6 Сейсмическая квалификация на основе испытаний
advertisement
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ГОСТ Р МЭК 60980 – 2012 РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Рекомендуемый порядок проведения сейсмической квалификации электрического оборудования для систем безопасности атомных станций IEC 60980:1989 Recommended practices for seismic qualification of electrical equipment of the safety system for nuclear generating stations (IDT) Настоящий проект стандарта не подлежит применению до его утверждения Москва Стандартинформ 2012 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Предисловие Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184–ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации – ГОСТ Р 1.0―2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения» Сведения о стандарте 1 Подготовлен Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт атомных электростанций» (ОАО «ВНИИАЭС») и Автономной некоммерческой организацией «Измерите льноинформационные технологии» (АНО «Изинтех») на основе аутентичного перевода на русский язык экспертами ПК 45А МЭК соответствующего международного стандарта. 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 322 «Атомная техника» 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом агентства по техническому регулированию и метрологии от Федерального № - ст 4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60980 «Рекомендуемый порядок проведения сейсмической квалификации электрического оборудования систем безопасности атомных станций» (IEC 60980:1989 Recommended practices for seismic qualification of electrical equipment of the safety system for nuclear generating stations). Международный стандарт МЭК 60980 был подготовлен подкомитетом 45А «Реакторная аппаратура» приборостроение». 5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ II Технического Комитета 45: «Ядерное ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок в ежемесячно издаваемых информационных пересмотра указателях (замены) соответствующее издаваемом «Национальные или отмены уведомление информационном будет указателе стандарты». настоящего опубликовано «Национальные В случае стандарта в ежемесячно стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет Стандартинформ, 2012 Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии III ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Содержание 1 Область применения и назначение . ……………………………………………1 2 Определения 1 3 Характерные явления во время землетрясения и отклик оборудования ........................................................................................... 4 3.1 Характерные явления во время землетрясения .............................. 5 3.2 Оборудование на фундаменте ......................................................... 5 3.3 Оборудование, встроенное в конструкцию ...................................... 5 3.4 Моделирование землетрясения ....................................................... 5 3.5 Динамика колебаний ........................................................................ 6 3.6 Демпфирование ............................................................................... 6 4 Требования к сейсмической квалификации ............................................. 6 4.1 Введение .......................................................................................... 6 4.2 Процедура сейсмической квалификации ......................................... 7 5 Сейсмический квалификационный анализ (СКА)................................... 10 5.1 Проверка оборудования ................................................................. 11 5.2 Проверка субкомплекса – граничные условия и взаимодействия . 11 5.3 Действия по квалификации ............................................................ 14 5.4 Синтез ............................................................................................ 18 6 Сейсмическая квалификация на основе испытаний........................................ 19 6.1 Введение ........................................................................................ 19 6.2 Условия испытаний ........................................................................ 20 6.3 Испытания по одной и по нескольким осям ................................... 31 6.4 Отбор испытательных колебаний .................................................. 33 6.5 Испытательный сигнал ................................................................... 34 7 Документация ..................................................................................................... 38 7.1 Общие положения .......................................................................... 38 7.2 Квалификация методом анализа ................................................... 38 7.3 Квалификация методом испытаний ............................................... 39 7.4 Непрерывность ............................................................................... 