核电厂循环水过滤系统鼓型旋转滤网齿条固定结构力学性能分析方法

核电厂循环水过滤系统鼓型旋转滤网齿条固定结构力学性能分析方法

谢明希

（苏州热工研究院有限公司，广东 深圳， 518038）

【摘要】循环水过滤系统及设备对核电厂安全稳定运行起到重要作用，保证对核电厂安全相关的重要厂用水系统介质进行过滤。 某核电厂例行巡视发现，循环水过滤系统关键设备旋转滤网固定齿条用环形槽钢支架腐蚀加速，有影响滤网正常运行风险。本文通过阐述鼓型滤网结构及功能，结合系统运行工况，提供一种设备现状分析的方法。

【关键词】循环水过滤 旋转滤网 腐蚀 力学。

【中图分类号】A

1 引言

某核电厂两台百万千瓦级全速机（3000rpm），其循环水过滤系统主要设备包括：旋转滤网（CFI031/032TF）、粗滤栅（CFI001-004GG）、水闸门（CFI001-004BU）、固定式拦污栅及垃圾耙斗（CFI011DG-014DG）及配套的阴极保护系统设备等。核电厂三回路重要设备循环水泵通过专用取水装置直接取用经过旋转滤网过滤的海水，因此旋转滤网的正常运行对于保证电厂可靠冷源意义重大。

日常巡视发现，发现1号机组CFI031TF 固定齿条用中间环形槽钢支架（center ring）腐蚀加速。其表面防腐层出现较多的鼓泡，且多处防腐层已脱落；部分支撑架上有深坑、穿孔及大面积金属被腐蚀掉的现象，支架几何结构发生改变将影响其整体力学性能，需要及时更换合适的结构件并评估其可行性，在更换备件前需要对现状进行状态评估确定整体检修急迫程度。

2 环形槽钢支架

中间环形槽钢支架（center ring）的主要作用是用于固定旋转滤网的齿条，同时与外侧支架（outer ring）一起将中旋转滤网的20 根主横梁（horizontal arm）和20 根副横梁   (intermediatehorizontal arm)箍成一个整体，以提高整个鼓骨架的刚度和强度，防止骨架结构发生变形及径向跳动值超差。中间环形支架主要承受力的传递如下：滤网支撑 主、次横梁中间、外侧环形支撑。另外，旋转滤网按RCC—M3 级设计制造，此支撑杆件属于LS 级，还要承受可能出现的地震载荷以及在地震出现时水晃动产生的荷载。由此可见，在整个骨架结构中中间环形槽钢起到了相当大的作用，如果中间环形槽钢失效，其他支撑件的受力情况也会改变，有可能超出原始设计值，造成其他支撑件的受损，最终导致设备丧失其原有功能。

3 腐蚀现状下支架力学性能分析

经现场勘察实测，环形槽钢上翼板由于腐蚀出现了部分脱落的现象，平均脱落宽度约20mm，槽型截面几何特征已偏离原设计尺寸，需结合实地侧量尺寸复算新的截面特性，从而评估中间环形槽钢在实际运行环境下的力学性能。

3.1 截面几何性质

中间环形槽钢支架是背靠背双拼槽钢结构，依据单根槽钢实测截面尺寸计算双拼槽钢截面相对结构质心位置确定的X、Y轴的剪切面积、惯性矩

表1 双拼槽钢截面几何性质

3.2 静载分析

依据从核电厂获取的原始文件（内部文件编码PLX33300003B07A45GN），静载下最大受力及材料力学性能可作为已知条件，列举如表2：

表2 静载受力及材料力学性能指标

结合表1、表2的计算输入，中间环形槽钢支架实际结构和静载工况下力学性能指标计算如表3：

因此，组合工况下，构件最大轴力和弯矩处强度都小于1，因此该结构在静载作用下是可以满足受力要求的。

3.3 地震载荷分析

与静载分析方法相同，依据从核电厂获取的原始文件(内部编码PLX33300003B07A45GN)，地震载荷下最大受力及材料力学性能可作为已知条件，如下：

表4 静载受力及材料力学性能指标

结合表1、表4的计算输入，中间环形槽钢支架实际结构和地震工况下力学性能指标计算如下：

因此，在组合工况下，构件最大轴力和弯矩处强度都小于1，地震工况下是能满足规范要求的

4现状计算结果分析

从计算结果所知，鼓网中间环形槽钢上翼板宽度减少20mm时，其结构能够承受厂家原始计算报告中所提供的静载和地震载荷，满足设计规范的要求。上述计算过程提供了一种对于腐蚀后特殊结构力学性能的计算思路和方法，依据计算结果，旋转滤网中间固定齿条用环形槽钢受力状态暂时在可接受范围内，但是现场环境及介质状态在未来可能造成腐蚀恶化，在具备备件整体更换条件后，应采取措施暂时停运设备，更换全新备件，以保证旋转滤网的长期稳定运行。

5 结语

   本文从简述循环水过滤系统（CFI）功能，分析旋转滤网在保障核电厂冷源重要性作为输入，通过分析旋转滤网设备结构及固定齿条用环形槽钢的几何特性、材质及设备受力对设备部件的受腐蚀状态，计算静载和地震两类载荷工况下被腐蚀结构的力学性能。计算结论可用于评估设备当前安全状态及安排后续整体部件更换排期提供参考，也为后续核电厂同类结构部件的力学性能分析方法及思路提供了参考。

【参考文献】

【1】British Standard. Structural use of steelwork in building[J] Part 3 .2001.

【2】李进军(编译) 英国钢结构规范BS5950第三部分 热轧钢简支和连续结构设计介绍（Ⅲ） [M].同济大学.

【3】广东核电培训中心 900MW压水堆核电站系统与设备（下册）[M] 北京原子能出版社，2005.03.

【4】岭澳核电有限公司PLX33300003B07A45GN GENERAL DESIGN CALCULATION NOTES.