатор) или без них, рекомендуется выполнять с использованием ЛСМ. Использование МДА на данном этапе нецелесообразно, так как возможное несовершенство расчетной модели может привести не к уточнению получаемой оценки сейсмостойкости, а к неверному результату. К тому же использование МДА требует гораздо больших временных затрат;

- для оборудования, входящего в состав систем важных для безопасности, необходимо на стадии пуско-наладочных работ провести расчетно-экспериментальную проверку на сейсмостойкость. Успешное выполнение этих работ обеспечит прочность опорных конструкций оборудования при сейсмических воздействиях, так как методика расчетно-экспериментальной проверки предусматривает разработку мероприятий по дополнительному раскреплению оборудования в случае необеспечения сейсмостойкости;

- необходимо проведение верификационной проверки присоединяемых трубопроводов, так как их жесткость зачастую соизмерима с жесткостью обвязываемого оборудования.

Заключение

В данной работе на базе совместного анализа выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана методология оценки фактического уровня сейсмостойкости технологических систем АЭС.

Показано, что для обеспечения выполнения условий сейсмостойкости технологических систем, необходимо проводить рассмотрение всей технологической системы целиком с учетом реальных взаимосвязей между элементами системы. Необходимо ввести в практику обязательные испытания на сейсмостойкость трубопроводных систем с целью проверки качества монтажа и правильности принятых расчетных схем. Для учета особенностей монтажа и условий крепления зачастую проще и дешевле провести экспериментальные исследования, чем выполнять сложные уточненные расчеты. Если исходные данные для выполнения оценок сейсмостойкости неполны (неизвестно место установки, трассировка присоединенных трубопроводов и т.д.) рекомендуется применять параметрические расчетные модели, а расчеты проводить ЛСМ. Необходимо к специальной трубопроводной арматуре,

имеющей массивные приводы, применить подходы аналогичные существующим для оборудования, а именно - создавать арматуру, спроектированную в сейсмостойком исполнении, а не обеспечивать выполнение условия сейсмостойкости путем значительного повышения материалоемкости.

В ходе выполнения работы были уточнены критерий оптимального расстояния между опорами трубопровода и критерий вибрационной устойчивости технологической системы, содержащей элементы с вращающимися механизмами.

Основными научными задачами, по мнению автора, являются изучение и систематизация результатов влияния разнообразных дефектов в опорных конструкциях трубопроводов на их характеристики свободных колебаний и получение зависимостей параметров демпфирования от разнообразных факторов (типа конструкции, уровня нагруженности и т.д.). Одной из важных задач, направленной на повышение уровня надежности АЭС, является подготовка и внедрение нормативных документов, регламентирующих проведение расчетно-экспериментальных проверок сейсмостойкости оборудования и трубопроводов АЭС в условиях реального раскрепления. Расширение номенклатуры оборудования, внесенного в электронный банк данных эталонных спектров, позволит более корректно создавать расчетные модели оборудования и более качественно оценить степень влияния присоединенных трубопроводов на характеристики собственных колебаний оборудования.

Основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в следующих работах:

1. Кравец С.Б. Оценка сейсмостойкости технологических систем атомных станций. М.: Энергоатомиздат, 2005.- 170 с.

2. Кравец С.Б. Анализ сейсмостойкости технологического оборудования в системе с опорными конструкциями и оборудованием первого энергоблока Ростовской АЭС//Тяжелое машиностроение. 2002. №7.-С.34-35.

3. Кравец С.Б., Кузин С.А., Волков A.B. Оценка сейсмостойкости насосных агрегатов атомных станций в условиях реального раскрепления// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки.-2004.-Приложение №9, с. 64-68.

4. Кравец С.Б., Кузин С.А., Лантратов О.Н. Влияние условий протекания технологических процессов на сейсмостойкость трубопроводов АЭС// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки.-2004.-Приложение №9, с. 68-72.

5. Кравец С.Б., Кузин С.А. Практические подходы к обеспечению сейсмостойкости насосных агрегатов// Электрические станции. 2005. №6.-С. 32-33.

6. Кравец С.Б., Буеров В Н. Диагностика состояния опорных конструкций динамически нагруженных трубопроводов//

Электрические станции. 2005. №7. - С. 24-25. 7. Кравец С.Б Новые подходы к созданию сейсмостойкой специальной трубопроводной арматуры АЭС //Электрические станции. 2005. №9. -

8. Кравец С.Б. Метод проверки опорных конструкций эксплуатируемых трубопроводов// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки.-2005.-Спецвыпуск, с.61-62.

9 Кравец С.Б. Определение нагрузок на патрубки при проектировании водоподготовительного энергетического оборудования // Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки.-2005.-Спецвыпуск, с.57-60.

10. Алпатов В.В., Кузин С.А., Топчиев A.A., Кравец С.Б. К вопросу о расчете фланцевых соединений// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион Техн. науки.-2005.-Спецвыпуск, с.68-71.

11. Кравец С.Б. Антисейсмические опоры для специальной трубопроводной арматуры АЭС// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки.-2005.-Приложение №3, с. 98-101.

12. Кравец С.Б., Кузин С.А, Валов B.C. Оценка влияния условий фактического раскрепления оборудования при создании расчетной модели для динамического анализа// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки.-2005.- Приложение №3, с. 101-103.

13. Kravets S., Subbotovsky V., Ilyina Y. Methods for decrease of dynamic loading of processing system pumping units// ISSN 1392-1207. MECHANIKA. 2005. №3(53).- p. 39-43.

14. Кравец С.Б., Игнатовская М.Н. Уменьшение риска аварий на АЭС, связанных с сейсмическими воздействиями, при внедрении электронного банка данных эталонных спектров технологического оборудования//Известия академии промышленной экологии.- M, 2002. - №4.-С. 53-55.

15. Кравец С.Б. Методика создания расчетной модели оборудования АЭС при оценке его сейсмопрочности//Математические методы в технике и технологиях "ММТТ-Дон". Материалы XVI Международной научной конференции. 26-29 мая 2003 г.- Ростов н/д, 2003., т.5, с.20-22.

16. Кравец С.Б. Моделирование опорных конструкций при оценке сейсмостойкости трубопроводных систем//Математические методы в технике и технологиях. Сб. трудов XVII Международной научной конференции. 1-3 июня 2004 г.-Кострома, 2004., т. 5, Секция 5, С. 136-

17 Кравец С.Б. Особенности моделирования опорных конструкций при оценке динамической прочности оборудования//Математические методы в технике и технологиях Сб. трудов XVIII Международной научной конференции. 31 мая - 2 июня 2005 г.-Казань, 2005., т. 5, Секция 5, с. 41-43.

18. Kravets S., Kaznovsky P., Valov V. Peculiarities of design model formation at dynamic analysis of equipment//MECHANIKA-2005 Proceedings of the 10th international confe " ' " " 2005 ,

c. 5-7.