39 Приложение А (справочное) Квалификация на основании опыта .................... 44 Приложение ДВ (Справочное) Сведения о соответствии нормативных ссылочных международных стандартов национальным стандартам Российской Федерации 58 IV ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Рекомендуемый порядок проведения сейсмической квалификации электрического оборудования для систем безопасности атомных станций Recommended practices for seismic qualification of electrical equipment of the safety system for nuclear generating stations Дата введения – 2012 – – Область применения и назначение 1 Настоящий стандарт применим к электрическому оборудованию и аппаратуре контроля и управления систем безопасности, используемых на атомных станциях, включая связанные с ними компоненты или оборудование, чей отказ может неблагоприятно повлиять на характеристики системы безопасности. В настоящем сейсмической стандарте квалификации, представлены а также соответствующие требования, методы необходимые для демонстрации того, что электрическое оборудование и аппаратура контроля и управления может выполнять свои функции безопасности во время и после землетрясения. частью Поскольку сейсмическая квалификации оборудования, квалификация данный является стандарт лишь должен использоваться совместно со стандартом МЭК 60780. 2 Определения В дополнение к определениям, содержащимся в МЭК 60780, приведенные ниже определения устанавливают значения слов в контексте их использования в настоящем стандарте. В настоящем стандарте, в основном, используется терминология МАГАТЭ. 2.1 устройство (device): Элемент электрического оборудования, который используется в соединении или как дополнение к другим элементам электрического оборудования. 2.2 комплекс (assembly): Два или более устройства, включая общую монтажную или поддерживающую конструкцию. 1 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 2.3 активное оборудование (active Оборудование, equipment): которое выполняет связанную с безопасностью функцию посредством механического перемещения или изменения состояния. 2.4 пассивное оборудование (passive equipment): Оборудование, для которого относящаяся к безопасности функция состоит в поддержании целостности конструкции и для которого не требуется изменять свое состояние. 2.5 неисправность (malfunction): Потеря оборудованием способности начать или поддерживать возникновение выполнение нежелательного эффекта, требуемой который функции, может либо привести к неблагоприятным последствиям. Критерии функциональной допустимости должны быть определены в соответствующих технических требованиях. 2.6 собственная частота (natural frequency): Собственной частотой конструкции или корпуса является частота их свободных колебаний, зависящая только от их собственных физических характеристик (массы, формы, упругости и распределения затухания), а также от характеристик ограничителей и опор (см. рисунок 1). 2.7 синусоидальные синусоидальная волна биения одной частоты, (sine beat): Непрерывная чья амплитуда модулируется синусоидальной волной меньшей частоты, как это показано на рисунке 2 . 2.8 синусоидальная гармоника (sine dwell): Непрерывная синусоидальная волна одной частоты. 2.9 испытательная частота (test frequency): Частота внешней силы, которая воздействует на образец во время испытаний. 2.10 спектр отклика (response spectrum): Диаграмма максимального отклика как демпфированных функция частоты вибровозбудителей вибровозбудителя с одной для степенью набора свободы, подверженных воздействию одного и того же базового возбуждения (см. рисунок 4). 2.11 узкополосный спектр отклика (narrow-band response spectrum): Спектр отклика, описывающий колебание, при котором усиленный отклик происходит в ограниченном (узком) диапазоне частот. 2.12 широкополосный спектр отклика (broad-band response spectrum): Спектр отклика, описывающий колебание, при котором усиленный отклик происходит в широком диапазоне частот. 2 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 2.13 требуемый спектр отклика (ТСО) (required response spectrum (RRS)): Спектр отклика, задаваемый пользователем как часть требований для контрольных испытаний либо искусственно созданный с целью учета будущих применений. ТСО представляет собой требование, которое должно быть удовлетворено (см. рисунки 1 и 2). 2.14 контрольный спектр отклика (КСО) (test response spectrum): Спектр отклика, который получается при использовании аналитической техники или оборудования спектрального анализа в результате реальных колебаний стола вибростенда. П р и м е ч а н и е – При квалификации оборудования должны сравниваться КСО и ТСО (см. рисунок 1). 2.15 спектральная плотность энергии (СПЭ) (power spectral density (PSD)): Среднеквадратичное значение амплитуды на единицу частоты колебания. СПЭ выражается в g2/Гц на частоту колебаний ускорения. 2.16 предпочтительные оси для испытаний (preferred testing axes): Три взаимно-перпендикулярные оси, которые, в основном, соответствуют максимально уязвимым осям образца. 