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摘要：柴油机作为核电站重要设备，执行在全厂失电的情况下应急供电的功能。以某核电厂柴油机系统供油回路管线振动问题为例，通过PEPS6.0动力学时程分析的方法，找出管线振动的原因，并给出具体的解决方案。同时对管线在自重、内压、热膨胀、地震等载荷工况下的应力进行计算。最后总结此类问题的通用解决方法，用于解决柴油机管线振动问题。
关键词：柴油机；管线；振动；PEPS
1引言
某核电站在进行柴油机系统附属管线进行振动普查的过程中，发现回油管线普遍存在振动超标状况。轻微的振动可以通过管线的刚性及固定支架等处理，不会对管线产生塑性破坏。如果柴油机管线出现振动频率高、振动幅度大的情况，管线与附件的连接部位、管线与支架的连接部分会产生较大的交变应力，导致管线产生疲劳破坏，主要表现为焊缝开裂，支架变形、仪表损坏等。核电厂应急柴油机的功能是在全厂失电情况下，对中低压核辅助设备电力提供保障，确保核电厂安全停机停堆。根据运行要求，在紧急启动信号发出10秒内，应急柴油机需启动并达额定转速和额定电压。燃油回油管线（下称回油管线）是维持日用油箱8m3储存油量的重要设备。若回油管线处于振动超标状态，将加速该管线材质疲劳损伤，使管线破损几率增大，从而影响柴油机的应急启动，威胁核电厂的安全稳定运行。
2管线振动原因分析
从管线振动的振源可知，管线振动可分为机械导致的受迫振动和管线内介质导致的振动，回油管路的振动主要是由于柴油机本体振动导致，分析如下：
柴油机回油管一端连接柴油机本体，一端连接软管。柴油机在启机过程引发设备振动，从而带动回油管线振动，柴油机和回油管线相对位置如图2-1所示。回油管线整体刚度交底，在图片标示处受到柴油机本体振动的激励，导致管线受迫振动。
4.PEPS时程分析回油管线振动的通用方法
4.21静力及地震分析
PEPS管线应力分析软件的理论基础为结构力学理论，在对方程进行求解时有如下假设：1.梁或杆单元不存在大变形。2.在节点存在位移时，不影响梁或杆的形状。在此假设下符合胡可定律，并且是线性的[6][7][8]。
在应用PEPS软件进行管道力学分析时，第一个节点必须为固定点，其他约束的约束方法要满足自由的静定系统条件。根据以上求解方程，进行矩阵计算。
管系中各单元的力、应力、应变和位移可根据这些载荷计算出。在进行多工况计算时，许输入相应的载荷，并且利用叠加原理进行叠加，叠加的方法可根据规范的要求进行设定[10]
4.2.2疲劳分析
由于回油管路长期振动超标，还要对其在振动工况下的疲劳应力进行分析，压力管线的疲劳破坏主要通过以下两种形式体现：
1）低循环疲劳破坏：应力的循环次数随时间变化的较慢，一般指的时在使用寿命内应力循环的总次数小于1×105次，也可根据规范进行定义。
2）高循环疲劳破坏：应力的循环次数随时间变化的较快，而不能再用强度理论来建立计算模型并求解。
本管系属于第二种情况，需要在PEPS软件中使用时程分析的方法进行求解。时程分析方法是一种相对比较精准的方法，但耗费的计算资源较大，它将结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解，可以考虑结构进入塑性后的内力重分布，还可以模拟出结构响应的整个过程。计算过程中把振动的时间步长分为若干段，使用步步积分法，在每时间段内安弹性分析。
根据火力发电厂汽水管线振动控制导则及ASME-OM3[5]，对允许的交变应力强度判据进行评估。
管线由于振动产生的交变应力强度Salt必须满足下式：
根据以上结论可知，管线在振动下的疲劳应力满足规范要求。
5结论
（1）本文归纳总结了柴油机回油管管线的通用应力分析方法，并展示了使用PEPS软件对管线不同工况下的应力进行了分析计算方法和结论。
（2）对振动的管线进行治理和改进，并使用时程分析的方法验证改进方案满足规范要求。
参考文献：
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