138.

p. 383-388.

19. Kravets S., Subbotovsky V., Ilyina Y. Decrease of dynamic loading of processing system pumping units//MECHANIKA-2005. Proceedings of the 10th international conference. Kaunas, April 7-8, 2005., p. 396-401

20. Кравец С.Б., Зерцекель С.M. Экономические аспекты обеспечения сейсмостойкости арматуры АЭС//Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков. Материалы VIII Международной научно-техн. конференции. 28-30 мая 2003 г.- Пенза, 2003., Ч.2,-С.158-160.

21. Кравец С.Б., Лукоянова Г.А., Юркин Г.П. Использование результатов расчетно-экспериментальной проверки сейсмостойкости оборудования АЭС для диагностирования его состояния//Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков. Материалы VIII Международной научно-техн. конференции. 28-30 мая 2003 г.- Пенза, 2003., 4.2,-C.l 11-113.

22. Кравец С.Б., Ильина Ю. Исследование параметров демпфирования при динамическом анализе элементов технологических систем атомных станций // С&Т-2005. Сб. трудов VI Международной научно-техн. конференции. 17 мая - 19 мая 2005 г.-Воронеж, 2005., с. 607-612.

23. Кравец С.Б., Валов B.C., Лантратов О.Н. Применение расчетных моделей с изменяемой жесткостью для оценки прочности оборудования при внешних динамических воздействиях//Сб. трудов XII международной научно-техн. конференции. 12-17 сентября 2005 г.- Севастополь, 2005., с. 125-129.

24. Кравец С.Б., Буеров В.Н., Валов B.C., Лантратов О.Н. Особенности моделирования технологических систем, содержащих элементы с вращающимися механизмами//Сб. трудов XII международной научно-техн. конференции. 12-17 сентября 2005 г.- Севастополь, 2005., с. 129135.

25. Кравец С.Б. Верификация исходных данных при оценке сейсмостойкости оборудования и трубопроводов АЭС//Повышение эффективности производства электроэнергии. Материалы V международной научно-техн. конференции 26-28 октября 2005 г.Новочеркасск, 2005., с. 128-130.

26. Кравец С.Б., Левин А.И. Проведение комплекса работ по обеспечению сейсмостойкости вентиляционного оборудования АЭС.-Новочеркасск, 2001,- Деп. в ВИНИТИ 31.01.02, № 192-В-2002. - 6 с.

27. Кравец С.Б., Левин А.И. Расчетно-экспериментальное определение сейсмостойкости опорных конструкций оборудования АЭС -Новочеркасск, 2001,- Деп. в ВИНИТИ 31.01.02, №193-В-2002. - 6 с.

28. Кравец С.Б. Использование твердотельных расчетных моделей технологического оборудования с учетом реальных характеристик демпфирования//Современные технологии в машиностроении. Материалы V Всероссийской научно-практ. конференции. 19-20 февраля 2002 г.- Пенза, 2002.,4.1,- С. 186-188.

>21892

I

РНБ Русский фонд

2006-4 18978

Подписано к печати 05.10.05 Формат 60x90 1/16 (А5) Гарнитура "Тайме" Усл. п л. 2,2. Тираж 100. Заказ 421.

Типо! рафия Южно- Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) 346428. г Новочеркасск Ростовской обл . ул Просвещения, 132

Перечень принятых сокращений.

Введение.

1 Анализ работ, посвященных оценке сейсмостойкости технологических систем АЭС.

1.1 Землетрясения, их характеристики и антисейсмическое проектирование оборудования АЭС.

1.2 Анализ работ по расчету свободных колебаний оборудования.

1.3 Анализ современных методов расчетного исследования конструкций при воздействии внешних динамических факторов

1.4 Анализ работ по определению параметров сейсмических воздействий.

1.5 Анализ работ по расчетному обоснованию сейсмостойкости оборудования и трубопроводов АЭС.

1.6 Анализ работ посвященных расчетно-экспериментальному обоснованию сейсмостойкости оборудования АЭС.

2 Основные методы расчета на сейсмостойкость.

2.1 Основные характеристики сейсмических воздействий.

2.2 Статический метод.

2.3 Линейно-спектральный метод расчета.

2.4 Метод динамического анализа.

2.5 Сравнительный анализ результатов расчетов сейсмостойкости с применением ЛСМ и МДА.

3 Анализ действующих подходов к оценке сейсмостойкости технологических систем АЭС.

3.1 Нормативные подходы к обеспечению сейсмостойкости оборудования и трубопроводов АЭС.

3.2 Традиционные подходы к оценке сейсмостойкости технологических систем.

4 Оценка прочности трубопроводных систем при внешних динамических воздействиях.

4.1 Определение максимально допустимого расстояния между опорами.

4.2 Учет различных факторов, влияющих на сейсмостойкость трубопроводных систем.

4.3 Анализ результатов расчетных обоснований прочности трубопроводных проходок АЭС.

4.4 Верификация исходных данных для оценки сейсмостойкости трубопроводных систем.

4.5 Экспериментальные исследования влияния дефектов на характеристики собственных колебаний.

4.6 Диагностика состояния опорных конструкций трубопроводов

5 Особенности расчета элементов технологических систем.

5.1 Насосное оборудование.

5.2 Специальная трубопроводная арматура.

5.3 Корпусное оборудование, работающее под давлением.

5.4 Моделирование технологических систем, содержащих элементы с вращающимися механизмами.

5.5 Сравнительный анализ расчетных моделей оборудования при оценке его сейсмостойкости.

5.6 Оценка фактической сейсмостойкости технологических систем АЭС.

Актуальность работы:

Обеспечение надежной эксплуатации атомных станций, их безопасности для обслуживающего персонала и окружающей среды является чрезвычайно важной задачей. Отличительной особенностью этой проблемы является необходимость обеспечения не только прочности конструкций, но и гарантирование надежного функционирования всех систем, управляющих и осуществляющих контроль ядерного процесса. Жесткие требования по безопасности атомных станций (АЭС) должны выполняться в любых условиях, в том числе и в условиях сейсмического воздействия, что определяется надежностью работы систем и элементов. Поэтому, очевидно, что к сейсмостойкости АЭС, как к объектам чрезвычайно высокой потенциальной опасности, должны применяться строгие требования по обеспечению прочности не только строительных конструкций, но и недопущению выхода из строя и нарушений функционирования технологических систем важных для безопасности. В то же время требования безопасности не должны приводить к неоправданному повышению затрат на проведение сейсмозащитных мероприятий.