2.17 землетрясение S1 (S1 earthquake): Землетрясение, которое может случиться в месте расположения квалифицируемого оборудования в течение его срока службы. При данном типе землетрясения составные части должны без изменения сохранять свою работоспособность. 2.18 землетрясение S2 (S2 earthquake): Землетрясение, во время которого возникают максимальные колебательные движения земной поверхности, при этом отдельные конструкции, системы и их составные асти В Руководстве по безопасности МАГАТЭ (IAEA Safety Guide) 50-SG-S1 даны следующие определения землетрясений S1 и S2: - Сдвиг земной коры уровня 1 (S1): максимальный сдвиг земной коры, который есть основания ожидать в данном месте один раз в течение всего периода эксплуатации атомной электростанции. - Сдвиг земной коры уровня 2 (S2): сдвиг земной коры, который считается максимально потенциально возможным землетрясением в данном месте. 3 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции сохраняют свою работоспособность. Это те конструкции, системы и их компоненты, которые являются существенными для обеспечения функциональности, целостности и безопасности всей системы, подлежащей квалификации. 2.19 ускорение на уровне перекрытия (floor acceleration): Ускорение взятого в отдельности перекрытия здания или ускорение на определенном уровне, происходящее в результате отдельного толчка землетрясения. 2.20 ускорение нулевого периода (УНП) (zero period acceleration (ZPA)): Уровень ускорения высокой частоты, не усиленная часть спектра отклика. Это ускорение соответствует максимальному пиковому ускорению в его временной диаграмме, из которой возникает спектр. 2.21 существенный цикл (significant cycle): Цикл, для которого диапазон амплитуд находится в пределах от 50 % до 100 % от максимальной амплитуды толчка. 2.22 квалификационные Сейсмические квалификационные испытания (qualification испытания означают testing): воздействие на оборудование принудительного колебательного движения, чтобы таким образом убедиться вибрационным в нагрузкам, способности оборудования равным превосходящим или противостоять нагрузки от сейсмических явлений. Сейсмические явления обычно представляются требуемым спектром отклика. 2.23 уязвимость (fragility): Склонность оборудования к неисправной работе как результат структурных или эксплуатационных ограничений или обеих этих причин. 2.24 уровень уязвимости (fragility level): Наивысший уровень входного возбуждения, выраженный как функция входной частоты, который может выдержать оборудование при сохранении выполнения требуемой функции безопасности. Уровень уязвимости может быть выражен в терминах спектра отклика (спектр отклика уязвимости СОУ), т.е. как СОУ, полученный в результате испытаний на уровень уязвимости. 3 Характерные явления во время землетрясения и отклик оборудования Данный раздел посвящен информации о характере землетрясения и о динамических характеристиках оборудования во время землетрясений и 4 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции моделирующих его явлениях. Численные значения являются типичными и иллюстративными и не могут рассматриваться в качестве стандартных. 3.1 Характерные явления во время землетрясения Землетрясения производят беспорядочные колебания земной поверхности, которые характеризуются одновременными, но статистически независимыми вертикальными и горизонтальными компонентами. Землетрясение в 6 баллов и выше по шкале Рихтера может длиться от 15 до 30 с и может вызвать максимальные горизонтальные ускорения повер хности земли в диапазоне от 0,1 до 0,6 g и более, при этом максимальный выход энергии наблюдается в первые 5 или 10 с. Типичные случайные широкополосные колебания происходят в диапазоне частот от 1 до 35 Гц. 3.2 Оборудование на фундаменте Амплитуда колебаний поверхности земли (как вертикальных, так и горизонтальных) может быть усилена в оборудовании, смонтированном на фундаменте. Для каждого конкретного колебания поверхности земли усиление зависит от собственных частот колебаний системы (почвы, фундамента и оборудования) и механизма Типичный широкополосный спектр демпфирования (см. 3.6). отклика, описывающий колебания поверхности земли, показывает, что при возбуждении преобладают кратные частоты. 3.3 Оборудование, встроенное в конструкцию Колебания поверхности земли (горизонтальные и вертикальные) могут фильтроваться и усиливаться промежуточными конструкциями, что дает в результате различные смонтированного на колебания. полу, может Динамический достичь отклик оборудования, многократного увеличения ускорения по сравнению с максимальным ускорением поверхности земли, в зависимости от демпфирования и собственных частот колебания. Усиление и полоса частот зависят от характеристик динамического отклика можно близком конструкций здания и оборудования. 3.4 Моделирование землетрясения Цель моделирования заключается в как более воспроизведении эффектов от заданного землетрясения. 