以某核電工程核安全級柴油發(fā)電機組在 地震模擬振動(dòng)臺上的抗震試驗為例,試驗內容分為兩個(gè)部分。一是發(fā)電機組結構的動(dòng)力特性試驗,用自噪聲隨機波沿X(南北向)、Y(東西向)、Z三個(gè)方向分別進(jìn)行連續激振,測定發(fā)電機組結構三個(gè)方向的自振頻率以及阻尼比。二是發(fā)電機組抗震性能考核試驗,抗震性能考核試驗由5次OBE(運行基準地震)和一次SSE(安全停堆地震)地震波激振組成。地震考核試驗采用的反應譜為柴油發(fā)電機組機房標高為0.0m樓層的加速度反應譜對X、Y和Z三方向輸入的波形適當放大10%,以保證臺面實(shí)際波形包絡(luò )試驗要求的反應譜。OBE人工地震波采用的是阻尼比ξ=2%的反應譜,加速度幅值為生成地震波的0.65倍的人工地震波。SSE人工地震波則直接采用阻尼比ξ=4%的反應譜所生成的人工地震波。試驗時(shí)向三根優(yōu)選軸同時(shí)輸入激勵波,人工地震波應有6個(gè)強周期波。人造地震加速度時(shí)程應在包括樓板反應譜的整個(gè)頻段為0.5~34Hz,持續時(shí)間為3。如果5Hz以下沒(méi)有共振點(diǎn),則要求響應譜在3.5Hz以上被包絡(luò )。
一、試驗步驟
(1)設備的安裝
安全級應急發(fā)電機組樣機的底座和配套集成的控制柜和開(kāi)關(guān)柜分別通過(guò)連接鋼板,用螺栓固定在模擬地震振動(dòng)臺上。安全級應急發(fā)電機組樣機及控制安裝(參見(jiàn)圖9-14)。
(2)傳感器測點(diǎn)布置
安全級應急發(fā)電機組樣機上布置有10個(gè)三方向的加速度測點(diǎn),共30個(gè)加速度計和3個(gè)單向變測點(diǎn),共3個(gè)應變計。其中,對于加速度測點(diǎn),水箱頂部的A1測點(diǎn)X、Y、Z向分別是1、1.3通道;柴油機飛輪上方的A2測點(diǎn)X、Y、Z向分別是4、5、6通道;柴油機機體上部的A3測點(diǎn)X、Y、Z向分別是7、8、9通道;控制屏拉器上部的A4測點(diǎn)X、Y、Z向分別是10、11、12通道;控制屏頂部的AS測點(diǎn)X、Y、Z別是13、14、15通道;發(fā)電機后端中部的A6測點(diǎn)X、Y、Z向分別是16、17、18通道;根部的A7測點(diǎn)X、Y、Z向分別是19、20、21通道;開(kāi)關(guān)柜頂部的A8測點(diǎn)X、Y、Z向分別是22、、23、24通道;開(kāi)關(guān)安裝板上面的A9測點(diǎn)X、Y、Z向分別是25、26、27通道;振上的A1到分別是28、29、30通道。對于應變測點(diǎn),控制屏根部的S點(diǎn)是1通道;機組根部的S2測點(diǎn)是2通道;開(kāi)關(guān)安裝板上面的S3測點(diǎn)是3通道。測點(diǎn)布置當(參見(jiàn)圖9-15)。
(3)臺面輸入波形
用自噪聲隨機波激振測自振頻率。自噪聲激振輸入分別以X、Y、Z3個(gè)方向輸人,頻率范圍為0.5~50Hz,激振幅值為0.2gg。為得到較高精度的測量值,激振持續時(shí)間為180s。聲信號經(jīng)處理得到試件結構的自振特性。
對振動(dòng)合合面輸人的地震波是按照業(yè)主提供的抗震試驗程序中的反應譜生成的。按要求OBE和SSE的反應譜應取所給不同阻尼比值的反應譜并乘以適當的系數。其中,OBE為所給幅值x0.65,取阻尼比為2%的反應譜來(lái)生成;SSE為所給譜幅值x1,取阻尼比4%的反譜來(lái)生成。人造地震加速度時(shí)程應包括樓板反應譜的整個(gè)頻段0.5~34Hz,持續時(shí)間為30s。
(4)試驗順序
Y、Z三個(gè)方向分別以0.1~50Hz自噪聲隨機波輸入,振動(dòng)持續時(shí)間為180s,幅值為0.2g,測量被測設備的自振頻率及阻尼比。
1)第一次OBE地震考核試驗;
2)第二次OBE地震考核試驗;
3)第三次OBE地震考核試驗;
4)第四次OBE地震考核試驗;
5)第五次OBE地震考核試驗,空載啟動(dòng)發(fā)電機組;
6)第一次SSE地震考核試驗,空載啟動(dòng)發(fā)電機組;
被測發(fā)電機組在空載啟動(dòng)時(shí)須檢測其電氣性能。
二、試驗合格判斷
所進(jìn)行試驗的發(fā)電機組設備在人工地震振動(dòng)過(guò)程中應處于良好的可運行狀態(tài),其結構連接件無(wú)松動(dòng)脫落,各焊接部位牢固無(wú)裂紋。試驗樣機無(wú)漏油、漏水漏氣,電氣線(xiàn)路布線(xiàn)整齊,連接性能良好。
在第五次OBE和第一次SSE地震考核試驗時(shí)對發(fā)電機組進(jìn)行空載啟動(dòng)。發(fā)電機組啟動(dòng)時(shí),監測發(fā)電機組的電壓、頻率等運行參數,發(fā)電機組應在規定時(shí)間內建立穩定的電壓和頻率。
抗震試驗結束后必須對機組進(jìn)行最終檢驗,應對設備的外型、結構和功能進(jìn)行測試和檢查,并與試驗前的基準數據相比,以證明設備在地震后的完整性、功能性和可運行性,必要時(shí)可拆卸檢查。
安全級柴油發(fā)電機組的抗震試驗受到振動(dòng)臺設備能力的限制,目前只能做2000kW以下功率段機組的試驗,2000kW以上功率段機組的抗震鑒定只能通過(guò)分析計算來(lái)進(jìn)行,但分析計算的軟件必須是可靠的,有足夠的精確度的,且得到有關(guān)核安全監管部門(mén)的認可。
地震模擬振動(dòng)臺上的抗震試驗為破壞性試驗,經(jīng)過(guò)抗震試驗的設備一般不應作為產(chǎn)品安裝于核電站,除非能證明由于抗震鑒定試驗所帶來(lái)的累計的應力循環(huán)所引起的疲勞不會(huì )使設備降級,影響其履行安全功能的能力。
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