Calculated Determination of the Seismic Resistance of Nuclear Power Plant Equipment
An algorithm to confirm the seismic resistance of equipment by a calculation method is proposed, and the limits of its application are determined. A mathematical model of the equipment is developed, and an example of the determination of natural frequencies and stresses for a three-dimensional struc...
Saved in:
| Date: | 2021 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English Ukrainian |
| Published: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2021
|
| Online Access: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/235463 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Energy Technologies & Resource Saving |
Institution
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-235463 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2021-07-01T07:22:50Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Пальков, С. А. Пальков, И. А. |
| spellingShingle |
Пальков, С. А. Пальков, И. А. Calculated Determination of the Seismic Resistance of Nuclear Power Plant Equipment |
| author_facet |
Пальков, С. А. Пальков, И. А. |
| author_sort |
Пальков, С. А. |
| title |
Calculated Determination of the Seismic Resistance of Nuclear Power Plant Equipment |
| title_short |
Calculated Determination of the Seismic Resistance of Nuclear Power Plant Equipment |
| title_full |
Calculated Determination of the Seismic Resistance of Nuclear Power Plant Equipment |
| title_fullStr |
Calculated Determination of the Seismic Resistance of Nuclear Power Plant Equipment |
| title_full_unstemmed |
Calculated Determination of the Seismic Resistance of Nuclear Power Plant Equipment |
| title_sort |
calculated determination of the seismic resistance of nuclear power plant equipment |
| title_alt |
Расчетное определение сейсмостойкости оборудования атомных электростанций Розрахункове визначення сейсмостійкості обладнання атомних електростанцій |
| description |
An algorithm to confirm the seismic resistance of equipment by a calculation method is proposed, and the limits of its application are determined. A mathematical model of the equipment is developed, and an example of the determination of natural frequencies and stresses for a three-dimensional structure is given. Two main types of calculation were used – static and dynamic. In the static calculation, the stress-strain state of a structure was determined. The values of the obtained stresses were compared with the allowable ones for the materials used, on the basis of which conclusions were made about the strength of the structure under seismic effects. The dynamic calculation resulted in the determination of the rigidity of the structure. The comparison of the stress values obtained for this equipment allowed us to make a conclusion regarding its resistance to seismic effects. The seismic resistance of the equipment was estimated on the example of the K-1000-60 / 1500 steam turbine condenser, and calculated at a seismic intensity of 6 points on the MSK-64 seismic intensity scale. In the course of solving this problem, results of the stress distribution in the housing and other structural elements of the condenser due to the action of combined normal operation and design-basis seismic loads were obtained. The seismic resistance of the equipment was calculated using the finite element method. This allowed us to present a solid body in the form of a set of individual finite elements that interact with each other in a finite number of nodal points. To these points are applied some interaction forces that characterize the influence of the distributed internal stresses applied along the real boundaries of adjacent elements. To perform such a calculation in CAD modeling software, a three-dimensional model was created. The obtained geometric model was imported into the software package, which significantly reduced complexity. The use of the calculation method allows us to significantly reduce the amount of testing when confirming the seismic resistance of equipment. Results of the assessment of the spatial complex stress state of the steam turbine condenser design due to the action of combined normal operation and design-basis seismic loads are obtained. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/235463 |
| work_keys_str_mv |
AT palʹkovsa calculateddeterminationoftheseismicresistanceofnuclearpowerplantequipment AT palʹkovia calculateddeterminationoftheseismicresistanceofnuclearpowerplantequipment AT palʹkovsa rasčetnoeopredeleniesejsmostojkostioborudovaniâatomnyhélektrostancij AT palʹkovia rasčetnoeopredeleniesejsmostojkostioborudovaniâatomnyhélektrostancij AT palʹkovsa rozrahunkoveviznačennâsejsmostíjkostíobladnannâatomnihelektrostancíj AT palʹkovia rozrahunkoveviznačennâsejsmostíjkostíobladnannâatomnihelektrostancíj |
| first_indexed |
2025-07-17T12:02:31Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:02:31Z |
| _version_ |
1850411790849015808 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-2354632021-07-01T07:22:50Z Calculated Determination of the Seismic Resistance of Nuclear Power Plant Equipment Расчетное определение сейсмостойкости оборудования атомных электростанций Розрахункове визначення сейсмостійкості обладнання атомних електростанцій Пальков, С. А. Пальков, И. А. An algorithm to confirm the seismic resistance of equipment by a calculation method is proposed, and the limits of its application are determined. A mathematical model of the equipment is developed, and an example of the determination of natural frequencies and stresses for a three-dimensional structure is given. Two main types of calculation were used – static and dynamic. In the static calculation, the stress-strain state of a structure was determined. The values of the obtained stresses were compared with the allowable ones for the materials used, on the basis of which conclusions were made about the strength of the structure under seismic effects. The dynamic calculation resulted in the determination of the rigidity of the structure. The comparison of the stress values obtained for this equipment allowed us to make a conclusion regarding its resistance to seismic effects. The seismic resistance