在2025年，緩閉式止回閥行業(yè)呈現(xiàn)出顯著的發(fā)展趨勢，特別是在核電站等關(guān)鍵工業(yè)領(lǐng)域，其應(yīng)用日益廣泛。緩閉式止回閥作為一種重要的工業(yè)設(shè)備，主要用于防止介質(zhì)倒流，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在核電站的主給水系統(tǒng)中，核安全2級快關(guān)緩閉止回閥發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其抗震性能直接關(guān)系到核電機組在地震工況下的安全性。隨著核電技術(shù)的迅速發(fā)展，對緩閉式止回閥抗震性能的研究逐漸受到重視。本文基于有限元分析方法，采用ANSYS Workbench對某型號緩閉式止回閥進行抗震性能研究，包括模態(tài)分析和等效靜力抗震分析，為核級止回閥的抗震分析及設(shè)計優(yōu)化提供了重要的技術(shù)參考。

  一、緩閉式止回閥的抗震性能研究背景

  《2025-2030年中國緩閉式止回閥行業(yè)市場深度研究與戰(zhàn)略咨詢分析報告》核電站的安全性一直是全球關(guān)注的重點，其中核安全設(shè)備的抗震性能尤為重要。地震可能對核電站的管道系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備造成嚴重破壞，影響核反應(yīng)堆的冷卻能力，甚至導(dǎo)致核事故。因此，對核級設(shè)備的抗震性能進行詳細分析，確保其在不同工況下仍能保持結(jié)構(gòu)完整性，是核安全設(shè)計的關(guān)鍵。緩閉式止回閥作為核電站主給水系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，不僅需要在正常工況下可靠運行，還需在地震等極端條件下保持結(jié)構(gòu)完整性，防止因介質(zhì)倒流導(dǎo)致的安全事故。

  二、緩閉式止回閥的抗震性能分析方法

  (一)有限元建模與模態(tài)分析

  緩閉式止回閥行業(yè)特性分析提到采用大型通用有限元軟件ANSYS建立緩閉式止回閥的三維幾何模型及有限元模型，對止回閥進行模態(tài)分析，判斷其第一階固有頻率是否滿足剛性設(shè)備要求。模態(tài)分析結(jié)果表明，該緩閉式止回閥的第一階固有頻率為201.4Hz，遠高于33Hz，符合剛性設(shè)備標準，表明其在地震載荷作用下不會發(fā)生嚴重的共振或結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，能夠適用于等效靜力法進行抗震計算。

  (二)等效靜力抗震分析

  對緩閉式止回閥進行等效靜力抗震分析，計算其在自重、內(nèi)壓、接管載荷和地震載荷共同作用下的應(yīng)力。在事故工況(SSE地震載荷)下，緩閉式止回閥的最大主應(yīng)力出現(xiàn)在導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，最大值為299.9MPa。盡管該區(qū)域應(yīng)力較高，但仍符合ASME標準的應(yīng)力評定要求，且緩閉式止回閥的各關(guān)鍵部件，如閥體、閥瓣、導(dǎo)桿、導(dǎo)流罩、螺栓等，在不同工況下的受力情況均滿足設(shè)計標準，能夠保證結(jié)構(gòu)完整性和長期安全運行。

  三、緩閉式止回閥的應(yīng)力評定

  (一)閥體應(yīng)力評定

  閥體在事故工況載荷下的應(yīng)力結(jié)果及應(yīng)力評定線示意如下，閥體的最大主應(yīng)力為231.6MPa，體現(xiàn)在閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)凸起處。閥體上各應(yīng)力評定線的應(yīng)力評定結(jié)果如下表所示，閥體上應(yīng)力評定線的應(yīng)力均滿足許用值要求。

  (二)閥瓣應(yīng)力評定

  閥瓣在事故工況載荷組合下的應(yīng)力結(jié)果及應(yīng)力評定線示意如下，閥瓣的最大主應(yīng)力為180.3MPa，出現(xiàn)在閥瓣內(nèi)表面結(jié)構(gòu)不連續(xù)處。閥瓣上各應(yīng)力評定線的應(yīng)力評定結(jié)果如下表所示，閥瓣各應(yīng)力評定線的應(yīng)力均符合許用值要求。

  (三)導(dǎo)流罩應(yīng)力評定

  導(dǎo)流罩在事故工況載荷組合下的應(yīng)力結(jié)果及應(yīng)力評定線示意如下，導(dǎo)流罩的最大主應(yīng)力為299.9MPa，出現(xiàn)在導(dǎo)流罩內(nèi)表面結(jié)構(gòu)不連續(xù)處。導(dǎo)流罩上各應(yīng)力評定線的應(yīng)力評定結(jié)果如下表所示，導(dǎo)流罩上應(yīng)力評定線的應(yīng)力均滿足許用值要求。

  四、緩閉式止回閥的抗震設(shè)計優(yōu)化建議

  (一)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

  盡管緩閉式止回閥的各關(guān)鍵部件在不同工況下的受力情況均滿足設(shè)計標準，但在導(dǎo)流罩內(nèi)表面結(jié)構(gòu)不連續(xù)處存在局部應(yīng)力集中，建議對該部位進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以提高其安全裕度。例如，可以通過增加結(jié)構(gòu)支撐或調(diào)整結(jié)構(gòu)形狀來分散應(yīng)力集中點。

  (二)實驗驗證

  建議進一步結(jié)合實驗驗證，如地震模擬試驗或疲勞測試，以提高計算結(jié)果的工程適用性。實驗驗證可以為抗震設(shè)計提供更可靠的依據(jù)，確保緩閉式止回閥在實際工況下的安全性和可靠性。

  五、總結(jié)

  本研究針對核安全2級快關(guān)緩閉止回閥進行了系統(tǒng)的抗震分析，采用有限元方法對其在不同工況下的結(jié)構(gòu)完整性進行了評估。通過模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，該緩閉式止回閥的第一階固有頻率為201.4Hz，遠高于33Hz，符合剛性設(shè)備標準，表明其在地震載荷作用下不會發(fā)生嚴重的共振或結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，能夠適用于等效靜力法進行抗震計算。在事故工況(SSE地震載荷)的抗震分析中，緩閉式止回閥的最大主應(yīng)力出現(xiàn)在導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，最大值為299.9MPa。盡管該區(qū)域應(yīng)力較高，但仍符合ASME標準的應(yīng)力評定要求，且緩閉式止回閥的各關(guān)鍵部件，如閥體、閥瓣、導(dǎo)桿、導(dǎo)流罩、螺栓等，在不同工況下的受力情況均滿足設(shè)計標準，能夠保證結(jié)構(gòu)完整性和長期安全運行。未來工作建議進一步結(jié)合實驗驗證，以提高計算結(jié)果的工程適用性。本研究提供了一種系統(tǒng)性的核級緩閉式止回閥抗震分析方法，為未來核電站關(guān)鍵設(shè)備的抗震優(yōu)化設(shè)計提供了可靠的理論依據(jù)。

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