[發(fā)明專利]一種提高核電站應急柴油機頂頭座疲勞強度的方法

在審

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• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112231953A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 史志剛;康豫軍;梅寶
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明公開了一種提高核電站應急柴油機頂頭座疲勞強度的方法，包括步驟：1)基于有限元的模擬計算方法，建立凸輪?頂頭座?搖臂系統(tǒng)的受力模型，獲得頂頭座疲勞強度與其端面傾斜度、頸部R角半徑及表面粗糙度的定量關系；2)對頂頭座進行加工精度進行改進，包括：控制頂頭座下端面與挺桿端面的垂直度、增大頸部R角的圓弧半徑及提高R角的表面粗糙度精度。本發(fā)明可以顯著提高頂頭座的疲勞強度，避免頂頭座在其頸部的疲勞開裂失效，保障核電站應急柴油機的安全運行。

技術領域

本發(fā)明屬于核電站金屬材料檢測技術領域，具體涉及一種提高核電站應急柴油機頂頭座疲勞強度的方法。

背景技術

應急柴油發(fā)電機組(以下簡稱柴油機)安裝在核電站安全殼外的柴油發(fā)電機房內(nèi)，作為核電站的最后一道電力屏障，用于在失去外部電源狀態(tài)下為核電站各類應急設備提供緊急電力，確保反應堆安全地關閉、排除余熱，被稱為核電站的“速效救心丸”。

頂頭座作為柴油機中的重要零件，是凸輪的從動件，其凹球面與搖臂的球頭形成一對摩擦副，作用是將來自凸輪的運行和作用力傳給搖臂，同時還承受凸輪所施加的側向力并將其傳給機體或汽缸蓋。

近年部分核電站柴油機在低功率試驗時，多次發(fā)生球頭座從其薄弱部位頸部開裂并將缸蓋罩殼打穿，形成核級設備不安全事件，導致柴油機恢復前機組無法啟動發(fā)電。

目前對核電站柴油機頂頭座開裂的治理，僅僅是更換的方法，未能進行深入分析其開裂機理的基礎上提出有效的解決方案，存在巨大的安全隱患，不利于核電站的安全生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供了一種提高核電站應急柴油機頂頭座疲勞強度的方法，該方法可以顯著提高頂頭座的疲勞強度，從而避免頂頭座在其頸部的疲勞開裂失效，保障核電站應急柴油機的安全運行。

本發(fā)明采用如下技術方案來實現(xiàn)：

一種提高核電站應急柴油機頂頭座疲勞強度的方法，包括以下步驟：

1)基于有限元的模擬計算方法，建立凸輪-頂頭座-搖臂系統(tǒng)的受力模型，獲得頂頭座疲勞強度與其端面傾斜度、頸部R角半徑及表面粗糙度的定量關系；

2)對頂頭座進行加工精度進行改進，包括：控制頂頭座下端面與挺桿端面的垂直度、增大頸部R角的圓弧半徑及提高R角的表面粗糙度精度。

本發(fā)明進一步的改進在于，頂頭座的起裂于頂頭座端面頸部R角處。

本發(fā)明進一步的改進在于，頂頭座的失效模式為疲勞開裂。

本發(fā)明進一步的改進在于，頂頭座下端面和挺桿端面的高度差小于0.10mm。

本發(fā)明進一步的改進在于，頂頭座頸部R角圓弧半徑大于等于0.6mm。

本發(fā)明進一步的改進在于，頂頭座頸部R角表面粗糙度小于1.6μm。

本發(fā)明至少具有如下有益的技術效果：

本發(fā)明采用有限元的模擬計算方法，建立凸輪-頂頭座-搖臂系統(tǒng)的運行及受力模型，劃分高精度網(wǎng)格進行應力分析，掌握頂頭座的端面傾斜度、頸部R角半徑及表面粗糙度等對疲勞強度的定量關系，為解決頂頭座開裂提供技術依據(jù)。

本發(fā)明對頂頭座進行加工精度進行改進，包括控制頂頭座下端面與挺桿端面的垂直度、增大頸部R角的圓弧半徑及提高R角的表面粗糙度精度，進而顯著提高了頂頭座的疲勞強度，避免頂頭座在其頸部的疲勞開裂失效，保障核電站應急柴油機的安全運行。

附圖說明

圖1為加工精度改進前的頂頭座頸部R角及表面存儲度形貌；

圖2為加工精度改進后的頂頭座頸部R角及表面存儲度形貌。

具體實施方式