Аналіз статичної міцності теплообмінника аварійного розхолоджування з використанням проектного значення затягу шпильок фланцевих з’єднань

Автор

Т. В. Пирогов, ДП «Державний науково-інженерний центр систем контролю та аварійного реагування» (04213, м. Київ, пр. Героїв Сталінграду, 64/56), e-mail: t.v.pirogov@gmail.com, ORCID: 0000-0002-0877-1251

Анотація

Аналіз проектного розрахунку міцності теплообмінника аварійного розхолоджування 08.8111.335 СБ (ТОАР) виявив низку відхилень від вимог чинних нормативних документів України в атомній енергетиці, зокрема, до них належить відсутність відомостей щодо розрахунку статичної міцності елементів фланцевих з’єднань теплообмінника та перевищення значень допустимих напружень у шпильках. У цій статті описано математичну модель розрахунку термонапруженого стану ТОАР, за допомогою якої виконано моделювання його роботи в умовах нормальної експлуатації. З використанням описаних рівнянь тривимірної теорії пружності виконано ряд комп’ютерних розрахунків процесів деформування розглянутого теплообмінника. Такі розрахунки проведені з метою аналізу міцності ТОАР та його елементів фланцевих з’єднань, зокрема, та виконані з використанням методу скінченних елементів. Наведено результати розрахунків статичної міцності ТОАР, виконаних з використанням загальної скінченноелементної моделі теплообмінника, що включає усі основні його елементи. Додатково розроблено окремі скінченноелементні моделі елементів фланцевих з’єднань Дн2130 та Дн2080 ТОАР, на основі яких виконано розрахунки їх статичної міцності. В результаті проведених розрахунків міцності основних елементів ТОАР зроблено висновок, що діючі напруження за розглянутими групами категорій наведених напружень в розрахункових зонах конструкції теплообмінника не перевищують допустимих значень, відповідно, умови статичної міцності виконуються. Враховуючи симетрію фланцевих з’єднань теплообмінника, для їх розрахунку на статичну міцність використовувались скінченноелементні моделі напівперіоду одного болтового зчеплення. Основними граничними умовами для всіх розрахунків були: сила затягнення шпильок, тиск та температура робочого середовища. Розрахунок статичної міцності елементів фланцевих з’єднань Дн2130 та Дн2080, з використанням проектного значення сили попереднього затягнення шпильок, показав, що умови статичної міцності не виконуються для розглянутих груп категорій наведених напружень.

Ключові слова: теплообмінник аварійного розхолоджування, продовження терміну експлуатації, розрахункове обґрунтування безпечної експлуатації, оцінка технічного стану, термонапружений стан теплообмінника, метод скінченних елементів.

Повний текст: завантажити PDF

Література

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.

Надійшла до редакції 12 травня 2020 р.