Построение расчетной модели является творческим процессом, связанным с компромиссным выбором между реалистичностью, излишней подробностью и необходимым минимумом, позволяющим с достаточной степенью точности описать реальную конструкцию. Совершенствование и усложнение расчетных моделей и методов расчета зачастую приводит к тому, что выполняющие расчеты специалисты становятся уверенными в качестве своих расчетных моделей настолько, что отвергают необходимость экспериментальной верификации результатов расчетов. Тем не менее, верификация полученных расчетных результатов при оценке прочности оборудования от воздействия внутренних нагружающих факторов (избыточное давление, температурные напряжения) с использованием 6 результатов гидравлических (пневматических) испытаний проводится обязательно. В то же время экспериментальная верификация корректности выполненных расчетных оценок сейсмостойкости технологических систем и их элементов, проводящаяся крайне редко, является весьма сложной задачей.

В этой связи автору представляется очевидной актуальность работы, посвященной совершенствованию методов оценки фактического уровня сейсмостойкости технологических систем на пусковых и действующих АЭС.

Целью диссертационной работы является повышение надежности АЭС путем создания новых методов оценки фактического состояния технологических систем АЭС для обеспечения прочности и работоспособности при воздействии внешних динамических факторов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: на основе анализа теоретических и экспериментальных исследований разработать методики оценки и учета взаимного влияния оборудования и присоединенных трубопроводов на характеристики собственных колебаний при анализе сейсмостойкости оборудования; на основе анализа теоретических и экспериментальных исследований разработать эффективную методику контроля состояния опорных конструкций трубопроводов; провести сравнительный анализ результатов расчетов на прочность при сейсмическом воздействии, полученных двумя различными методами: линейно-спектральным методом (ЛСМ) и методом динамического анализа (МДА); используя результаты анализа, сформулировать конкретные задачи и перспективные возможности совершенствования расчетно-экспериментальных исследований по оценке уровня фактической сейсмостойкости технологических систем АЭС; 7 расширить функции банка данных, содержащего результаты расчетно-экспериментальных исследований технологического оборудования АЭС создать банк данных расчетных моделей специальной трубопроводной арматуры АЭС.

Научная новизна: на основе анализа полученных расчетно-экспериментальных зависимостей влияния присоединенных трубопроводов на собственные частоты колебаний отдельных групп технологического оборудования АЭС, впервые, вместо детерминированных моделей, предложено на стадии проектных работ использовать параметрические расчетные модели оборудования, позволяющие учесть влияние присоединенных трубопроводов при проведении расчетов на внешние динамические воздействия; разработан не имеющий аналогов до настоящего времени метод динамической верификации состояния опорных конструкций технологических трубопроводов, позволяющий оценить не только качество расчетной схемы, но и впервые получить количественный критерий оценки состояния этих конструкций; разработана и запатентована новая методика позволяющая эффективно осуществлять периодический контроль состояния опорных конструкций трубопроводов, покрытых теплоизоляцией; разработана не имеющая аналогов методика создания расчетной модели для оценки напряженного состояния при воздействии внешних динамических факторов с применением современных программных средств, позволяющая с достаточной точностью воспроизвести жесткостные и диссипативные характеристики реальной конструкции; предложены принципиально новые подходы к проектированию сейсмостойкой специальной трубопроводной арматуры; 8 уточнен практический критерий по определению оптимального расстояния между опорами, позволяющий сократить время на проектирование трубопроводных систем; уточнен критерий вибрационной устойчивости технологических систем, содержащих устройства с вращающимися механизмами.

Степень достоверности результатов исследований подтверждается: применением современных, как оригинальных, так и традиционных методов постановки, проведения и обработки результатов исследований; корректным использованием математического и экспериментального моделирования процессов; положительными результатами практического использования разработанных предложений и рекомендаций.

Практическая значимость работы: разработан метод контроля состояния опорных конструкций трубопроводов, позволяющий оценить как качество выполненного монтажа и расчетных обоснований, так и текущее состояние опорных конструкций; предложен порядок работ по организации и применению на практике метода динамической верификации состояния опорных конструкций технологических трубопроводов для оценки качества монтажа и верификации расчетных схем; разработаны практические рекомендации по обеспечению динамической устойчивости устройств с вращающимися механизмами, включаемых в технологические системы АЭС, позволяющие избежать повышенных вибрационных нагрузок при рабочих условиях; предложены новые принципы проектирования сейсмостойкой трубопроводной арматуры АЭС, имеющей массивные приводы, 9 позволяющие создавать динамически устойчивую арматуру для широкого спектра внешних воздействий; на базе результатов расчетно-экспериментального обоснования насосных агрегатов, выпущенных в несейсмостойком исполнении, получено подтверждение их сейсмостойкости для конкретных условий установки; расширены функции банка эталонных спектров, позволяющего оперативно, путем сопоставления характеристик собственных колебаний оборудования, измеренных после определенного срока эксплуатации или прохождения внешнего воздействия, с имеющимися данными в банке, оценить наличие дефектов в опорных конструкциях испытанного оборудования; создан банк данных расчетных моделей специальной трубопроводной арматуры АЭС, позволяющий повысить корректность выполняемых расчетов на сейсмостойкость трубопроводных систем; для трубопроводных систем АЭС оценена степень влияния условий монтажа и протекания технологических процессов на характеристики собственных колебаний, позволяющая добиться существенного упрощения расчетных моделей без снижения достоверности получаемых результатов при выполнении расчетов на сейсмостойкость.

На защиту выносятся: методика создания параметрических расчетных моделей оборудования, позволяющая учесть влияние присоединенных трубопроводов при проведении расчетов на внешние динамические воздействия; методика контроля состояния опорных конструкций трубопроводов, включающая в себя оценку состояния этих конструкций как на этапе монтажа, так и в процессе эксплуатации; новые подходы к проектированию сейсмостойкой специальной трубопроводной арматуры;

10

•S методика создания расчетной модели с применением современных программных средств, позволяющая с требуемой точностью воспроизвести жесткостные и диссипативные характеристики реальной конструкции;

S результаты сравнительного анализа существующих методов расчетов на прочность при сейсмических воздействиях;

•S структура и функциональные возможности модернизированного банка данных эталонных спектров.

Реализация работы.

•S внедрена методика контроля опорных конструкций трубопроводов на ТГК-8 РАО ЕЭС России; разработан технический проект регулирующего вентиля С.КР 50-00-00-Э повышенной сейсмостойкости с использованием новых подходов, предложенных автором настоящей диссертации;

S выполнено расчетно-экспериментальное обоснование сейсмостойкости насосных агрегатов, выпущенных в несейсмостойком исполнении и входящих в состав системы пожаротушения на Волгодонской АЭС. Результаты работы позволили разрешить дальнейшую эксплуатацию этих агрегатов, исключив существенные затраты как на приобретение новых насосных агрегатов (более 13 млн. руб.), так и на их установку.

Апробация работы.

Отдельные результаты были защищены в кандидатской диссертации "Методы и результаты расчетного обоснования сейсмостойкости технологического оборудования АЭС" (г. Москва, ВНИИАМ, 2002 г.). Основные положения по отдельным результатам докторской диссертации докладывались и обсуждались на семинарах кафедры "Теплоэнергетических технологий и оборудования" ВИ ЮРГТУ (НПИ), на V Всероссийской научно-практ. конференции "Современные технологии в машиностроении" (г. Пенза, 2002г.), на VIII международной научно-техн. конференции "Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков" (г.

11

Пенза, 2003г.), на международных научных конференциях "Математические методы в технике и технологиях" (г. Ростов н/Д, 2003г., г. Кострома, 2004г., г. Казань, 2005г.), на 10й международной конференции "МЕСНА№КА-2005" (г. Каунас, 2005г.), международной научно-техн. конференции "Кибернетика и высокие технологии 21 века" (г. Воронеж, 2005 г.), на XII международной научно-техн. конференции "Машиностроение и техносфера XXI века" (г. Севастополь, 2005 г.), на V международной научно-техн. конференции "Повышение эффективности производства электроэнергии" (г. Новочеркасск, 2005г.).

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано более 30 печатных работ, в том числе 1 монография. Материалы, использованные в диссертации, опубликованы более, чем в 40 научно-технических отчетах ВЦ ВНИИАМ, отчете представительства ВНИИАМ в Иране (АЭС Бушер).

Структура диссертации.

Работа включает введение, пять глав и заключение. Общий объем диссертации - 254 страницы. Работа содержит 107 иллюстраций и 22 таблицы. Библиография включает 167 названий.

Заключение

В данной работе на базе совместного анализа выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана методология оценки фактического уровня сейсмостойкости технологических систем атомных стаций.

Показано, что для обеспечения выполнения условий сейсмостойкости технологических систем, необходимо проводить рассмотрение всей технологической системы целиком с учетом реальных взаимосвязей между элементами системы. Необходимо ввести в практику обязательные испытания на сейсмостойкость трубопроводных систем с целью проверки качества монтажа и правильности принятых расчетных схем. Для учета особенностей монтажа и условий крепления зачастую проще и дешевле провести экспериментальные исследования, чем выполнять сложные уточненные расчеты. Если исходные данные для выполнения оценок сейсмостойкости неполны (неизвестно место установки, трассировка присоединенных трубопроводов и т.д.) рекомендуется применять параметрические расчетные модели, а расчеты проводить ЛСМ. Необходимо к специальной трубопроводной арматуре, имеющей массивные приводы, применить подходы аналогичные существующим для оборудования, а именно - создавать арматуру, спроектированную в сейсмостойком исполнении, а не обеспечивать выполнение условия сейсмостойкости путем значительного повышения материалоемкости.

В ходе выполнения работы были уточнены критерий оптимального расстояния между опорами трубопровода и критерий вибрационной устойчивости технологической системы, содержащей элементы с вращающимися механизмами.

Основными научными задачами, по мнению автора, являются изучение и систематизация результатов влияния разнообразных дефектов в опорных конструкциях трубопроводов на их характеристики свободных

235 колебаний и получение зависимостей параметров демпфирования от разнообразных факторов (типа конструкции, уровня нагруженности и т.д.). Одной из важных задач, направленной на повышение уровня надежности атомных станций, является подготовка и внедрение нормативных документов, регламентирующих проведение расчетно-экспериментальных проверок сейсмостойкости оборудования й трубопроводов АЭС в условиях реального раскрепления. Расширение номенклатуры оборудования, внесенного в электронный банк данных эталонных спектров, позволит более корректно создавать расчетные модели оборудования и более качественно оценить степень влияния присоединенных трубопроводов на характеристики собственных колебаний оборудования. в рул о&а ен ие #

Перечень документов, включающих в себя расчетную оценку сейсмостойкости оборудования АЭС, выполненных под руководством Кравца С.Б. и лично им.

N п/п Наименование расчета Обозначение документа

1 2 3

1 Теплообменник 01200 М 3650.26.119 РР

2 Теплообменник охлаждения газодувки УНК САВП.01.06.000 РР1

3 Баллон САОР АКЦШ 28.035.00.000

Для Ростовской АЭС

4 Результаты испытаний на сейсмостойкость технологического оборудования реакторного отделения ЭБ1 РоАЭС (проверено 172 ед., выполнен 21 расчет) АКЦШ 96.253

5 Результаты испытаний на сейсмостойкость технологического оборудования спецкорпуса РоАЭС (проверено 58 ед., выполнено 13 расчетов) АКЦШ 96.252

6 Результаты испытаний на сейсмостойкость вентиляторного оборудования реакторного отделения ЭБ1 РоАЭС (проверено 39 ед., выполнено 8 расчетов) АКЦШ 96.255

7 Результаты испытаний на сейсмостойкость технологического оборудования резервных дизельно-генераторных станций ЭБ1 РоАЭС (проверено 92 ед., выполнено 7 расчетов) АКТ ЦП 96.246

1 2 3

8 Результаты испытаний на сейсмостойкость трубопроводной арматуры реакторного отделения ЭБ1 РоАЭС (проверено участков трубопроводов 279 ед., выполнено 33 расчета) АКЦШ 96.254

9 Насосы кабельных помещений САЭ АКЦШ 96.315

Для АЭС Индия

10 Шлюз основной АКЦШ 350.00.00.00.000 РР

11 Шлюз аварийный АКЦШ 351.00.00.00.000 РР

12 Фильтр — адсорбер системы очистки газов КРМ 27.6137 РР

13 Фильтр - контейнер АФК-1,0-1,0 26.6136 РР

14 Люки 1^-1,5/70x70 и 1^-1,5/100x100 АКЦТТТ 10.1.321.00.000 РР

Для Калининской АЭС

15 Проходки (34 расчета) АКЦШ 26.339.00.000 РР

16 Шлюз основной АКЦШ 26.344.00.000 РР

17 Шлюз аварийный АКЦШ 26.345.00.000 РР

18 Люк герметичный транспортного коридора АКЦШ 26.346.00.000 РР

Для Курской АЭС

19 Фильтр ионитный Ду 3000 АЭМ 129.00 РР

20 Фильтр ионитный Ду 3000 АЭМ 130.00 РР

21 Фильтр регенератор Ду 2000 АЭМ 131.00 РР

22 Фильтр намывной Ду 800 АЭМ 135.00 РР

23 Фильтр ионитный Ду 500 Ру 1 МПа АЭМ 139.00 РР

24 Монжюс У=3,2м3 АЭМ 145.00 РР

25 Фильтр смешанного действия Ду 2000 АЭМ 152.00 РР

26 Фильтр ионитный Ду 3000 АЭМ 155.00 РР

1 2 3

27 Фильтр ионитный Ду 3000 АЭМ 158.00 РР

28 Фильтр регенератор Ду 2000 АЭМ 159.00 РР

29 Аппарат емкостной ВЭЭ1-1, 0-1-К-03 АЭМ 107.00 РР

30 Фильтр ионитный Ду 2400 АЭМ 133.00 РР

31 Фильтр - ловушка Ду 600 АЭМ 134.00 РР

32 Аппарат выпарной АЭМ 142.00 РР

33 Доупариватель Б=25м АЭМ 143.00 РР

34 Конденсатор - дегазатор 15000 кг/час АЭМ 144.00 РР

35 Теплообменник АЭМ 146.00 РР

36 Аппарат емкостной ВЭЭ-10.1,0-1-К АЭМ 161.00 РР

37 Емкость 16м3 АЭМ 162.00 РР

38 Аппарат емкостной ВЭЭ-10.0,6-1-К АЭМ 163.00 РР

39 Аппарат емкостной ВЭЭ-2-6-1-К-01 АЭМ 164.00 РР

40 Насос ЦГК 6.3/20К-1.1-У2 АЭМ 141.00 РР

41 Насос Х100-60-250К-55 АЭМ 154.00 РР

42 Насос Х100-60-250К-СД АЭМ 165.00 РР

43 Бачок уравнительный АЭМ 169.00 РР

239

1. Экогеология России. Т. 1 .Европейская часть // Под редакцией Г.С.Вартаняна,- М.: Геоинформмарк, 2000. 300 с.

2. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир, 1985.

3. И.И. Голъденблат, Н.А.Николаенко, С.В.Поляков и др. Модели сейсмостойкости сооружений М.: Наука, 1979.- 252 с.

4. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учеб.пособ. в 3 т. Т. 1./ М.: Изд-во АСВ, 1995.- 320 с.

5. Рихтер Ч.Ф. Элементарная сейсмология, М.: ИЛ. 1963. - 281 с.

6. Вознесенский Е.А. Землетрясения и динамика грунтов// Соросовский образовательный журнал. 1998. -№2. - С.101-108.

7. Калиберда И. В. Оценка параметров внешних воздействий природного и техногенного происхождения. Безопасность объектов использования атомной энергии. М.: Логос, 2002.- 544с.

8. СНиП 11-7-81*. Строительство в сейсмических районах. М. Минстрой России, 1995.- 51с.

9. НП-031-01. Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций. М. 2002. -24с.

10. ПНАЭ Г-7-002-87. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. -М., Энергоатомиз-дат, 1989.- 528с.

11. Рассказовский В.Т., Алиев И.Х. Спектральные характеристики сейсмических воздействий// Сейсмические воздействия на гидротехнические и энергетические сооружения.- М.-.Наука, 1981.- С.41-55.

12. Бургман КН. Результаты обследования последствий землетрясений в Америке и Японии.- В сб. "Анализ последствий землетрясений в Америке и Японии" М., Госстрой СССР, ЦНИИСК, 1982.

13. Газлийское землетрясение 1976 г. Инженерный анализ последствий. -АН СССР- М., 1982.240

14. Поляков С.В. Последствия сильных землетрясений. М., Стройиздат, 1978.-312 с.

15. Айзенберг Я.М. Катастрофическое землетрясение в Иране 26.12.2003г. и некоторые его уроки//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. -2004. -№2.- С. 48-49.

16. Айзенберг Я.М. Два разрушительных землетрясения в Турции за три месяца 1999 г.//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. -2000. -№1.- С. 54-57.

17. Айзенберг Я.М. Землетрясение на Тайване 21 сентября 1999 г.//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. -2000. -№1.-С. 58-59.

18. Preliminary Report of Bam Earthquake December 26, 2003. BHRC, IRAN.

19. Правительственный Вестник. 1989.- №1.

20. ПНАЭ Г-01-011-97. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций. ОПБ-88/97. НП-001-97.- М., 1997 г., -40 с.

21. ИСО 6258. Атомные электростанции. Антисейсмическое проектирование. Международный стандарт. Рег.№ ИСО 6258-85.- 61с.

22. Саварский Е.Ф. Б.Б. Голицын и некоторые задачи современной сейсмологии//Изв. АН СССР. Геофиз. науки, -1963 №1.

23. Зюков П.К, Харчиан А.Х. Б.Б. Голицын как физик.- Сб."История и методология естественных наук", вып. 3, М., 1965.

24. Обручев В.А. Иван Васильевич Мушкетов.- в кн.: Люди русской науки. Геология. География, кн. 2, М., 1962.

25. Горшков ГЛ., Шенкарева Г.А. О корреляции сейсмических шкал.// Тр. Ин-та физики Земли, 1958 г., №1 (168).

26. Саварский Е.Ф., Кирнос Д.П. Элементы сейсмологии и сейсмометрии.- М., 1955.

27. Сейсмическое районирование СССР.- Сб., М., 1968.241

28. Карта сейсмического районирования СССР. С пояснительной запиской.» М., Наука, 1989.

29. Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации ОСР-97. - М., 1998г.

30. Аптикаев Ф.Ф. Картирование территорий в ожидаемых ускорениях грунта //Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. -2003. -№5.- С. 20-22.

31. Клячко М.А. Концепции приемлемого риска и сейсмические нормы// Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. -2004. -№1.-С. 25-28.

32. Клаф Р., Пензиен Дж. Динамика сооружений. -М., Стройиздат, 1979 -320 с.

33. Постное В А., Хархургш И.Я. Метод конечных элементов в расчетных судовых конструкциях. Л., Судостроение, 1974 - 342 с.

34. Метод суперэлементов в расчетных инженерных сооружениях. Под ред. В А. Постнова. JL, Судостроение, 1979 - 288 с.

35. Бидерман B.JI. Теория механических колебаний. М., Машиностроение, 1980 - 408 с.

36. Длугач М.И. К вопросу о решении задач устойчивости и колебаний упругих систем энергетическим методом.- В сб. трудов института строительной механики АН УССР, 1951 №15, с. 43-51.

37. Ильин М.М., Колесников КС., Саратов Ю.С. Теория колебаний. М.: Издательство МГТУ, 2003.- 272 с.

38. Ржаницьгн А.Р. Устойчивость равновесия упругих систем. М., Гос-техтеориздат, 1955 - 475 с.

39. Власов В.З. Тонкостенные упругие стержни.- М., Физматгиз, 1959 -507 с.

40. Кабулов В.К. К решению дифференциальных уравнений колебаний высоких балок методом Бубнова-Галеркина. Изв. АН УЗССР, Техн. науки, 1958-№6, с. 12-17.242

41. Болотин В. В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М., Стройиздат, 1982 - 350 с.

42. Безухое Н.И. Некоторые обобщения методов строительной механики в динамике сооружений. В сб. "Исследования по теории сооружений", М., Д., Гос. изд. строительной литературы, 1939 - №3, с.74-82.

43. Корноухое Н.В. Определение частот собственных колебаний свободных рамных систем по методу основных неизвестных.- Сб. научных докладов Киевского инж.-строит. ин-та, 1951 №19, с. 35-42.