5 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Форма моделирования сейсмических колебаний, используемая при квалификации оборудования с помощью анализа или испытаний, может быть описана одним из следующих способов: временной диаграммой, спектром отклика или в виде функции спектральной плотности энергии (СПЭ). Эти данные могут быть сформированы для строительных конструкций, на которые должно монтироваться оборудование. Они предоставляются изготовителю пользователем или его представителем как часть технических требований на данное оборудование (см. раздел 5) или же предоставля ются изготовителем для определения области будущих применений. Сейсмические колебания, так же как выходные отфильтрованные колебания, носят направленный характер, поэтому как сами эти колебания, так и их воздействие на оборудование должны быть определены по направлениям. 3.5 Динамика колебаний Ожидаемую форму колебаний получают из существующих записей землетрясения или создают искусственно. В применении к конкретному перекрытию, полученная запись временной диаграммы включает динамическую фильтрацию и эффекты усиления строительными и другими несущими конструкциями (см. рисунок 5). 3.6 Демпфирование Демпфирование – это общее понятие, охватывающее многочисленные сложные механизмы распределения энергии в системе. На практике демпфирование зависит от большого числа параметров, таких как структура строительных конструкций, тип колебаний, напряжение, силы, действующая в нормальной обстановке, скорость приложения этой силы, материалы, взаимное ослабление и т.п. 4 Требования к сейсмической квалификации 4.1 Введение Сейсмическая квалификация должна показать способность оборудования системы безопасности выполнять требуемую от нее функцию во время и (или) после воздействия на эту систему сил, вызванных одним землетрясением S2. Кроме того, оборудование должно быть стойким к 6 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции воздействию нескольких землетрясений S1, произошедших до землетрясения S2 (см. раздел 6). Квалификация электрических элементов системы безопасности атомных станций полностью описана в МЭК 60780 и, в частности, в разделе 4 этого стандарта описаны принципы квалификации. Там где это необходимо, сейсмические испытания должны проводиться в соответствующей последовательности с испытаниями на воздействие окружающей среды (см. приложение A). Настоящий стандарт может использоваться производителями оборудования для установления процедур получения данных, подтверждающих заявленные характеристики, а также пользователями оборудования для оценки и аттестации представительных приборов и комплексов при проведении общей работы по квалификации. Таким образом, квалификация является формальной процедурой, с помощью которой подтверждение необходимых качеств достигается однозначным, зарегистрированным и прослеживаемым способом, так чтобы применимость и обоснованность квалификации могла быть легко подтверждена. 4.2 Процедура сейсмической квалификации Будучи формальной процедурой, сейсмическая квалификация включает в себя большое число отдельных действий (см. раздел 5), которые указаны ниже: 4.2.1 Спецификация квалифицируемого оборудования Оборудование должно иметь четкую спецификацию. Спецификация должна включать: описание оборудования, его тип, номер чертежа и заводской номер, технические условия и т.д.; ограничения для квалифицируемого оборудования, например: какие входные/выходные соединения должны быть подключены, какой монтаж должен быть включен или исключен и т.п.; необходимые условия эксплуатации (нагрузка); условия старения в соответствии с п.п. 5.3.3 и 5.3.4 МЭК 60780 и п.5.3.3 настоящего стандарта. 7 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 4.2.2 Спецификация требований к сейсмическому воздействию Эти требования должны быть четко определены. По меньшей мере, они должны включать следующее: продолжительность во времени; диапазон частот; значения ускорения. Информация, обеспечивающая эти данные, может состоять в следующем: колебательные перемещения в терминах спектральной плотности энергии как функции частоты; временная длительность сильных колебаний при землетрясении; требуемый спектр отклика (ТСО) для фиксированных точек, на которых монтируется оборудование. Требуемый спектр отклика должен включать данные для основных горизонтальных осей и для вертикальной оси, при этом данные должны быть указаны для коэффициентов демпфирования в 2 %, 5 % и 7 %; максимальные ускорения для значащих частот или динамика его изменения для фиксированных точек (перекрытия или конструкции), на которых будет монтироваться оборудование; детализация требований по многократным землетрясениям S2 (см. п.