Расчет трубопроводов в APM WinMachine
Трубопроводы АЭС
Расчет трубопроводов проводился по заказу филиала ОАО «Концерн Росэнергоатом» «Балаковская атомная станция».
Расчет систем трубопроводов АЭС производится в соответствии с требованиями:
- ПНАЭ Г-7-002-86 «Нормы расчёта на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок»;
- РД ЭО 1.1.2.05.0330-2012 «Руководство по расчёту на прочность оборудования и тру-бопроводов реакторных установок РБМК, ВВЭР и ЭПГ на стации эксплуатации, включая экс-плуатацию за пределами проектного срока службы»;
- ПНАЭ Г-7-008-89 «Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок».
В рамках поверочного расчёта, необходимо выполнить следующие виды расчётов:
- расчёт на статическую прочность;
- расчёт на циклическую прочность;
- расчёт на сейсмические воздействия.
Расчет трубопроводов выполнялся в программном комплексе APM WinMachine. При построении использовался особый вид стержневых элементов – труба (Pipe). В качестве свойств данный элемент позволяет задавать плотность внутренней среды и материала изоляции, толщину слоя изоляции и допустимую коррозию, в качестве нагрузки – внутреннее или внешнее давление.
Расчетная модель
При построении расчётной модели трубопровода использовался конечный элемент «Pipe».
Силовые граничные условия задаются в виде:
- собственного веса трубопровода;
- внутреннего давления;
- температуры по длине трубопровода.
Кинематические граничные условия задаются в виде следующих типов опор, размещённых в соответствии с исполнительными схемами, предоставленными Заказчиком:
- жёсткие опоры (исключают все перемещения и углы поворота сечения трубопровода);
- неподвижные опоры (исключают все перемещения сечения трубопровода);
- направляющие опоры (исключает вертикальное перемещение и перемещение перпендикулярное направлению трубопровода);
- скользящие опоры (исключают вертикальное перемещение сечения трубопровода).
Геометрические характеристики сечений трубопровода задаются в соответствии с чертежами, предоставленными Заказчиком.
Клапаны, вентили, задвижки задаются с помощью специальной команды – трубопроводная арматура.
Результаты расчета
Анализ статической прочности по группам категорий напряжений (σ)1 и (σ)2 выполняется для элементов трубопровода, нагруженных внутренним давлением и собственным весом. При проверке статической прочности по группам категорий напряжений (σ)RK учитываются размахи напряжений от внутреннего давления, собственного веса и температурные напряжения.
При расчете циклической прочности учитывались все возможные расчетные режимы. Количество циклов за определенный срок эксплуатации предоставлен Заказчиком.
Сейсмические нагрузки определялись с использованием обобщённых спектров ответа. Расчёт на сейсмические воздействия проводился линейно-спектральным методом.
Итоги выполненного проекта
Напряжения в трубопроводах не превышают допускаемые. Таким образом, условия статической прочности трубопроводов выполняются в соответствии с требованиями ПНАЭ Г-7-002-86.
Из результатов расчётов получаем, что максимальное накопленное усталостное повреждение в трубопроводах не превышает допускаемых значений.
Прочность при сейсмических воздействиях обеспечена согласно ПНАЭ Г-7-002-86.
Полученные результаты показывают, что система выполнения комплексного инженерного анализа механического оборудования и конструкций APM WinMachine может применяться для расчетов трубопроводов.
