[發明專利]一種核電站架空HDPE管道功能性驗證方法及系統

有效

• 申請號: 201710886584.0
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107766621B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 倪正超;楊振;鈕釤铦;湯亮;王亮;沈樂;肖超平;胡廣鶴;木云飛;劉康;潘文高;李永晶;梁振新;秦承軍;覃曼青
• 申請（專利權）人: 深圳中廣核工程設計有限公司;上海中廣核工程科技有限公司;中廣核工程有限公司;中國廣核集團有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/14
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅;柯夏荷

1.一種核電站架空管道功能性驗證方法，其特征在于，包括：

獲取高密度聚乙烯管材的材料信息以及采用高密度聚乙烯管材的管道系統的結構性能信息；根據所述材料信息和所述結構性能信息，搭建所述管道系統的模擬模型；其中，所述高密度聚乙烯管材的材料信息包括楊氏模量、泊松比、熱膨脹系數、屈服強度、極限強度和疲勞特性；所述管道系統的結構性能信息包括幾何信息，管道、管件和閥門的材料類型和截面尺寸信息，管道上的支架約束位置和功能，管道與設備的接口信息，管道中閥門的尺寸、質量和重心位置，所述管道系統在正常運行工況下的溫度和壓力，所述管道系統承受的動態載荷，以及所述管道系統在各種運行工況下的載荷信息；

修改所述模擬模型中的高密度聚乙烯管材的楊氏模量和泊松比，以模擬所述管道系統的壽期；對所述模擬模型施加-1g的加速度，以模擬自重作用；對所述模擬模型賦予對應的溫度，以模擬熱膨脹作用；采用模態疊加法和所述管道系統承受的動態載荷模擬動態載荷作用；獲取在不同壽期時所述管道系統在自重作用下的管道應力σ_自重，在自重和熱膨脹作用下的管道軸力F_{自重+熱膨脹}，在自重和動態載荷作用下的管道應力σ_{自重+動態載荷}，以及在自重、熱膨脹和動態載荷作用下的管道軸力F_{自重+熱膨脹+動態載荷}；

模擬檢測所述管道系統在運行工況下是否分別滿足三組初選條件；若所述三組初選條件全部滿足，則檢測響應是否符合第一標準，并在所述響應符合所述第一標準時，判定所述管道系統中的管道能夠執行系統設計所需的功能；若所述三組初選條件未全部滿足，則檢測響應是否符合第二標準，并在所述響應符合所述第二標準時，判定所述管道系統中的管道能夠執行系統設計所需的功能；

所述檢測響應是否符合第一標準，并在所述響應符合所述第一標準時，判定所述管道系統中的管道能夠執行系統設計所需的功能，具體包括：

檢測所述管道應力σ_自重是否小于0.25Sy，Sy為材料的屈服強度，所述管道軸力F_{自重+熱膨脹}是否小于管道的臨界失穩極限載荷的0.5倍，所述管道應力σ_{自重+動態載荷}是否小于0.32Sy，且所述管道軸力F_{自重+熱膨脹+動態載荷}是否小于管道的臨界失穩極限載荷的0.6倍；

若均為是，則判定所述響應符合所述第一標準，所述管道系統中的管道能夠執行系統設計所需的功能；

所述檢測響應是否符合第二標準，并在所述響應符合所述第二標準時，判定所述管道系統中的管道能夠執行系統設計所需的功能，具體包括：

檢測所述管道應力σ_{自重+動態載荷}是否小于0.25Sy，且所述管道軸力F_{自重+熱膨脹+動態載荷}是否小于管道的臨界失穩極限載荷的0.5倍；

若均為是，則判定所述響應符合所述第二標準，所述管道系統中的管道能夠執行系統設計所需的功能。

2.如權利要求1所述的核電站架空管道功能性驗證方法，其特征在于，所述根據所述材料信息和所述結構性能信息，搭建所述管道系統的模擬模型，具體包括：

根據所述管道系統的幾何信息建立所述模型的節點；

根據所述管道系統的管道、管件、閥門和設備的相關信息選取相應的單元類型，并根據所述單元類型建立所述模型的單元；

根據所述高密度聚乙烯管材的材料信息以及所述管道、管件和閥門的材料類型和截面尺寸信息，選取所述單元的材料、截面屬性、柔度系數和應力指數；

根據所述管道上的支架約束位置和功能，針對不同載荷，定義所述管道上對應約束方向的支撐剛度；

根據所述節點、所選的單元和所定義的信息，搭建所述管道系統的模擬模型。

3.如權利要求1所述的核電站架空管道功能性驗證方法，其特征在于，所述模擬檢測所述管道系統在運行工況下是否分別滿足三組初選條件，具體包括：

模擬檢測所述管道系統在各個運行工況下是否有柱塞流水錘；若在所有運行工況下均沒有柱塞流水錘，則判定滿足初選條件，否則判定不滿足初選條件；

模擬檢測所述管道系統在各個運行工況下的內壓是否均大于外壓；若是，則判定滿足初選條件，否則判定不滿足初選條件；

模擬檢測所述管道系統在各個運行工況下所承受的動態載荷是否均為交變動態載荷；若是，則判定滿足初選條件，否則判定不滿足初選條件。

4.一種利用如權利要求1至3任一項所述的核電站架空管道功能性驗證方法進行驗證的系統，其特征在于，所述系統包括：

模型搭建模塊，用于搭建采用高密度聚乙烯管材的管道系統的模擬模型；

響應模擬模塊，用于通過所述模擬模型模擬所述管道系統在不同外界條件下的響應；以及，

驗證模塊，用于在所述響應符合預設標準時，判定所述管道系統中的管道能夠執行系統設計所需的功能。