п. 6.2.9.2). При оценке сейсмического риска для конкретной площадки может потребоваться рассмотрение ожидаемого количества землетрясений S1 и S2, которым образец может подвергнуться в течение срока эксплуатации установки. Обычно предполагается пять землетрясений S1 и одно землетрясение S2, если не обосновано другое количество. Однако вместо пяти испытаний уровня S1 образец можно подвергнуть двум испытаниям уровня S2. За сейсмическими испытаниями S1 должно следовать, по крайней мере, одно сейсмическое испытание S2, а продолжительность каждой испытательной волны должно, как минимум, быть равным длительности интенсивной части динамики изменения, используемой для определения ТСО. Если динамика изменения не задана и отсутствуют другие предписания, то для сейсмических испытаний необходимо использовать десять значимых циклов. 8 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Испытательные волны, имитирующие землетрясения S1 или S2, могут применяться в виде «серии волн». В этом случае временное разделение волн должно быть не менее 2 с, чтобы избежать наложения их воздействий на оборудование. 4.2.3 Спецификация критериев приемки Критерии приемки – это факторы, по которым судят об успехе или провале квалификации. Они должны быть четко определены, и в них может быть указано, что оборудование должно работать во время испытаний, либо что оно должно лишь выстоять и работать после них. Критерии должны также включать следующее: номенклатуру или описание функциональных требований безопасности; перечень критериев приемки для сохранения работоспособности; допустимые пределы; какие-либо специальные требования, предъявляемые к испытаниям или анализу. 4.2.4 Квалификационные испытания или анализ Оборудование, определенное в п. 4.2.1, должно быть квалифицировано на соответствие требованиям, определенным в п. 4.2.2. Об успехе или провале следует судить с помощью критериев, определенных в п. 4.2.3. Некоторые общие методы квалификации описаны в стандарте МЭК 60780: Квалификация с помощью анализа или комбинации испытания и анализа, в котором характеристики оборудования прогнозируются без физических испытаний или на основе существующих данных (см. п. 5.3.2). Квалификация с помощью испытаний, при которых испытывается типовой образец оборудования (см. раздел 6). Квалификация на основе опыта эксплуатации. Хотя еще и не существует установленных методов, однако последние данные свидетельствуют о том, что квалификация на основе опыта эксплуатации может быть ценным методом сейсмической квалификации. Этот метод описан в качестве руководства в приложении A. 9 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Каждый из перечисленных методов, а также другие эффективные методы могут применяться для подтверждения способности оборудования удовлетворить требованиям сейсмической квалификации. Сейсмический квалификационный анализ (СКА) (испытания, анализ или их комбинация) устанавливает конкретные процедуры, выбор которых рекомендуется осуществлять на основе применимости метода для оборудования данного типа, размера и сложности. 4.2.5 Представление документации Для квалификации должна быть предоставлена четкая и полная документация (см. раздел 7). Это является важной частью квалификации. Ее задача – показать, что оборудование удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям при воздействии на него сейсмических ускорений, для которых это оборудование квалифицировано. 5 Сейсмический квалификационный анализ (СКА) Сейсмический квалификационный анализ охватывает методы рационализации операций (испытаний, анализа или их комбинации) и обеспечивает достаточный предел для учета неопределенностей. При проведении СКА предполагается, что оборудование будет выполнять предназначенные для него функции, если его субкомплексы и соответствующие сопряжения выполняют свои функции в условиях, возникающих в результате следующих обстоятельств: взаимного соединения субкомплексов; сейсмической нагрузки, возникающей при сейсмическом возбуждении, установленном для оборудования; действия нагрузки, относящейся к функциональным требованиям к оборудованию. Воздействия указанных выше условий на субкомплексы должны рассматриваться как действующие одновременно. Каждый субкомплекс может рассматриваться отдельно. СКА включает в себя четыре последовательных раскрываются ниже: 10 проверка оборудования, отбор субкомплексов; шага, которые ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции проверка субкомплексов, определение граничных условий и взаимодействий; операции при квалификации, испытания или расчеты или их комбинация; обобщение, результаты и оценка допуска. 5.1 Проверка оборудования Назначение этого шага заключается в следующем : разделение субкомплексов реального (один или оборудования более, условно на несколько значимых или реально физически независимых) (см. рисунок 6); определение набора субкомплексов, являющихся представительными для данного оборудования; идентификация субкомплексов, на которые может влиять модификация или изменение конфигурации. Цель заключается в урегулировании следующих факторов: готовность испытательного и вычислительного оборудования; надежность результатов, полученных в процессе квалификации; оптимальное использование имеющихся данных. Необходимо принятие обоснованного технического решения; однако, для того чтобы какой-либо ошибочный выбор не оказывал влияния на окончательный вывод, эта ошибка должна обнаруживаться при осуществлении последующих шагов. 