Расчетные и экспериментальные методы исследования вибрации теплообменных труб парогенераторов АЭС

Авторы: Носенко А.П., Волков В.Ю.
Опубликовано в выпуске: #4(21)/2018
DOI: 10.18698/2541-8009-2018-4-298
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Ядерные энергетические установки
Ключевые слова: вибрации, атомная электростанция, тепловая электростанция, теплообменный аппарат, ядерный реактор, парогенератор, трубный пучок, дистанционирующая решетка, собственные колебания, гидродинамическая сила, вынужденные колебания
Опубликовано: 23.04.2018

Парогенератор представляет собой один из наиболее ответственных элементов атомной электростанции (АЭС), от его надежности зависит безаварийная работа станций. К наиболее важным составляющим парогенератора относится трубный пучок, поскольку теплообменная труба служит естественной границей между контурами ядерной энергетической установки. Выход из строя теплообменных труб является основной причиной течей теплоносителя. В статье рассмотрены основные методы исследования вибраций теплообменных труб парогенераторов АЭС. Показаны основные механизмы возбуждения колебаний теплообменных труб, отмечено влияние различных конструктивных и эксплуатационных факторов на параметры вибраций. Приведены примеры применения расчетных и экспериментальных методов исследования колебаний теплообменных труб парогенераторов АЭС.

Литература

[1] Douglas J. Solutions for steam generators. EPRI Journal, 1995, no. 3, pp. 28–35.

[2] MacDonald P.E., Shah V.N., Ward L.W., Ellison P.G. Steam generator tube failures. Idaho National Engineering Laboratory, 1996, 307 p.

[3] Alley C.T. Oconee nuclear station unit #1 steam generator discussion with NRC. Washington, 2005, 21 p.

[4] Schneider M. Nuclear France abroad. History, status and prospects of French nuclear activities in foreign countries. Paris, 2009, 49 p.

[5] Chetal S.C., Chellapandi P., Puthiyavinayagam P., Raghupathy S., Balasubramaniyan V., Selvaraj P., Mohanakrishnan P., Raj B. Current status of fast reactors and future plans in India. Energy Procedia, 2011, no. 7, pp. 64–73.

[6] Махутов Н.А., Каплунов С.М., Прусс Л.В. Вибрация и долговечность судового энергетического оборудования. Ленинград, Судостроение, 1985, 300 с.

[7] Жукаускас А., Улинскас Р., Катинас В. Гидродинамика и вибрации обтекаемых пучков труб. Вильнюс, Мокслас, 1984, с. 219–220.

[8] Blevins R.D. Flow induced vibration. Krieger Publ., 2001, 488 p.

[9] Каплунов С.М., Смирнов Л.В., ред. Динамика конструкций гидроаэроупругих систем. Москва, Наука, 2002, 397 с.

[10] Столотнюк Я.Д. Разработка модели гидроупругих колебаний трубных пучков парогенераторов реакторных установок в поперечном потоке. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004, 199 с.

[11] Hayden O. Design and construction of past and present steam generators for the UK fast reactors. J. Br. Nucl. Energy Soc., 1976, vol. 15, no. 2, pp. 129.

[12] Shin Y.S., Wambsganss M.W. Flow-induced vibration in LMFBR steam generators: a state-of-the-art revie. Nuclear Engineering and Design, 1977, vol. 40, no. 2, pp. 235–284.

[13] Prakash V., Thirumalai M., Prabhakar R., Vaidyanathan G. Assessment of flow induced vibration in a sodium-sodium heat exchanger. Nuclear Engineering and Design, 2009, vol. 239, no. 1, pp. 169–179.

[14] Thirumalai M. Experimental investigation of flow-induced vibration in PFBR steam generator sector model. Int. J. Nuclear Energy Science and Technology, 2007, vol. 3, no. 1, pp. 88–108,

[15] Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Москва, Наука, 1974, 712 c.

[16] Pettigrew M.J., Gorman D.J. Vibration of heat exchanger tube bundles in liquid and two-phase cross-flow. Proc. ASME Pressure Vessel and Piping Conference, 1981, vol. 52, pp. 89–110.

[17] Hartlen R.T., Currie I.G. Lift-oscillator model of vortex-induced vibration. Journal of the Engineering Mechanics Division, 1970, no. 5, pp. 577–591.

[18] Lever J.H., Weaver D.S. A theoretical model for the fluidelastic instability in heat exchanger tube bundles. Journal of Pressure Vessel Technology, 1982, vol. 104, no. 3, pp. 147–158.

[19] Simoneau J.P., Sageaux T., Moussallam T., Bernard O. Fluid structure interaction between rods and a cross flow – numerical approach. Nuclear Engineering and Design, 2011, vol. 241, no. 11, pp. 4515–4522.

[20] Mark A. Christona, Roger Lu, Jozsef Bakosic. Large-eddy simulation, fuel rod vibration and grid-to-rod fretting in pressurized water reactors. Journal of Computational Physics, 2016, vol. 322, pp. 142–161.

[21] Грабарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений. Санкт-Петербург, Изд-во Политехнического университета, 2012, 88 c.