前言
核岛单座调节阀是核电中量大范围广的压力机器设备，它的首要功用是以一定的精密度维持总流量、工作压力、环境温度、水位线等要求必须调整的主要参数。调节阀门是核电安全性运转的重要配件，设计标准规定对它开展抗震等级剖析，其结论可以拿来考量在历经运作安全性地震灾害和安全性停堆地震灾害期内或之后，调节阀门是不是可以根据规定正常的工作中。
抗震等级剖析广泛运用于核电站核级机器设备的安全性评价，如核电环状起重机、核反应堆贮液器皿，核电厂专用型桥式起重机等。核安全级闸阀一样需要开展抗震等级剖析，张征明，吴莘馨等人对核安全级闸阀开展了构造静力学剖析，孙英学对核电稳压电源闸阀接手开展了应力分析。针对构造比较复杂的机器设备，一般选用质点实体模型，但偏差比较大，原文中根据ANSYS有限元手机软件对调节阀门的3维数字模型开展抗震等级剖析，结论更加精确。
现阶段，抗震等级剖析的方式 具体有3种：等效电路基桩法、回应谱法和时长过程法。在其中，时长过程法的数值更为精确，可是该计算方式比较复杂，时间计算长，而等效电路基桩法与回应谱法计算方式相对性简易，与此同时也可以比较精确地体现构造的反应特点。当构造的第1阶共振频率超过33Hz时，可选用等效电路基桩法，该方式 比回应谱法测算更加简易，因而运用十分普遍。原文中选用等效电路基桩法对控制阀开展抗震等级剖析。
1 有限元分析抗震等级剖析
1.1 有限元实体模型
在开展有限元时，如下图1的调节阀门结构示意图，在其中油路板进出口贸易接手法兰盘距离210mm，法兰盘公称直径25mm，直径124mm，闸阀总高538mm，左右膜盖的外圆直径为285mm。对该3维实体模型开展简单化，忽视扭簧，地脚螺栓等小构造，油路板、单流阀、支撑架和膜盖中间选用刚性连接，采用10连接点、solid92模块对简单化实体模型开展网格划分，模块数为273473，连接点数为52161。支撑架、单流阀和油路板的原材料各自为ZG230－450、P280GH和20M5M，在260℃下的抗剪强度S各自取117.5MPa、117.5MPa和112.5MPa，取弹性模具为2.0×1011N/m2，弹性模量为0.3，相对密度为7900kg/m3。
1.2 荷载增加、约束及求得
对调节阀门油路板接手两边增加全偏移管束，选用BlockLanczos求得法获取3阶模态分析。
在开展抗震等级剖析时，选用等效电路基桩法，增加荷载包含自身重量、气体压力和地震灾害荷载，各自测算在SL1地震灾害下调节阀门打开和关掉的状态下调节阀门的大地震回应，及其调节阀门在SL2地震灾害荷载下调节阀门打开的状态下的大地震回应，
在其中SL1地震灾害荷载下的较大瞬时速度为3.3g，SL2地震灾害荷载下的较大瞬时速度为5g。
1.3 共振频率结论剖析
有限元分析模态分析获得第1阶共振频率为49Hz，振型为垂直在流道方位晃动，第2阶共振频率为61Hz，振型为沿过流道方位晃动；第3阶共振频率为198Hz，振型为绕垂直核心轴扭曲。从3个角度的1阶共振频率可以看得出，垂直在流道方位的总体弯曲刚度最少，这也是与调节阀门本身的构造特点，各组件的品质与尺寸遍布相关的。
1.4 抗震等级数值剖析
SL1地震灾害下调节阀门打开和关掉模式时的内应力布局图如下图2（a）与2（b）及其在SL2地震灾害荷载下调节阀门打开情况时的内应力布局图如2（c）所显示，内应力值传统选用RCCMB级规则强度校核。
从图2（a），2（b）和2（c）可以看得出，支撑架的拐角处，单流阀－法兰连接型角处及其油路板中腔一部分为内应力值比较大地区。如下图2（a）所显示的内应力布局图，支撑架拐角处的内应力最高值为9.95MPa，单流阀－法兰连接的型角处内应力最高值为14.6MPa，油路板中腔的内应力最高值为22.1MPa。如下图2（b）所显示，支撑架拐角处的内应力最高值为9.46MPa，单流阀－法兰连接的型角处内应力最高值为14.2MPa，阀腔处的最高内应力数值28.4MPa。如下图2（c）所显示支撑架拐角处的内应力最高值为16.6MPa，单流阀－法兰连接的型角处内应力最高值为22.1MPa，阀腔处的最高内应力数值49.6MPa。支撑架拐角处的最高内应力是因为构造不持续导致的，属于应力，它的最高内应力远低于构造的抗剪强度。在调节阀门关掉时，单流阀－法兰连接处的最高内应力也是由于构造不持续导致的，可是在调节阀门打开时，因为单流阀内部结构存有气体压力，因而其内应力最高值是因为构造不持续和气体压力一同的作用引起的，油路板中腔的最高内应力是因为阀腔内部结构的气体压力所产生的，油路板和单流阀的最高内应力均远低于抗剪强度值126.8MPa。
2 调节阀门抗震等级实验
2.1 调节阀门的组装、实验设备及测量点布局
本实验在我国核电池规划院的电动振动台上开展，将调节阀门组装在振动平台夹持设备上，确保调节阀门的三正交和轴与颤振轴在同一条平行线上，实验系统软件结构图如下图1所显示。
