Анализ статической прочности теплообменника аварийного расхолаживания с использованием проектного значения затяга шпилек фланцевых соединений

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2020.03.037
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 23, № 3, 2020 (сентябрь)
Страницы 37–45

 

Автор

Т. В. Пирогов, ГП «Государственный научно-инженерный центр систем контроля и аварийного реагирования» (04213, Украина, г. Киев, пр. Героев Сталинграда, 64/56), e-mail: t.v.pirogov@gmail.com, ORCID: 0000-0002-0877-1251

 

Аннотация

Анализ проектного расчета прочности теплообменника аварийного расхолаживания 08.8111.335 СБ (ТОАР) выявил ряд отклонений от требований действующих нормативных документов Украины в атомной энергетике, в частности, к ним относится отсутствие сведений по расчету статической прочности элементов фланцевых соединений теплообменника и превышение значений допустимых напряжений в шпильках. В данной статье описана математическая модель расчета термонапряженного состояния ТОАР, которая использовалась для моделирования его работы в условиях нормальной эксплуатации. С использованием описанных уравнений трехмерной теории упругости выполнен ряд компьютерных расчетов процессов деформирования рассматриваемого теплообменника. Данные расчеты проведены с целью анализа прочности ТОАР и его элементов фланцевых соединений в частности, а также выполнены с использованием метода конечных элементов. Приведены результаты расчетов статической прочности ТОАР, выполненных с использованием общей конечноэлементной модели теплообменника, включающий все основные его элементы. Дополнительно разработаны отдельные конечноэлементные модели элементов фланцевых соединений Дн2130 и Дн2080 ТОАР, на основе которых выполнены расчеты их статической прочности. В результате проведенных расчетов прочности основных элементов ТОАР сделан вывод, что действующие напряжения по рассмотренным группам категорий приведенных напряжений в расчетных зонах конструкции теплообменника не превышают допустимых значений, соответственно – условия статической прочности выполняются. Учитывая симметрию фланцевых соединений теплообменника, для их расчета на статическую прочность использовались конечноэлементные модели полупериода одного болтового сцепления. Основными граничными условиями для всех расчетов были: сила затяга шпилек, давление и температура рабочей среды. Расчет статической прочности элементов фланцевого соединения Дн2130 и Дн2080, с использованием проектного значения силы предварительного затяга шпилек, показал, что условия статической прочности не выполняются для рассматриваемых групп категорий приведенных напряжений.

 

Ключевые слова: теплообменник аварийного расхолаживания, продление срока эксплуатации, расчетное обоснование безопасной эксплуатации, оценка технического состояния, термонапряженное состояние теплообменника, метод конечных элементов.

 

Литература

  1. НП 306.2.099-2004 Загальні вимоги до продовження експлуатації енергоблоків АЕС у понадпроектний строк за результатами здійснення періодичної переоцінки безпеки. К.: НАЕК «Енергоатом», 2004. 16 с.
  2. ПЛ-Д.0.03.126-10. Положение о порядке продления срока эксплуатации оборудования систем, важных для безопасности. Киев: НАЕК «Энергоатом», 2010. 34 с.
  3. Пирогов Т. В., Інюшев В. В., Куров В. О., Колядюк А. С. Аналіз проектних розрахунків на міцність теплообмінника аварійного розхолоджування на відповідність вимогам діючих нормативних документів в атомній енергетиці. Ядерна енергетика та довкілля. 2020. № 2 (17). С. 30–38. https://doi.org/10.31717/2311-8253.20.2.4.
  4. Малыгина Ю. В., Ковалев А. В., Семыкина Т. Д. Теория упругости. Воронеж: Издат. дом Воронеж. ун-та, 2016. 25 с.
  5. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: пер с англ. М.: Мир, 1975. 541 с.
  6. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчёта на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Энергоатомиздат, 1989. 525 с.
  7. 61409 РРI. Теплообменник аварийного расхолаживания. Расчет на прочность. М.: Всесоюз. науч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-т атом. энерг. машиностроения, 1982. 70 с.
  8. 08.8111.335 ИЭ. Теплообменник аварийного расхолаживания. Инструкция по эксплуатации. М.: Всесоюз. науч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-т атом.энерг. машиностроения 1982. 19 с.

 

Поступила в редакцию 12 мая 2020 г.

Принята в печать