44. Урбан И.В. Применение метода деформации в динамике конструкций. Труды МЭ МИИТ. Вып. 60, 1951 - с. 21-25.

45. Снитко Н.И. Метод перемещений колебаний любых незакрепленных рам при использовании кинематической цепи. В сб. "Исследования по теории сооружений", Вып. VI, М., Д., Гос. изд. литературы по строительству и архитектуре, 1954 - с. 7-18.

46. Гогенемзер К, Прагер В. Динамика сооружений. Д., М., ОНТИ. Главная редакция строит, литературы, 1936 - 243 с.

47. Сейсмическая шкала и методы оценки сейсмической интенсивности. -М. Наука. 1975.279 с.

48. Крамынин П.И., Штейнберг В.В. Параметры колебаний плотных грунтов при сильных землетрясениях. Сб. Инженерно-сейсмические проблемы. Вопросы инженерной сейсмологии. Вып. 18. М. Наука. 1976.

49. Рассказовский В.Г. Основы физических методов определения сейсмических воздействий. Ташкент. ФАИ. 1977. 159 с.

50. Сейсмостойкие сооружения и теория сейсмостойкости. М. Стройиздат. 1978. 320 с.

51. Кириллов А.П., Амбриашвили Ю.К, Сейсмостойкость атомных электростанций.- М. Энергоатомиздат. 1985. 185 с.

52. Поляков C.B. Сейсмостойкие конструкции зданий. М. Высшая школа. 1983. 304 с.243

53. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М. Наука. 1989. 432с.

54. Maxymoe Н.А., Стеколъников В.В. и др. Конструкции и методы расчета водо-водяных энергетических реакторов. -М. Наука. 1987. 231 с.

55. Пановко Я.Г., Губанова И.И. Устойчивость и колебания упругих систем. М. Наука. 1979. 384 с.

56. Каплан В.П. О диссипации при изучении процесса взаимодействия неразрезной балки с подвижной нагрузкой. Сб. "Механика материалов и транспортных конструкций". J1. 1980. С. 90-97.

57. Srihharn N., Mallir A. Numerical analysis of vibration of beam subjected to moving loads. Journal of Sound and vibration. 1979. 65(1). p. 147150.

58. Rakowski J. Drgania ukladu ciegnovo krotowego wywolane ruchomym obcigzenien. Archiwum inzynieru ladowej. 1981. torn 27. №4. s. 607620

59. Розин Л.А. Метод конечных элементов в применении к упругим системам.- М. Стройиздат. 1977. 128 с.

60. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М. Мир. 1979.392 с.

61. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М. Мир. 1975. 542 с.

62. Синщын А.П. Метод конечных элементов в динамике сооружений. -М. Стройиздат. 1978. 231 с.

63. MSC/PATRAN, Version 7.5. Release Guide. The MacNeal-Schwendler Corporation. Los Angeles, California, January 1998.

64. MSC/NASTRAN Advanced Dynamic Analysis. User's Guide, Version 70. The MacNeal-Schwendler Corporation. Los Angeles, California, June 1997.244

65. Бирбраер А.Н., Роледер А.Ю. и др. Методы и результаты расчетов строительных конструкций АЭС на особые динамические воздействия//Тяжелое машиностроение. 2000. №8. С. 15-22.

66. J. Lysmerv et al. SASSI A Computer System for Dynamic Soil-Structure Interaction Analysis. Report № UCB IGT/81-02, University of California, Berceley, 1981.

67. Тяпин А.Г. Опыт поверочных расчетов сооружений на сейсмостойкость //Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2003. №6.-С. 5-9.

68. Костарев В.В., Павлов Д.Ю. и др. Повышение динамической надежности и продление срока службы трубопроводов при использовании технологии высоковязкого демпфера// Тяжелое машиностроение. 2000. №8. С. 26-33.

69. Белостоцкий A.M. Программный комплекс СТАДИО для линейных и нелинейных статических и динамических расчетов пространственных комбинированных систем. Опыт разработки и эксплуатации и перспективы развития. Сб. научных трудов МГСУ, М., 1998, с.4-11.

70. Амбриашвили Ю.К., Ерусалимский Ю.З. Некоторые вопросы расчета конструкций и элементов атомных электростанций. М. Энергетическое строительство.№1.1978. С.60-69.

71. Бирбраер А.Н., Шулъман С.Г. Определение сейсмических нагрузок на оборудование АЭС. Л. Изв. ВНИИГ. т.131. 1979. С. 63-68.

72. Кириллов А.П. О назначении характеристик сейсмических воздействий для атомных станций. Сб. Сейсмические воздействия на гидротехнические и энергетические сооружения. М. Наука. 1980. С. 11-16.

73. Бирбраер А.Н. Расчет конструкций на сейсмостойкость. СП. Наука. 1998. 254 с.

74. Сувилова A.B. Способ моделирования расчетных сейсмических воздействий для крупных энергетических объектов. Гидротехническое строительство. 1982. №6. С. 16-19.245

75. Варпасуо П. Динамический анализ реакторного здания и расчет усилий амортизаторов тяжелого оборудования от сейсмических нагрузок Ляньюнганской АЭС. Тяжелое машиностроение. 2000. №8. С. 7-10.

76. Амбриашвши Ю.К. К вопросу выбора расчетных акселерограмм с учетом затрат на сейсмозащиту оборудования. Сб. Расчет сейсмостойкости энергетического оборудования. Тр. ЦКТИ. Л. Вып. 212. 1984. С. 34-40

77. Ветошкин В.А. Синтезированная модель сейсмического воздействия. Тр. ЦКТИ. Л. Вып. 212. 1984. С. 41-52.

78. Определение исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ. Руководство по безопасности. РБ-006-98.

79. Айзенберг Я.М., Залилов К.Ю. Методика генерирования расчетных ансамблей синтетических акселерограмм на основе региональной сейсмологической информации. В кн.: Детальные инженерно-сейсмологические исследования. М.: Наука, 1986.

80. Бугаев Е.Г. Оценка расчетного сейсмического воздействия заданной обеспеченности для особо ответственных объектов// Вопросы инженерной сейсмологии, 1984, вып. 25.

81. Аптикаев Ф.Ф., Эртелева О.О. Проектные и реальные спектры реакции: проблема точности задания сейсмических воздейст246вий//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2005. - №1.- С. 43-45.

82. Петренко A.B., Бирбраер А.Н. Проверка гипотезы о статистической независимости компонент поэтажных акселерограмм при сейсмическом воздействии//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2003. - №5.- С. 17-19.

83. Казновский С. П., Филиппов Г. А. "Проблема обеспечения сейсмостойкости энергетического оборудования АЭС и пути ее решения" // Энергомашиностроение. 1983. №8 С. 22-24.

