Evaluation Method and Application of Seismic Acceleration Response Amplification Factor of Line-Mounted Equipment in Nuclear Power Plants
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摘要: 为了方便快捷地确定核电厂管线上设备的地震载荷，基于弹簧-质量模型、管线与安装于管线上的刚性设备的关系，提出了评估管线对设备的地震加速度响应放大系数的方法，以及该评估方法在确定设备抗震鉴定地震输入方面的应用方法，并通过有限元模型对该评估方法和应用予以了验证。结果表明，该评估方法在确定管线上设备抗震鉴定地震输入方面提供了易于操作又不至于太过保守而降低经济性的可行的应用办法。Abstract: In order to fast evaluate the seismic load on line-mounted equipment of nuclear power plant, based on the spring-mass models, and the relationship between the piping and line-mounted rigid equipment, a method of obtaining the amplification factor of the seismic acceleration response of equipment and its applications in obtaining seismic input for anti-seismic qualification of equipment are proposed. And furthermore, the method and its applications are verified by using finite element analysis. The result shows this evaluation method provides a feasible application method which is easy to operate without being too conservative and reducing economy in determining the seismic input for anti-seismic qualification of line-mounted equipment.
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Key words:
- Seismic qualification /
- Seismic input /
- Response /
- Amplification factor
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图 1 管线-设备耦合系统两自由度弹簧-质量模型
m 1、 k 1、 x 1—设备的质量、刚度和相对于地面的位移； m 2、 k 2、 x 2—管线的质量、刚度和相对于地面的位移； x g—地震作用下地面的位移
Figure 1. Two Degree-of-freedom Spring-Mass Model for Piping-Equipment Coupling System
图 2 设备单自由度弹簧-质量模型
x 3—质量块（代表设备）相对于地面的位移
Figure 2. Spring-Mass Model for Single Degree-of-Freedom of Equipment
图 3 在
$ {\kern 1pt} {n_3} \leqslant 10 $ 的范围内$ {\kern 1pt} {r_{{\text{a}}1}} $ 随n1、n3的变化规律Figure 3.
$ {\kern 1pt} {r_{{\text{a}}1}} $ Varies with n1 and n3 in the Range of$ {\kern 1pt} {n_3} \leqslant 10 $ 
图 4 在
$ {\kern 1pt} {n_3} \leqslant 10 $ 的范围内$ {\kern 1pt} {r_{{\text{a}}2}} $ 随n1、n3的变化规律Figure 4.
$ {\kern 1pt} {r_{{\text{a}}2}} $ Varies with n1 and n3 in the Range of$ {\kern 1pt} {n_3} \leqslant 10 $ 
图 5 在
$ {\kern 1pt} {n_3} \leqslant 0.1 $ 的范围内$ {\kern 1pt} {r_{{\text{a}}1}} $ 随n1、n3的变化规律Figure 5.
$ {\kern 1pt} {r_{{\text{a}}1}} $ Varies with n1 and n3 in the Range of$ {\kern 1pt} {n_3} \leqslant 0.1 $ 
图 6 在
$ {\kern 1pt} {n_3} \leqslant 0.1 $ 的范围内$ {\kern 1pt} {r_{{\text{a}}2}} $ 随n1、n3的变化规律Figure 6.
$ {\kern 1pt} {r_{{\text{a}}2}} $ Varies with n1 and n3 in the Range of$ {\kern 1pt} {n_3} \leqslant 0.1 $ 表 1 楼层反应谱
Table 1. Floor Response Spectrum
频率/Hz 0.35 0.71 1.932 2.28 5.959 7.653 7.979 加速度/g 0.10475 0.195 0.6225 0.6365 1.742 1.742 1.577 频率/Hz 8.319 8.67 11.1 14.3 22.6 38.9 50 加速度/g 1.5705 1.5885 1.5885 0.6735 0.3341 0.2424 0.2424 
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表 2 计算结果
Table 2. Calculation Results
$ {\kern 1pt} {n_1} $ $ {\kern 1pt} {n_3} $ $ {\kern 1pt} {\omega _1}/(2{\text{π )}} $① $ {S_{{\text{a}}2}} $ $ {S_{\text{a}}} $ γ $ {\gamma _{{\text{true}}}} $ 107.27 0.004 5337 0.3893 0.2424 1.61 1.24 注：①$ {\kern 1pt} {\omega _1}/(2{\text{π )}} $ 为由设备固有频率计算的自然频率
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