5.2 Проверка субкомплекса – граничные условия и взаимодействия Назначение этого шага заключается в следующем: идентификация функции каждого субкомплекса, требуемой для достижения необходимых характеристик оборудования; должны быть рассмотрены все режимы работы и прогнозируемые аварии; установление нагрузок при сопряжениях каждого субкомплекса и определение их значения . 5.2.1 Соединение Поведение субкомплексов может отличаться, в зависимости от того соединены ли они с оборудованием, или физически разделены. Эффекты 11 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции соединения, вызванные сейсмическими явлениями, должны быть исследованы. 5.2.2 Сейсмическая нагрузка на субкомплексы Если выбранные субкомплексы не монтируются непосредственно на опорную конструкцию оборудования, то они подвергаются сейсмической нагрузке, основанной на следующих элементах: на динамических передающих свойствах опорной конструкции субкомплекса; на установленной сейсмической нагрузке на оборудование (обычно определяемой в ТСО); на обоснованном методе испытаний, вычислений или их комбинации. Некоторые из этих методов раскрыты ниже и показаны на рисунке 7. 5.2.2.1 Экспериментальный метод Имитируется установленное сейсмическое колебание опорной конструкции оборудования и регистрируется отклик в интересующих точках (локальный отклик). П р и м е ч а н и е – Может потребоваться дополнительный анализ для оценки представительности образца и условий испытаний или для внесения поправок в экспериментальные данные, учитывающих эффекты от соединений или от альтернативных конфигураций оборудования. 5.2.2.2 Метод расчета На первом этапе с помощью анализа определяются параметры, характерные для экспериментов или расчета. Затем в интересующих точках может определяться локальный отклик, например, с помощью: прямой передачи спектра отклика; отклика отдельных режимов и эффектов наложения. Примечание – Могут понадобиться испытания для верификации результатов сложных математических моделей или для определения характерных параметров для лучшей аппроксимации реального состояния вещей. Сейсмическая нагрузка субкомплекса может быть выражена в терминах ТСО. 12 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Для учета неопределенностей анализа и экспериментальных погрешностей пики спектра отклика рекомендуется увеличить и расширить на поправочный коэффициент. 5.2.3 Нагрузка Нагрузка проявляется в виде физических условий, примененных к субкомплексу. Кроме того, необходимо учесть влияние размещения и ориентации субкомплекса. 5.2.4 Свойства субкомплексов Линейность Физические свойства или отклик субкомплексов могут иметь нелинейный характер, например, жесткость и, следовательно, характерные частоты могут изменяться с изменением величины механической нагрузки. В этом случае соответствующий анализ позволит получить ограничения применимости или уменьшение погрешности экспериментальных данных или погрешностей, возникающих вследствие допущений о линейности моделей. Демпфирование С одной и той же составляющей могут быть связаны различные значения демпфирования, в зависимости от следующих обстоятельств: величины механической нагрузки (эффект нелинейности); вида колебаний. Если не существует других, документально подтвержденных значений, то могут приниматься следующие коэффициенты демпфирования: панели управления, стойки: 7 % от критического демпфирования (при 4 % сварки); двигатели: 2 % от критического демпфирования (при 4 % сварки); кабельные коробки: 10 % от критического демпфирования (при 4 % сварки). Если субкомплекс не может быть идентифицирован, то предлагается принимать 5 % значение демпфирования. 13 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 5.3 Действия по квалификации Назначение этого шага заключается в обеспечении достаточного количества сведений и информации о поведении субкомплексов с целью демонстрации в последующих шагах (синтез) того, что оборудование может выполнять свои функции по безопасности при заданных сейсмических условиях. Должны быть запланированы действия для исследования типов всевозможных отказов и неисправностей субкомплексов. Эти отказы и неисправности можно разделить на следующие категории: жесткость: отказ связан с интенсивностью возбуждения сейсмического происхождения (например, структурная целостность); резонанс: отказ связан с интенсивностью и частотным наполнением возбуждения сейсмического происхождения (например, дребезг в электрических контактах); накопленное частотным повреждение: наполнением и отказ числом связан нагрузочных с интенсивностью, циклов возбуждения сейсмического происхождения. При исследовании поведения субкомплексов могут быть использованы испытания и вычисления. Для одних субкомплексов или конкретных моделей более подходящим является испытание, а для других – вычисления. В таблице 1 приведены факторы, влияющие на данный выбор. Если метод исследования