84. Казновский С.П., Плясов A.C., Скубицкий JI.C., Рейнов A.M. "Средства антисейсмического раскрепления оборудования и трубопроводов АЭС" //Энергомашиностроение. 1987. - №9 - С.33-35.

85. Глебов В.П., Казновский С.П., Селезнев В.П., Смирнов Н.В. "Динамические опоры для антисейсмического раскрепления оборудования и трубопроводов АЭС" // Энергомашиностроение. 1983. - №8. - С.33-35.

86. Масопуст Р., Подроужек И. "Применение демпферов ГЕРБ для сейс-мозащиты трубопроводов и оборудования АЭС в ЧССР" // Энергомашиностроение. 1989. - №8. - С.36-38.

87. Donovan N.C., Bornsteen А.Е. Uncertainties in Seismic Risk Procedures// Journal of the Geotechnical Engineering Divisions. 1978. V. 104 №7. P. 869-887.

88. Ветошкин B.A., Щукин А.Ю. Исследование сейсмостойкости оборудования 1 контура АЭС с водо-водяными реакторами // Энергомашиностроение. 1983. - №8. - С.26-27.

89. Ветошкин В.А., Костарев В.В. Методические вопросы расчета сейсмостойкости энергооборудования// Энергомашиностроение. 1987. №8. - С.41-44.i 247

90. Ветошкин В.A., Kocmapee B.B. Сравнительные расчеты на сейсмостойкость тестовых моделей энергооборудования// Энергомашиностроение. 1988. - №8. - С.20-21.

91. Ветошкин В.А., Kocmapee В.В., Щукин А.Ю. Вопросы практического использования современных методов расчета энергооборудования на сейсмостойкость// Сб. Расчет сейсмостойкости энергетического оборудования. Тр. ЦКТИ. Л. 1984. - Вып. 212. С. 3-13.

92. Кириллов А.П., Амбриашвили Ю.К., Лукин В.В., Пискарев В.В. Обеспечение сейсмостойкости АЭС// Энергомашиностроение. -1986. №8.- С.29-31.

93. Авдеев В.И., Базилевский C.B., Панасенко H.H. и др. Расчетное обоснование сейсмостойкости оборудования АЭС// Энергомашиностроение. -1987. №9. - С.19-23.

94. Авдеев В.И., Соколов A.A., Гребенников В.Н., Пухов В.Г. Исследование прочности элементов оборудования АЭС при воздействии эксплуатационных нагрузок// Энергомашиностроение. 1988. - №8. - С.21-25.

95. Kocmapee B.B. Сейсмостойкость турбоагрегатов АЭС// Тр. ЦКТИ. Л.- 1984.-Вып. 212. С. 82-88.

96. Бирбраер А.Н., Шульман С.Г. Оценка надежности оборудования АЭС в рамках линейно-спектральной теории сейсмостойкости// Тр. ЦКТИ. Л. 1984. - Вып. 212. С. 26-33.

97. Пискарев В.В., Павлов Д.Ю., Захаров В.А., Морозов Э.А. Расчетно-экспериментальное обоснование сейсмостойкости оборудования АЭС// Энергомашиностроение. 1987. - №9. - С.23-26.

98. Казновский С.П., Калиберда КВ., Бугаев Е.Г. и др. Некоторые итоги обеспечения сейсмостойкости АЭС в России//Вестник Госатомнадзора России. 2004. - №2. - С.7-15.

99. Белостоцкий A.M., Камзолкин В.Л., Punn Н.Е., Юдин В.М. "Расчетно-экспериментальное исследование сейсмостойкости емкостных аппаратов АЭС" // Энергомашиностроение. 1983. - №8. - С.28-30.248

100. Григорьев В.А., Дранченко Б.Н., Шарый Н.В. и dp. "Расчетное и экспериментальное обоснование сейсмостойкости оборудования АЭС"// Энергомашиностроение. 1988. - №8. - С.27-30.

101. Шарый Н.В., Юременко В.П., Ушаков Ю.А. "Проблемы расчета ВКУ ВВЭР на сейсмические воздействия"// Энергомашиностроение. -1989. №8. - С.38-39.

102. Зацепина Г.И., Шарый Н.В. "Практика расчетного определения сейсмических нагрузок на оборудование и трубопроводы АЭС с ВВЭР"// Тр. ЦКТИ. Л. 1984. - Вып. 212. - С. 14-21.

103. Катона Т., Тури П., Раткаи Ш. "Предварительные исследования сейсмостойкости на АЭС "Пакш"// Энергомашиностроение. 1989.-№8. - С.34-36.

104. Пискарев В.В., Пискарев В.В. "Оценка сейсмостойкости энергообъектов АО "Кубаньэнерго'7/ Тяжелое машиностроение. -2000. №8. - С. 11-15.

105. Есъман В.И., Ефремов А.И., Мнацаканян B.JI. и др. "Методы моделирования и результаты модельных исследований сейсмостойкости оборудования АЭС"// Энергомашиностроение. 1987. - №9. - С.29-32.

106. Авдеев В.И., Ефремов А.И., Керимбаев С.Д., Кравченко Н.В. "Исследование динамических характеристик теплообменного оборудования"// Энергомашиностроение. 1986. - №8. - С.34-37.

107. Есъман В.И., Ефремов А.И., Керимбаев С.Д. "Сейсмические испытания модели охладителя протечек АЭС" // Энергомашиностроение. -1983. №8. - С.ЗО-ЗЗ.

108. Казновский С.П., Едиткин Э.Р. Опыт проверки и обеспечения сейсмостойкости энергетического оборудования АЭС в составе станционных систем // Тр. ЦКТИ. Л. 1984. - Вып. 212. - С. 105-108.

109. Казновский СЛ. Направление и состояние исследований сейсмостойкости энергетического оборудования и пароводяной арматуры АЭС и249

110. ACT. Сб. "Обеспечение сейсмостойкости атомных станций".-М.: Наука, 1987. -С.81-96.

111. Казновский С.П., Чеченов Х.Д., Казновский П. С. Систематизация и обобщение причин нарушения сейсмостойкости технологического оборудования АЭС и методов ее обеспечения// Тяжелое машиностроение. 2000. - №8. - С. 23-26.

112. Чеченов Х.Д. Резонансный метод испытания на сейсмостойкость энергетического оборудования АЭС// Энергомашиностроение. 1986. -№8. - С.37-39.

113. Есъман В.К, Ефремов А.И., Кравченко Н.В., Керимбаев С Д. К оценке динамических характеристик и сейсмостойкости энергетического оборудования// Тр. ЦКТИ, Л. 1984. - Вып. 212. - С. 109-113.

114. Х.Д. Чеченов, Х.У. Суюмбаев. Дискретный мониторинг больших технических систем// Тяжелое машиностроение. 1996. - №8. - С.38-39.