实验选用正电荷式加速传感器和电荷放大器精确测量橱柜台面和调节阀门上的瞬时速度，应变力精确测量选用5×3mm泊式电阻应变片和MCC－16型动态应变仪，数据采集用DEWE2010型数据采集仪。
实验中各自在调节阀门重心点（a#）、振动平台橱柜台面（b#）和顶端（c#）各布局一个加速传感器，而且在调节阀门欠缺位置（支撑架型角1#、油路板中腔2#和单流阀－中法兰连接型角处3#）布局3个电阻应变片来精确测量其在地震灾害全过程中的应变力回应。
2.2 试验具体内容
最先对调节阀门做动态性特点检测实验，各自在调节阀门3个正交和径向增加不得超过0.2g的正弦波扫描仪数据信号，扫描仪工作频率标准为5～250Hz，扫描仪速率为内存超频/分，检测出机器设备各向的基阶共振频率和减振。
依照《核设备抗震鉴定试验指南》的要求，可选用2次正弦函数扫描仪实验替代5次SL1地震灾害实验，第1次扫频时调节阀门处在打开情况，第2次扫频时调节阀门处在关掉情况。实验在调节阀门的3个正交和径向各开展2次，扫描仪速率不得超过1内存超频/分，扫描仪工作频率标准为3Hz～35Hz，每一次扫描仪后更改调节阀门的按钮情况，实验中维持压力为4.16MPa。在每一次SL1地震灾害全过程中精确测量各监测站的速度回应和应变力回应。
SL1实验后各自在调节阀门的3个正交和径向开展1次SL2实验。试验工作频率在3.18Hz、4Hz、5Hz、6.3Hz、8Hz、10Hz、12.6Hz、16Hz、20Hz、25.2Hz、32Hz处开展，每一个工作频率增加5个以上持续正弦函数拍波，每一个拍波的每个拍中带有12～15个周波，每一个拍波中间有2s空隙，拍波的总数由每一个工作频率处的拍波实验时长不小于15s来决策。调节阀门在维持压力为4.16MPa下持续在20%～80%行程安排中间运作1次循环系统实际操作，在每一次SL2地震灾害全过程中精确测量各监测站的速度回应和应变力回应。
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3 有限元分析结论与试验效果比照及剖析
动态性特点精确测量结果显示为：调节阀门在X方位（垂直在流道方位）第1阶共振频率为47.0Hz，阻尼系数为2.94%；在Y（流道方位）方向第1阶共振频率为58.8Hz，阻尼系数为4.93%；在Z向（垂直方位）的第1阶共振频率为189.5Hz，阻尼系数为0.46%，各方位1阶共振频率均超过33Hz，因而可以觉得该调节阀门具备充分的刚度。从表1中较为可以看得出，前3阶共振频率的偏差均低于5%。
在SL1地震灾害实验中测得各测量点的瞬时速度，8Hz以上工作频率下重心点处瞬时速度回应幅度值在三正交和径向均超过3.3g，达到抗震等级评定的导入规定。此外，还测出各测量点三正交和径向的内应力值，进而可以测算出各测量点的总内应力，列于表2中，根据数据对比剖析得到，测算值与实验值的偏差均低于5%。
在SL2地震灾害实验中测得各点三正交和径向的瞬时速度和压力最高值。从图3中可以看得出，工作频率为8Hz以上的重心点处瞬时速度幅度值均能线性地震灾害评定规定导入的瞬时速度幅度值。
依据表3中数据统计分析得到，在SL2地震灾害下，调节阀门中1#、2#和3#应变力测量点较大总内应力各自为15.21MPa，48.37MPa和24.25MPa，测算值与实验值的偏差均低于10%，这也是因为试验测出是调节阀门在20%到80%行程安排中的内应力值，而在有限元时选用的是调节阀门所有打开下的实体模型，因而这一测量误差超过SL1下的测量误差。
4 结果
原文中对控制阀开展有限元分析模态分析，获得调节阀门的前3阶共振频率各自为49Hz、61Hz和198Hz，与动态性特点检测实验结论完成比照，偏差低于5%，调节阀门的各阶工作频率均超过33Hz，因而可以觉得调节阀门具备很强的弯曲刚度。
对控制阀开展有限元分析抗震等级剖析，分析了调节阀门在打开和关掉模式时SL1下的抗震等级特点，并研究了调节阀门在打开情况时SL2下的抗震等级特点，找到了在地震灾害荷载效果下调节阀门承受力的欠缺位置，关键有支撑架转角、单流阀－中法兰连接的型角处和油路板中腔，内应力值依照RCCMB级规则强度校核，校核结论达到规则规定，因而可以觉得调节阀门具备充分的抗震等级弯曲刚度。
有限元结论与实验值实现较为，在SL1下内应力值的偏差低于5%，而SL2下的偏差尺寸于10%，这也是因为在开展SL2下的有限元时传统地运用了较为简单的调节阀门开全实体模型，而在实验中测得了调节阀门开启度在20%～80%下的内应力值。
选用ANSYS对控制阀开展模态分析和抗震等级剖析，偏差在容许区域内，表明运用ANSYS开展模态分析与抗震等级剖析是有效的，原文中结论对调节阀门的设计方案、生产制造与评定有着关键实际意义。
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