дает приближенный результат, то должен быть предусмотрен достаточный запас. Таблица 1 Метод Испытания 14 Соответствующая область исследования Основной фактор, влияющий на точность Комплексные функциональные взаимосвязи входа и выхода Условия испытаний (колебание, тип, моделирование окружающей среды) Неопределенность вида отказа Представительность образцов Динамические характеристики Размеры, эффекты совмещения, функциональное моделирование Параметр, по которому обычно обеспечивается запас Величина испытательной нагрузки ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Окончание таблицы 1 Метод Соответствующая область исследования Основной фактор, влияющий на точность Параметр, по которому обычно обеспечивается запас Вычисления Постулированные виды отказов (структурная целостность) Точность математической модели Условия безопасности Экстраполяция и интерполяция динамических характеристик Метод анализа (статический эквивалент, анализ методом нормальных волн, спектральный анализ методом нормальных волн) 5.3.1 Испытания Процедуры, используемые при проведении испытаний, подробно приведены в разделе 6. 5.3.2 Вычисления Вычисления производиться вычислений могут дополнять интерполяция может также и испытания, экстраполяция исследоваться с их помощью данных. установленный С может помощью вид отказа, связанного со структурной целостностью, усталостью и поведением при сжатии-растяжении. Ниже предлагаются два метода вычислений: статическая эквивалентная нагрузка, которая на выходе дает консервативные результаты вследствие грубой аппроксимации модели; динамический анализ, который учитывает волновые свойства конструкции и может быть хорошо представлен линейными моделями. 5.3.2.1 Вычисление статической эквивалентной нагрузки Пассивный субкомплекс может быть представлен как объект, подверженный равномерному постоянному эквивалентному ускорению, как это указано ниже: a) с помощью вычислений, волновых испытаний или анализа для субкомплекса устанавливается частота первой гармоники по каждой из главных ортогональных осей; 15 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции b) при определении максимального значения пика в пределах неопределенности частоты первой гармоники используется ТСО (ускорение) для каждой из ортогональных осей (см. рисунок 8). П р и м е ч а н и е 1 – Интервал неопределенности оценивается на основе вычисления погрешности . П р и м е ч а н и е 2 – Если не проводились исследования по частоте или их было недостаточно, то величина интервала неопределенности велика, и из доступных значений ТСО выбирается максимальное значение пика (МЗП). П р и м е ч а н и е 3 – Если с очевидностью можно показать, что рассматриваемая часть конструкции является жесткой, то может быть выбрана величина УНП ; c) для учета влияния неучтенных ранее режимов, для каждой оси находят эквивалентные значения ускорения путем умножения указанных выше максимальных значений на коэффициент 1,5 или меньше, если это обосновано; d) для имитации сейсмической нагрузки в обоих направлениях каждой из главных ортогональных осей применяется ускорение, соответствующее массам рассматриваемых субкомплексов; e) для каждой из главных ортогональных осей аналогичные эффекты складываются как корень квадратный из суммы квадратов. 5.3.2.2 Динамические вычисления Динамические вычисления основаны на трех методах: метод вычислений, определяющий модальные параметры и обычно осуществляемый на компьютере; математическая субкомплекса (часто модель это – рассматриваемой конечно-элементная конструкции модель или и матрица переноса, или другой обоснованный метод); метод вычислений для определения влияния режимов работы при воздействии прилагаемой сейсмической нагрузки (обычно с помощью спектрального анализа); Примечание – Методы 1 и 2 могут быть заменены модальными испытаниями, с помощью которых могут быть получены модальные параметры . По следующим пунктам должно быть представлено обоснование: Метод вычислений основные принципы метода; 16 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции аттестация компьютерной программы; процедура объединения модальных откликов и откликов по направлениям. Допущения, связанные с моделью принципы идеализации; распределение элементов модели, число динамических могут уточнить степеней свободы; значения параметров; нелинейные эффекты; демпфирование; Примечание – Испытания допущения относительно демпфирования, линейности, жесткости и т.д. Результаты вычислений и соответствующая модель число учтенных видов колебаний и их общее число для всей массы оборудования; влияние неучтенных жестких видов колебаний; точность; П р и м е ч а н и е – Для подтверждения этих результатов могут понадобиться испытания. 5.3.3 Старение Создание условий старения может потребоваться для тех субкомплексов, у которых имеются механизмы старения, сильно влияющие на их режим во время землетрясения. В этом случае до проведения каких либо других имитирующих или исследовательских испытаний должна быть определена обоснованная функция долговечности, а также должны быть созданы условия старения. 