115. П8.Едиткин Э.Р., Чеченов ХД. Динамические испытания оборудования на строящихся и действующих АЭС// Энергомашиностроение. 1987.-№9.-С.32-33.250

116. Чеченов Х.Д., Едиткин Э.Р. Области использования резонансного метода определения динамических характеристик оборудования АЭС// Энергомашиностроение. 1988. - №8. - С.25-27.

117. ПНАЭ Г-5-006-87. Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций. М., 1987.

118. Сейсмостойкое строительство зданий. Учеб.пособие для вузов// Под ред. В.И. Корчинского. М.:Высшая школа, 1971.- 320 с.

119. РД-10-249-98. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды. М., 1999 г.- 227 с.

120. Strength analysis ofKWU supports and suspensions of air-ducts at seismic impact as per the requirements of safety standards.-ETS. 1 .CLK.VNAM.02.UV.2295., Bushehr., 2001, 103 p.

121. Бирбраер A.H., Шульман С.Г. Прочность и надежность конструкций АЭС при особых динамических воздействиях. М.: Энергоатомиздат, 1989.-304 с.

122. ANSYS. Theory Reference. Release 5.61 Edited by P. Kohnke. 1999., 1286 p.

123. Bathe K.J. Finite element procedures in engineering analysis. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1982.

124. Zienkiewicz O.C. Finite element method. McGraw-Hill Company, London, 1977.

125. Суюмбаев Х.У., Кравец С.Б. Проведение динамических расчетов на прочность технологического оборудования с учетом влияния сил трения // Препринт 001 -2002.-Нальчик, КБГУ, 2002.- 5 с.

126. ОТТ-87. Арматура для оборудования и трубопроводов АЭС. Общие технические требования. М., 2000.

127. Суюмбаев X. У., Кравец С.Б. Определение сейсмостойкости трубопроводов в системе с опорными конструкциями первого энергоблока Ростовской АЭС// Препринт 002-2002.-Нальчик, КБГУ, 2002.- 6 с.

128. Кравец С.Б. Анализ сейсмостойкости технологического оборудования в системе с опорными конструкциями и оборудованием первого энергоблока Ростовской АЭС//Тяжелое машиностроение. -2002.- №7.-С.34-35.

129. Никитина И.К. Справочник по трубопроводам тепловых электростанций. -М.: Энергоатомиздат, 1983 176 с.

130. Писаренко Г. С. и др. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наукова думка, 1988 786 с.

131. Кириллов А.П., Амбриашвили Ю.К., Калиберда И.В. Расчет трубопроводов АЭС на сейсмостойкость// Энергетическое строительство. -1982. №6.- С.66-68.

132. Кириллов А.П., Амбриашвили Ю.К, Калиберда И.В. Расчет трубопроводов АЭС на сейсмостойкость// Энергетическое строительство. -1982.-№6.-С.66-68.

133. Авдеев В.И., Базилевский C.B., Панасенко H.H. и др. Расчетное обоснование сейсмостойкости оборудования АЭС// Энергомашиностроение. 1987. - №9.- С. 19-23.252

134. Костовецкий Д.Л.,Рейнов А.М. Алгоритм программ расчета трубопроводов с учетом сейсмических воздействий // Тр. ЦКТИ. J1. 1984. -Вып. 212.-С. 97-101.

135. Зверьков Б.В., Костовецкий Д.Л., Кац Ш.Н. и др. Расчет и конструирование трубопроводов: Справочное пособие. -JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979 246 с.

136. ПНАЭ Г-7-008-89. Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок.

137. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. М.-1996.

138. ОСТ 108.275.24-80. Опоры и подвески трубопроводов электростанций.

139. Кравец С.Б. Определение нагрузок на патрубки при проектировании водоподготовительного энергетического оборудования // Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки-2005.-Спецвыпуск, -С.57-60.

140. Кравец С. Б. Оценка сейсмостойкости технологических систем атомных станций. М.: Энергоатомиздат, 2005.- 170 с.

141. Хенли Д., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска // Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1984. 528 с.

142. Кравец С.Б. Метод проверки опорных конструкций эксплуатируемых трубопроводов// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки.-2005.-Спецвыпуск, С.61-62.

143. Кравец С.Б., Буеров В.Н. Диагностика состояния опорных конструкций динамически нагруженных трубопроводов// Электрические станции. 2005. - №7. - С. 24-25.

144. Матвеев В.В. Демпфирование колебаний деформируемых тел. Киев: Наук, думка, 1985.-264с.

145. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов: Справочник. Киев: Наук, думка, 1971.-375 с.253

146. Генкин М.Д., Русаков A.M., Яблонский B.B. Электродинамические вибраторы. М.: Машиностроение, 1975.-98 с.

147. Методика расчета сейсмостойкости насосного оборудования, предназначенного для работы на атомных электростанциях. -М., 1976.

148. Кравец С.Б., Кузин CA., Волков A.B. Оценка сейсмостойкости насосных агрегатов атомных станций в условиях реального раскрепления// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки.-2004.-Приложение №9, -С. 64-68.

149. Кравец С.Б., Кузин С.А. Практические подходы к обеспечению сейсмостойкости насосных агрегатов// Электрические станции. -2005. -№6.-С. 32-33.

150. Kravets S., Subbotovsky V., Ilyina Y. Methods for decrease of dynamic loading of processing system pumping units// ISSN 1392-1207. MECHANIKA. -2005. -№3(53).- p. 39-43.

151. НП-ХХХ-05.Трубопроводная арматура для атомных станций. Общие технические требования проект.

152. Кравец С.Б. Новые подходы к созданию сейсмостойкой специальной трубопроводной арматуры АЭС //Электрические станции. -2005. -№9. С.5-7.

153. Кравец С.Б. Антисейсмические опоры для специальной трубопроводной арматуры АЭС// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки.-2004.-Приложение №9, -С. 64-68.

154. Программа расчета динамики и прочности конструкций, механизмов и приводов «Зенит -95». Версия 6.4. НТП «ДИП», Санкт254

155. Петербург, 2004г. Регистрационный номер паспорта аттестации ПС № 148 от 20.02.03.

156. Kaznovsky P., Kravets S., Valov V. Peculiarities of design model formation at dynamic analysis of equipment//MECHAMKA-2005. Proceedings of the 10th international conférence. Kaunas, April 7-8, 2005., p. 383-388.

157. Томас Коннолли, Каролин Бегг. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика// М.: Вильяме, 2000

158. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В. Н. Челомей (пред.).-М.: Машиностроение, 1978-Т.1. Колебания линейных систем. / Под ред. В. В. Болотина. 1978. 352 с.

159. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иоселевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979. - 702 с.

160. Казновский С.П., Чеченов Х.Д., Казновский П. С. и др. Расчетно-экспериментальный метод диагностики сейсмостойкости оборудования, установленного на АЭС// Тяжелое машиностроение. 2000. -№8. - С. 5-6.