通过抗震试验,测定安全级柴发机组的自振频率、振型、阻尼等振动数据和地震反应,考核柴油发电机组的刚度(变形)、强度和位移,验证柴发在地震载荷的用途下能否正常工作,保持其完整性和可运行性,以履行柴油发电机组安全作用。康明斯公司在本文以某核电工程核安全级柴油发电机组在地震模拟振动台上的抗震试验为例,简要推荐核安全级柴油发电机组抗震试验对策。
核级柴油发电机组的详细作用是当核电厂正常电力提供产生意外故障时,对整个核电厂应急供电,使反应堆保持在安全状态。当产生地震时,应急机组应在规定期限内迅速起动,短时间内达到额定转速和电压,并接受相应的负荷。这就要求应急机组具有良好的抗震性能和快速起动能力。
本试验按照经国家核安全局批准的《安全级应急柴发机组样机抗震试验程序》所规定的内容进行。试验程序所引用文件有:
核级柴发机组装置属核安全3级,抗震1A类装置,根据相关规范要求,该装备必须进行抗震检测。对机械设备既可以通过试验法进行抗震鉴定,也可以通过剖析法来进行抗震检查。通过试验来进行抗震检测是非常直观的,也是国内一直用于检测复杂核设备抗震性能的策略。但该方法不但耗费巨大的人力物力,而且周期长。日本多渡津工程研究所从1987—1991年利用超大型地震台进行了1100 MW核电厂应急机组地震考核。随着计算机辅助工程的发展,国外已经开始采用数值模拟手段来对复杂核装置的抗震性能进行检验。法国SACM公司用解析步骤对应急机组进行了抗震性能检测。我国已投入运转的核反应堆中,早期大都采用抗震试验(如HTR-10),随着探求作业的深入,近年来越来越多的是通过分析途径进行柴油发电机组的抗震鉴定(如CARR),并得到了相关部门的认可柴发机组抗震鉴定试验标准。
安全级柴发机组是一个非常复杂的系统,对应急机组进行抗震解析的最终目的是为安全评定提供该装置在设定地震载荷功能下的组成完整性和可运转性的资料黑龙江康明斯发电机。本文选型典型装备的柴油机、发电机、公用底座、增压器以及连接螺栓进行抗震分析。试验内容分为两个部分。
用自噪声随机波沿X(南北向)、Y(东西向)、Z三个方向分别进行持续激振,检测发电机组构造三个方向的自振频率以及阻尼比。
抗震性能考核试验由5次OBE(运行基准地震)和一次SSE(安全停堆地震)地震波激振构成。
地震考核试验采用的反应谱为柴油发电机组机房标高为0.0m楼层的加速度反应谱对X
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、Y和Z三方向输入的波形适当放大10%昆明康明斯发电机,以保证台面实际波形包络试验要求的反应谱。OBE人工地震波采用的是阻尼比ξ=2%的反应谱南宁康明斯发电机,加转速幅值为生成地震波的0.65倍的人工地震波。SSE人工地震波则直接采用阻尼比ξ=4%的反应谱所生成的人工地震波。试验时向三根优选轴同时输入激励波,人工地震波应有6个强周期波。人造地震加转速时程应在包括楼板反应谱的整个频段为0.5~34Hz,连续时间为30s。如果5Hz以下没有共振点,则要求响应谱在3.5Hz以上被包络。
安全级应急发电机组样机的底座和配套集成的控制柜和开关柜分别通过连接钢板成都康明斯发电机,用螺栓固定在模拟地震震动台上。安全级应急发电机组样机及控制柜和开关柜安装。
安全级应急发电机组样机上布置有10个三方向的加速度测点,共30个加速度计和3个单向应变测点,共3个应变计。柴油发电机组测点布局图(参见图3)。
A1-水箱顶部;A2-柴油机飞轮上方; A3-柴油机机体上部;A4广州康明斯发电机、A5-控制 ;A10-震动台台面上; A6-发电机后端中部; A7、A8-开关柜顶部; A9-开关装配板上面 ; S1、S2、S3-开关安装板上面
用自噪音随机波激振测自振频率内江康明斯发电机。自噪音激振输入分别以X、Y、Z3个方向输入,频率范围为0.5~50Hz,激振幅值为0.2g。为得到过高精度的测量。