人员闸门辅助支撑设计研究.pdf
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1、581Jun.2023Nuclear Science and Engineering2023年6 月No.3Vol.43工程核科学与第3期第43卷人员闸门辅助支撑设计研究沈勇坚,沈睿,刘建文,黄然(上海核工程研究设计院股份有限公司,上海,2 0 0 2 33)摘要:为改善人员闸门安装部位的受力状态,提高人员闸门安装结构的可靠性,本研究通过设计一种辅助支撑结构,对人员闸门悬臂端提供额外的支撑。辅助支撑设计中考虑了补偿人员闸门安装位置的相对位移,不会对人员闸门产生不必要的外力;并对是否增加辅助支撑人员闸门安装部位的受力状态进行建模分析比对。分析结果表明,在增加了辅助支撑后,可有效改善人员闸门安装部
2、位的受力状态。因此,本文研究的人员闸门辅助支撑结构设计是有效可行的,并且在满足操作性的同时还有效改善了人员闸门安装部位的受力状态。关键词:人员闸门;辅助支撑;设备安装中图分类号:TL48文章标志码:A文章编号:0 2 58-0 9 18(2 0 2 3)0 3-0 58 1-0 6The Design Study of the Auxiliary Support for the Personnel AirlockSHEN Yongjian,SHEN Rui,LIU Jianwen,HUANG Ran(Shanghai Nuclear Engineering Research and Desig
3、n Institute Co.,LTD,Shanghai 200233,China)Abstract:In order to improve the stress state and the reliability of the personnel airlockinstallation part,an auxiliary support was designed to provide additional support under thecantilever end of personnel airlock.In the design of the auxiliary support,th
4、e relativedisplacement of the installation part of the personnel airlock,the auxiliary support didntimpose additional force on the personnel airlock.The stress analysis for the installation of thepersonnel airlock was performed by modeling.The result of the analysis showed that the stressstate of th
5、e installation part of the personnel airlock was effectively improved after theauxiliary support was added.Therefore,the design of the auxiliary support is feasible,it caneffectively improve the stress state of the installation part of the personnel airlock whenmeeting the operational requirements.K
6、ey words:Personnel airlock;Auxiliary support;Equipment installation收稿日期:2 0 2 2-0 6-18作者简介:沈勇坚(19 8 0 一),男,浙江东阳人,高级工程师,硕士研究生,现从事核电站非标设备设计方面研究582人员闸门是核电厂安全壳压力边界的组成部分,主要功能是供人员和小型设备在反应堆运行或热停堆时通过1。在核电厂反应堆正常运行期间及基准事故工况期间,应能确保安全壳压力边界该部位的完整性和密封性;在严重事故工况时,应能确保安全壳压力边界该部位的密封性。AP1000核电厂采用内层带椭球形封头的圆柱形钢制安全壳,外层为钢
7、筋混凝土屏蔽构筑物2 。设置两个人员闸门,分为上部人员闸门和下部人员闸门。人员闸门本体一端与预埋套筒焊接,预埋套筒通过补强插板与钢制安全壳焊接固定;另一端布置在辅助厂房内,未与楼板接触,如图1所示。钢安全壳屏蔽厂房人员闸门补强插板辅助厂房楼板图1人员闸门安装图Fig.1The installation drawing of thepersonnel airlock人员闸门采用类似悬臂梁的安装形式经过分析是满足设计需求的。利用ANSYS有限元软件3 分别建立人员闸门、插板和部分安全壳作为分析对象。根据安全壳人员闸门设计要求给出的各种工况下的载荷和载荷组合,对安全壳人员闸门进行应力分析计算4,并根
8、据ASMEB&PVCNE分卷5 对应力计算结果评定,结果表明安全壳人员闸门能够满足ASMENE分卷中对各种设计工况使用限制下的要求。但人员闸门设备整体重量约30 t在自重工况下,人员闸门悬臂端的垂直位移为-4.2 mm,如图2 所示。NNODALSOLUTIONSTEP-=1SUB-4TIME-1UYMIDDLERSYS-ODMX=4.389SMN-4.173SMX=138839UROTCPNFORNMOMRFORRMOMACEL-4.1733.694-3.215-2.736-2.257-1.778-1.298.819.363.340262.138839图2自重工况位移分析Fig.2The d
9、isplacement analysis under the dead weight人员闸门作为核二级设备,在一般情况下,不会进行人员闸门的更换,主要是对人员闸门进行日常的运行维护;虽然人员闸门类似悬臂梁的安装形式满足使用需求;但出于设计优化性能研究的目的,本文开展了设置辅助支撑的设计研究,将人员闸门安装方式从悬臂梁形式调整为类似简支梁形式,为人员闸门悬臂端提供额外的支撑,改善人员闸门及钢安全壳连接处在各类工况下的受力状况,使人员闸门的安装和固定更为牢靠。1辅助支撑设计需求1.1相对位移要求人员闸门一端与钢安全壳固定,一端布置在辅助厂房,但未与辅助厂房固定,位置如图3所示。安全壳侧人员闸门辅助
10、厂房侧图3人员闸门安装位置图Fig.3The location drawing of the personnel airlock583由于辅助厂房与钢安全壳之间是相对独立的,因此在各类工况下存在相对位移。较大的相对位移出现在竖直方向上,位于人员闸门悬臂端的A点竖向最大位移为2 2 mm;位于正下方楼面上的 B点的竖向最大位移 7 mm。如图 4所示。钢安全壳屏蔽厂房辅助厂房楼板图4相对位移指示点Fig.4The relative displacement indicator point辅助支撑应考虑辅助厂房与钢安全壳厂房之间的相对位移,在保持支撑的同时,能有效补偿相对位移,不会产生不必要的外力
11、,对钢安全壳产生负面影响。1.2载荷需求人员闸门悬臂端在地震工况下的反力约为2105N:该反力作为辅助支撑的计算载荷。如图5所示。ANNODALSOLUTIONSTEP-7SUB-1UYMIDDLERSYS-ODMX=13.817SMX-6.00301.3342.6684.0025.336.6670412.0013.3354.6696.003图5悬臂端反力分析Fig.5The reaction force of the cantilever end1.3操作需求人员闸门安装位置空间有限,为了满足辅助支撑后续的检修维护需求;辅助支撑在结构上应满足在一定空间内的操作要求,同时还需要在后续对易损部件
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