Разработка системы контроля остаточного ресурса оборудования реакторной установки ВВЭР по критерию усталостного повреждения

• Автор: Богачёв, Анатолий Викторович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Введение

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА КОНТРОЛЯ УСТАЛОСТНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ РУ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

1.1 Проблемы контроля целостности оборудования и трубопроводов в процессе эксплуатации.
1.2 Существующие методы прогнозирования усталостного повреждения в процессе эксплуатации.
1.3 Постановка задачи и развитие методики контроля накопленного усталостного повреждения в процессе эксплуатации.

МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ РУ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

2.1 Выбор контрольных точек на оборудовании и трубопроводах РУ и нагружающих параметров эксплуатации.

2.2 Выбор нагружающих параметров эксплуатации для каждой контрольной точки

2.3 Методика расчета напряженного состояния по параметрам эксплуатации

2.3.1 Определение температурного поля в конструкции по известным температурам теплоносителя и коэффициентам теплоотдачи
2.3.2 Определение краевых усилий от нагружающих факторов в задаче нахождения напряжений в контрольной точке узла.
2.3.3 Определение нагружающих факторов от температур теплоносителя.
2.3.4 Определение напряжений от внутреннего давления, от температурного поля и от краевых усилий в узле.
2.3.5 Общая формула для определения напряженного состояния в наиболее
нагруженной точке узла.
2.3.6 Упрощенная формула для расчета приведенного напряжения в контрольной точке.
2.4 Верификация применяемых математических методов
2.5 Примеры получения функциональных зависимостей напряжений от параметров эксплуатации.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ НАКОПЛЕННОГО УСТАЛОСТНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ И ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ОБОРУДОВАНИЯ РУ
3.1 Структу ра программного обеспечения САКОРМ.
3.2 Обоснование местоположения и типа датчиков термосилового контроля для определения параметров эксплуатации РУ
3.3 Информационное обеспечение САКОРМ
3.4 Описание работы комплекса программ САКОРМ
3.5 Верификация и аттестация программного обеспечения САКОРМ.
3.5.1 Проверка модуля расчета местных напряжений по параметрам эксплуатации
3.5.2 Проверка модуля расчета условноупругих напряжений
3.5.3 Проверка модуля схематизации циклов по методу дождя
3.5.4 Проверка модуля расчета усталостного повреждения по амплитуде напряжений
3.5.5 Результаты верификации и обоснования программного обеспечения
ВНЕДРЕНИЕ САКОРМ НА ДЕЙСТВУЮЩИХ ЭНЕРГОБЛОКАХ.
4.1 Установка программного обеспечения САКОРМ на 1 энергоблоке Ростовской АЭС
4.2 Опыт эксплуатации САКОРМ на 1 энергоблоке Ростовской АЭС.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ САКОРМ
5.1 Расширение контролируемых точек на оборудовании.
5.2 Оптимизация объема термосилового контроля оборудования в процессе эксплуатации
5.3 Разработка аппроксимирующих формул для определения напряжений в контрольных
точках.
5.4 Расширение числа контролируемых механизмов разрушения
5.5 Общая структура системы САКОРМ
6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


САКОРМ предназначена для контроля циклического ресурса элементов каждого типа оборудования 1 контура РУ с ВВЭР в наиболее нагруженных контрольных точках, выбранных в соответствии с проектными поверочными расчетами на прочность. Оценку накопленного усталостного повреждения САКОРМ производится по реальному термосиловому нагружению, которое контролируется по показаниям датчиков термосилового контроля. В процессе эксплуатации энергоблока системой САКОРМ создается база данных истории термосилового нагружения оборудования и трубопроводов, которая архивируется и может быть использована разработчиком оборудования для проведения при необходимости уточненных расчетов. Для организации сбора информации разрабатывается перечень датчиков термосилового контроля, необходимых для работы САКОРМ. В расчете напряжений учитываются нагружающие факторы от давлений первого и второго контуров, температурной самокомпенсации трубопроводов, термопульсаций теплоносителя и стратификации в переходных и аварийных режимах. Напряжения рассчитываются по аппроксимирующим формулам, которые разрабатываются по данным проектных расчетов оборудования на прочность. Для расчета накопленного усталостного повреждения в контрольных точках напряжения приводится к наиболее нагруженной площадке 1. В качестве алгоритма учета циклов используется метод дождя2. В соответствии с этим методом организуется и ведется база данных по несвернутым циклам и накопленного усталостного повреждения по свернутым циклам за весь срок эксплуатации. В качестве нагружающих параметров для каждой контрольной точки выбираются параметры эксплуатации, изменение которых приводит к изменению напряжений в соответствии с выбранной моделью расчета конкретного узла. Общая схема проведения расчета накопленного усталостного повреждения САКОРМ заключается в определении по показаниям датчиков параметров эксплуатации, расчет по параметрам эксплуатации приведенных напряжений, определение условноупругих напряжений по приведенным напряжениям, схематизация, циклов нагружения по методу дождя и расчет усталостного повреждения для каждого полуцикпа с его дальнейшим линейным суммированием. Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке методологии оценки напряженного состояния и оценки накопленного усталостного повреждения оборудования РУ в процессе эксплуатации. Выведена общая формула зависимости напряжений от параметров эксплуатации с учетом нагружающих факторов от давлений первого и второго контуров, температурной компенсации трубопроводов, термопульсаций, впрыска холодного теплоносителя и стратификации в переходных и аварийных режимах с использованием интегрального метода Дюамеля. Предложен способ выбора контрольных точек для конкретной РУ, в которых должны определяться напряжения в процессе эксплуатации и оцениваться остаточный ресурс по критерию усталостного повреждения. Приведены различные методы определения коэффициентов в зависимостях напряжений от параметров эксплуатации, связанных как с проведением расчетов от единичных воздействий, так и с использованием проектных поверочных расчетов на прочность. Предложены способы аппроксимации полученных зависимостей. Предложены алгоритмы расчета напряжений и оценки накопленного усталостного повреждения с использованием тестированных и утвержденных методов, и предложен метод оценки погрешности расчета напряжений на основе данных проектных расчетов, выполненных МКЭ. Проведен расчет определяющих коэффициентов для контрольных точек оборудования и трубопроводов РУ В0 применительно к 1 энергоблоку Ростовской АЭС, выбраны параметры эксплуатации и штатные датчики, по которым эти параметры эксплуатации определяются. Выпущена документация технического проекта на САКОРМ и внесена в состав проекта РУ В0. На базе выполненного технического проекта разработано программное обеспечение САКОРМ с реализацией заложенных функций. Проведено оснащение 1 энергоблока Ростовской АЭС техническими средствами, необходимыми для функционирования САКОРМ. Система САКОРМ аттестована в НТЦ ГАН и внедрена на 1 энергоблоке Ростовской АЭС.