of the equipment was estimated on the example of the K-1000-60 / 1500 steam turbine condenser, and calculated at a seismic intensity of 6 points on the MSK-64 seismic intensity scale. In the course of solving this problem, results of the stress distribution in the housing and other structural elements of the condenser due to the action of combined normal operation and design-basis seismic loads were obtained. The seismic resistance of the equipment was calculated using the finite element method. This allowed us to present a solid body in the form of a set of individual finite elements that interact with each other in a finite number of nodal points. To these points are applied some interaction forces that characterize the influence of the distributed internal stresses applied along the real boundaries of adjacent elements. To perform such a calculation in CAD modeling software, a three-dimensional model was created. The obtained geometric model was imported into the software package, which significantly reduced complexity. The use of the calculation method allows us to significantly reduce the amount of testing when confirming the seismic resistance of equipment. Results of the assessment of the spatial complex stress state of the steam turbine condenser design due to the action of combined normal operation and design-basis seismic loads are obtained. Предложен алгоритм подтверждения сейсмостойкости оборудования расчетным методом и определены границы его применения. Разработана математическая модель оборудования и приведен пример определения собственных частот и напряжений в конструкции в трехмерной постановке. Использованы два основных типа расчета – статический и динамический. В статическом расчете определялось напряженно-деформированное состояние конструкции. Проведено сравнение значений полученных напряжений с допустимыми для применяемых материалов, на основании чего были сделаны выводы о прочности конструкции при сейсмическом воздействии. Результатом динамического расчета стало определение жесткости конструкции. Сравнение полученных значений напряжений с допустимыми для данного оборудования позволило сделать вывод о его устойчивости к сейсмическому воздействию. Оценка сейсмостойкости выполнена на примере конденсатора паровой турбины К-1000-60/1500. Расчет на сейсмостойкость указанного оборудования выполнен при интенсивности сейсмического воздействия 6 баллов по шкале MSK-64. В ходе решения поставленной задачи получены результаты распределения напряжений в корпусе и других элементах конструкции конденсатора от действия нагрузок при нормальной эксплуатации и проектном землетрясении. Расчет оборудования на сейсмостойкость выполнен с помощью метода конечных элементов. Это позволило представить сплошное тело в виде совокупности отдельных конечных элементов, взаимодействующих между собой в конечном числе узловых точек. К этим точкам прикладываются некоторые усилия взаимодействия, характеризующие влияние распределенных внутренних напряжений, действующих вдоль реальных границ смежных элементов. Для проведения такого расчета в пакете CAD моделирования создана трехмерная модель. Полученная геометрическая модель импортирована в программный комплекс, что позволило существенно сократить трудоемкость. Применение расчетного метода позволяет значительно снизить объем испытаний при подтверждении сейсмостойкости оборудования. Получены результаты пространственного сложного напряженного состояния конструкции конденсатора паровой турбины от действия нагрузок во время нормальной эксплуатации и проектного землетрясения. Запропоновано алгоритм підтвердження сейсмостійкості обладнання розрахунковим методом і визначено межі його застосування. Розроблено математичну модель обладнання і наведено приклад визначення власних частот та напружень в конструкції в тривимірній постановці. Використано два основних типи розрахунку – статичний і динамічний. У статичному розрахунку визначався напружено-деформований стан конструкції. Проведено порівняння значень отриманих напружень з допустимими для застосовуваних матеріалів, на підставі чого було зроблено висновки щодо міцності конструкції при сейсмічному впливі. Результатом динамічного розрахунку стало визначення жорсткості конструкції. Порівняння отриманих значень напружень з допустимими для даного обладнання дозволило зробити висновок щодо його стійкості до сейсмічного впливу. Оцінку сейсмостійкості виконано на прикладі конденсатора парової турбіни К-1000-60/1500. Розрахунок на сейсмостійкість вказаного обладнання виконано при інтенсивності сейсмічного впливу 6 балів за шкалою MSK-64. В ході розв’язання поставленої задачі отримано результати розподілу напружень в корпусі та інших елементах конструкції конденсатора від дії навантажень під час нормальної експлуатації та проектного землетрусу. Розрахунок обладнання на сейсмостійкість виконано за допомогою методу скінченних елементів. Це дозволило подати суцільне тіло у вигляді сукупності окремих скінченних елементів, що взаємодіють між собою в скінченному числі вузлових точок. До цих точок прикладаються деякі зусилля взаємодії, що характеризують вплив розподілених внутрішніх напружень, прикладених уздовж реальних границь суміжних елементів. Для проведення такого розрахунку в пакеті CAD моделювання створено тривимірну модель. Отриману геометричну модель імпортовано в програмний комплекс, що дозволило істотно скоротити трудомісткість. Застосування розрахункового методу дозволяє значно знизити обсяг випробувань при підтвердженні сейсмостійкості обладнання. Отримано результати просторового складного напруженого стану конструкції конденсатора парової турбіни від дії під час нормальної експлуатації та проектного землетрусу. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2021-07-01 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/235463 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 24 No. 2 (2021); 24-36 Проблемы машиностроения; Том 24 № 2 (2021); 24-36 Проблеми машинобудування; Том 24 № 2 (2021); 24-36 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/235463/234097 https://journals.uran.ua/jme/article/view/235463/234098 Copyright (c) 2021 С. А. Пальков, И. А. Пальков http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |