福建福清核电有限公司 福建福清 350318
摘要：出于安全考虑，从核电厂厂址选择开始，就尽量避开地震烈度高的地区，而选建在地震活动水平低的地区。对其建筑及设备的设计工作始终贯穿着安全可靠的原则。核电厂预防地震事件的安全措施之一是进行抗震设计。本文主要针对核电厂控制机柜的最小安装间隙展开研究，文章中提出了一个用于核电厂控制机柜的最小安装间隙的计算公式，并作了实例计算。
关键词：核电厂；安装间隙；控制机柜
一、概述
出于安全考虑，从核电厂厂址选择开始，就尽量避开地震烈度高的地区，而选建在地震活动水平低的地区。对其建筑及设备的设计工作始终贯穿着安全可靠的原则。核电厂预防地震事件的安全措施之一是进行抗震设计。抗震设计中地震载荷分为设计基准地震（DBE或SS）E和运行基准地震（OBE）。在发生运行基准地震的情况下，要求核电厂在一定的时间内仍保持正常运行。在发生安全停堆地震的情况下夕要求反应堆能安全停堆并保持在安全状态。因此，核电厂反应堆控制室内的仪器几仪表及其插件机箱、机柜都必须按照抗地嘿震的要求进行设计。然而，这些电子仪器设备最终将以机柜形式安放于地板（楼板）上，那么，首先接受地震考验的便是机柜。因此，控制机柜必须进行抗震设计夕并且要有正确的安装方法，否则，无论其内部的电子设备有多么优良的抗震性能，也是无法补偿的。堆控室内有上百个两米多高的控制机柜。为了节省有限的面积，往往把柜子紧紧地呈一字形排列（图1），认为这样还可以降低机柜的高宽比，增加它的稳定性，减少或避免地展造成的危害。实际上，每个柜子仅靠底部与地板连结在一起，柜子本身仍是彼此独立的物体，各自的高宽比并不因此而发生变化。恰恰相反，这种紧紧地挤在一起的安装方法，不利于机柜的抗震。地震时，机柜的强烈振动将使柜子之间发生撞击，损坏机柜及其内部的电子设备或元器件。如何设置机柜及选择机柜之间的间隙，是一个重要的问。
.png)
三、共振时机柜摆动的最大幅度和力
1.最大摆动幅度
假定机柜底部与地板固定在一起呈刚性连接，如图4。在地震时，.机柜作振动，式（3）表明机柜上不、同位置的加速度值是不相同的，但都表现出一个共同的规律，那就是机柜从下而上，其加速度的大小随着高度H的增大而增加。机柜本身离开静平衡位置O-O的距离 ，也随H的增加而增大。机柜顶部加速度最大。其绝对值为：
.png)
.png)
考虑碰撞时间极为短暂，取 ， 的单位mm应按m折算， 的单位为重力加速度g（9.8m/s2），经折算代入并化简可得到机柜共振时的碰撞力为 （KN）（11）
四、应用与结论
1.应用
利用式（6）能计算出只靠底部与地板相连接的机柜，在共振时离开其静平衡位置的最大摆动偏移值。为了验证计算值的准确性夕先后在北京铁道科学院和南京河海大学进行了试验。使用的设备是：EVH-55-100-55电液伺服双向振动台旧本产）和MTS掖压式双向振动台（美国产）。利用模拟器和计算机模拟地震环境。试验时，把机柜底部固定于振动台的平台上，在不加任何缓冲物和拉索的情况下对机柜进行激震。当施加的是水平拍频激振，一旦共振时，机柜离开自身的静止中心的偏移值是可测的，将该测量值与式（6）的计算值进行比`较，证明计算值是可靠的。特别是共振时机柜产生猛烈的摇晃，变形极为显著，它显示了强大的破坏力。其实这些巨大的破坏力，是由于地面上的物体在强大的地健千扰力作用下产生很大的惯性力，以及振动物体间互相碰撞办。按力学理论，碰撞力要比物体静止时的重力大几百到几千倍。例如，某核电厂的一种反应堆控制室中的抗震机柜，满载时为800kg，其使用技术条件为：水平振动时，机柜的共振频率为10.0hz，动力放大系数为14.3，当机柜被安置在地震谱为0.7g的楼板上，安装的方法是仅靠机柜底部的地脚螺栓与楼板呈刚性连接，机柜与机柜之间呈自然靠拢，两柜之间未作处理。当地震激振下水平共振时，由式（8）可以得到机柜的倾倒力为78.5kN，由式（10）可以得到两机柜之间互相碰撞力为23.3MN；由式（7）可以得到机柜的最小安装间隙为入 。
2.结论
①核电厂堆控室的安全分析，除要求机柜按抗震设计外，其安装也应符合抗展要求。②核电厂堆控室中的抗震机柜，一般设计高度都为两米以上，.而且呈并排安装；因此，除每个机柜底部与楼板保持刚性连接外，机柜周围应有一个起码的距离。如果这一距离都不实现的话，则应在机柜的侧间沿着其高度的方向垫以橡胶条，再用螺栓把它们连接在一起.
参考文献
[1]芦丽莉，林方强，伍建文，许锋.核电厂控制棒驱动机构上部Ω密封焊缝堆焊维修工艺[J].电焊机，2019，49（07）：19-26.
[2]周玲，青先国，李伟，简一帆，陈明虎.核电厂控制室人机接口验证与确认标准体系的分析研究[J].技术与市场，2019，26（05）：18-21+25.
[3]戴立操，肖东生，李鹏程，蒋建军，张力，赵明，彭晓春.半数字化核电厂控制室事故后HRA操纵员诊断模型[J].工业工程与管理，2019，24（01）：9-15.
论文作者:李秋实
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年21期
论文发表时间:2020/2/27
标签：机柜论文; 核电厂论文; 间隙论文; 楼板论文; 柜子论文; 反应堆论文; 物体论文; 《建筑学研究前沿》2019年21期论文;