Применение метода начальных параметров к анализу связанных гидромеханических колебаний трубопроводных систем. Сообщение 3. Анализ вынужденных вибраций паропроводов энергоблока ВВЭР-1000

Abstract

Проанализированы вынужденные колебания трубопроводных подсистем, вызванные образованием и отрывом в движущемся потоке транспортируемой среды турбулентных вихрей. Частота возбуждения при этом не является некоторым постоянным числом, а может принимать значения из определенного диапазона, что приводит к сложностям и неопределенностям при анализе вибрации трубопроводов. Для решения данной проблемы предложен так называемый энергетический подход, позволяющий определять наиболее физически обусловленные частоты вынужденных колебаний. Суть подхода заключается в поиске таких значений собственных частот и форм гидродинамических колебаний среды, при которых за пределы исследуемой трубопроводной подсистемы выходит минимальная доля энергии, а максимальная остается внутри нее. На тестовых примерах проверена достоверность предложенного подхода. Представленные методы применяются для анализа вынужденных колебаний паропроводов второго контура энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000, возникших из-за турбулентных вихрей в потоке пара. Найдены собственные частоты и формы механических, гибродинамических и связанных гидромеханических колебаний, выработан ряд рекомендаций по уменьшению уровня вибраций.

Проаналізовано вимушені коливання трубопровідних підсистем, що зумовлені утворенням і відривом турбулентних вихорів у потоці речовини, що транспортується. При таких процесах частота збудження не є деяким постійним числом, а може приймати значення з певного діапазону, що призводить до складнощів і невизначеності при аналізі вібрації трубопроводів. Для вирішення цієї проблеми запропоновано так званий енергетичний підхід, що дозволяє визначати найбільш фізично зумовлені частоти вимушених коливань. Суть підходу полягає в пошуку таких значень власних частот і форм гідродинамічних коливань середовища, за яких за межі досліджуваної трубопровідної підсистеми виходить мінімальна доля енергії, а найбільша лишається всередині підсистеми. На тестових прикладах перевірено достовірність такого підходу. Представлені методи використовуються для аналізу вимушених коливань паропроводів другого контуру енергоблока АЕС з реактором типу ВВЕР-1000, зумовлених утворенням турбулентних вихорів у потоці пара. Визначено власні частоти і форми механічних, гідродинамічних та зв’язаних гідромеханічних коливань, розроблено ряд рекомендацій щодо зменшення рівня вібрацій.