AI25-1.055鼓风机抗震分析和评定

　　AI25~1.055鼓风机抗震分析和评定许静，孙磊，李锡华（中国核动力研究设计院，四川成都610041）055鼓风机进行抗震分析，并根据EJ/T1116―2000〈核设施通风空调和气体处理系统机械设备设计规范》对计算结果进行强度评定。结055鼓风机满足规范的要求。

　　055鼓风机；抗震分析；强度评定应陕西鼓风机（集团）有限公司的要求，对该公司设计制造的AI25>1.055鼓风机进行抗震分析和评定。采用有限元分析方法，应用ANSYS软件计算该鼓风机的固有频率；然后，采用谱分析的方法计算该设备地震响应，并在自重和内压共同作用下计算应力和变形；后，根据《核设施通风空调和气体处理系统机械设备设计规范〉》1116―2000）对计算结果进行强度评定。

　　1分析模型11结构概述AI2-1.055鼓风机为离心式风机，安全等级为LS级，抗震类别为1A类，工作压力为5500Pa.该鼓风机主要由机壳（QT50-7）、叶轮（00Cr19Ni10）、底座体（Q345C）和电机等部件组成。电机质量170kg，通过4个M16螺栓与连接挡板连接。叶轮由轮盘、轮盖、叶片和轴套组成，通过轴套和轴与电机连接，大外径575m，叶片厚0003m.AI25>1.055鼓风机尺寸为长宽高=1. 1m，总质量626kg.风机通过4个M16螺栓固定在地面上。

　　1.2力学模型分析系统采用壳单元（SHELL63）、体单元（SOLID95）和集中质量单元（MASS21）建立有限元模型。机壳、叶轮和底座体采用壳单元模拟，这是本工作的重点分析部件；电机采用体单元模拟，在4个连接螺栓位置与连接挡板耦合。

　　其他非重点分析的部件，如接线盒，采用集中质量单元模拟，将质量施加在连接法兰上。有限元模型及x、y、z坐标方向示于。

　　13边界条件AI2-1.055鼓风机通过4个M16螺栓固定在地面上，所以，边界条件为约束4个螺栓对应的节点。

　　1.4材料特性分析模型共有4种材料，其力学特性列于表1.表中，材料的许用应力S 2/3Sy，1/4xSu），其中，Sy为材料的屈服强度值，Su为材料的抗拉强度值。

　　2载荷条件1重力AI2-1.055鼓风机受到的重力通过在垂直方向（z向）输入重力加速度9 81m/s2而施加。

　　2地震载荷计算输入的楼板谱由技术规格书121提供。SL1（阻尼比2）和SL2地震反应谱（阻尼比4）列于表2.SL1地震的大地面加速度为0075g，SL2地震为015g. 3内压1.055鼓风机的风压为5500Pa.表1材料的力学特性材料频率/x Hz向加速度/ Hzy向加速度/（ms-2）频率/zHz（向加速度/根据《核设施通风空调和气体处理系统机2.4载荷组合共有两种载荷组合方式，分别对应于运行工况和事故工况（表3）。其中为工作压力；DW为重力；SL1表示厂房运行基准地震；SL2表示极限安全地震。

　　表3载荷组合工况载荷组合工况载荷组合运行工况事故工况阶次频率/Hz阶次频率/Hz148在B、D使用等级下的应力限值列于表4.底座螺栓的材料是35CrMo钢，螺栓许用应力限值根据ASME规范I卷NI-3324 6以及附录I-1335得到（表5）。

　　表4许用应力限值工况许用应力限值/MPa表5螺栓许用应力限值工况应力分类应力限制/MPa工况剪应力（fv）F注：Ftb为许用拉应力；Fvb为许用剪应力根据《核设施通风空调和气体处理系统机B、D使用等级下的允许变形列于表6.表中，dmax为设备不会丧失其预定功能所能承受的大变形，本工作中，为设备间小间隙。

　　表6变形限值使用等级变形限制使用等级变形限制4计算结果及评定41模态分析结果AI2-1.055鼓风机模态分析结果列于表7.第1阶x方向参与质量大；第4阶y方向参与质量大；第7阶z方向参与质量大。

　　4.2谱分析结果应力分析结果及评定根据技术规格书，分别输入SL1和SL2两种地震楼板谱。将x、和z3个方向的计算结果用平方和的平方根（SRSS）方法进行组合，再加上自重和内压，应力计算结果列于表8.表8大应力响应工况大薄膜应力/MPa大薄膜加弯曲应力/MPa运行工况事故工况运行工况下，大薄膜应力出现在底座体支撑板上，为9.46MPa　　事故工况下，大薄膜应力出现在底座体支撑板上，为11.3MPa　　变形分析结果及评定两种工况下，叶轮的大变形值列于表9.表9叶轮的大变形值工况运行工况事故工况注：SLM为某一点变形的x、和z3个分量的平方和再开方的值，各方向上出现大变形的是不同的节点从结构装配图可看出，叶轮与机壳的小间隙为5mm，即dmax= 5mm.根据叶轮变形计算结果（表6）可知：在运行工况下，叶轮的大变形值为0 06dmax=3mm；在事故工况下，叶轮的大变形值为0 45mm.因此，满足变形限值条件。

　　AI2-1.055鼓风机由4个M16螺栓固定，螺栓的材料为35CrMo.根据计算结果，在运行工况下，螺栓受到的大拉应力ft=3055MPa　　在事故工况下，螺栓受到的大拉应力/t= 1，因此，在事故工况下，螺栓强度满足规范要求。

　　5结论分析表明，在考虑自重、内压和地震条件055鼓风机应力和变形满足《核设施通风空调和气体处理系统机械设备设计规范》