5.3.4 Границы раздела Смежные элементы могут существенным образом взаимодействовать с рассматриваемыми характеристикам субкомплексами. стойки и Внимание функциональным будет соединениям уделяться (таким как кабельные желоба, трубопроводы и т.д.). 17 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 5.3.5 Образец При необходимости будут проводиться имитации условий эксплуатации на как можно более представительных образцах. Однако, отклонения возможны в следующих случаях: отклонение в образце не вступает в противоречие с имитацией (например, макеты приборов могут имитировать распределение массы опорной конструкции для определения механических передаточных функций с помощью испытаний на вибрацию); влияние отклонений может быть предсказано с разумной точностью. 5.3.6 Жесткость В имитациях и исследованиях должны быть предусмотрены наиболее жесткие сочетания нагрузок, определенных во время шага 2 по определению СФН (сейсмических и функциональных нагрузок). Чтобы охватить максимум возможных модификаций или учесть возможность различных применений, субкомплекс должен быть аттестован с достаточным запасом жесткости. 5.4 Синтез Целью этого шага является подтверждение следующих пунктов: реальное оборудование должным образом представлено набором субкомплексов, чье сейсмическое поведение исследовано и оформлено документально; для каждого представительного субкомплекса принимаемые при исследованиях нагрузки соответствуют или превышают те, которые существуют при реальных условиях эксплуатации, а также возбуждения оборудования, вызываемые сейсмическими явлениями. Должны быть включены эффекты сочленения составных частей субкомплексов; исследованные характеристики каждого субкомплекса с запасом обеспечивают выполнение оборудованием своих функций по безопасности. Синтез используется для того, чтобы установить выполняются или нет квалификационные требования для оборудования, некоторые свойства которого аналогичны свойствам уже квалифицированного оборудования. Приведенные ниже на рисунках 9 и 10 примеры демонстрируют некоторые предлагаемые процедуры. 18 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 6 Сейсмическая квалификация на основе испытаний 6.1 Введение Процедуры, использовать приведенные для безопасности в сейсмических или другого данном разделе, квалификационных оборудования, рекомендуется испытаний способного систем выдерживать землетрясения. Вообще говоря, программа испытаний сейсмической квалификации рекомендуется для сложных комплексов (для которых невозможна квалификация с помощью анализа) или для оборудования, для которого возможные нарушения работоспособности относятся к функциональным характеристикам. Поэтому оборудование должно испытываться при условиях, имитирующих условия эксплуатации. Сейсмические испытания должны проводиться путем воздействия на образцы вибрации, которая с запасом имитирует то, что должно наблюдаться при рассматриваемом динамическом явлении. Практическая проблема при установлении испытаний для квалификации образцов состоит в отборе подходящих испытательных волн, как это подробно освещено в 6.5 настоящего стандарта. Необходимо учесть множество факторов, в том числе тип образцов, их размещение, хара ктер ожидаемого землетрясения и т.д. Еще одна проблема, которую нужно рассмотреть – это назначение данного образца, предназначен ли он для единичного применения или для более широких сейсмические целей. колебания В первом и случае выбраны могут быть квалификационные определены испытания, соответствующие техническим требованиям (проверочные испытания), тогда как в последнем случае испытания предназначены для того, чтобы квалифицировать образец для будущих применений, для чего может быть установлен более широкий спектр сейсмических колебаний (прочностные испытания). Еще одна сложность возникает при попытках установить испытания отдельных компонентов (реле, двигатели, датчики и т.д.) или сложных устройств, таких как шкафы управления. Теоретический базис для испытательных процедур находится вне рамок данного стандарта, однако он может быть легко найден в технической литературе. 19 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 6.2 Условия испытаний Программа квалификационных сейсмических испытаний должна включать в себя следующие элементы: сейсмические нагрузки и последовательность испытаний; колебания на входе; условия монтажа; эксплуатационные нагрузки и условия эксплуатации (например, напряжение, давление); контроль выходного отклика и функциональных характеристик оборудования; демонстрация работоспособности. 6.2.1 Сейсмические нагрузки Обычно сейсмические нагрузки определяются требуемым спектром отклика (ТСО). Как правило, он расширяется в области максимальных ускорений, чтобы включить влияние неизвестных или изменяющихся факторов, таких как неизвестные с достаточной точностью резонансные частоты конструкции здания или размещение образца внутри здания. В требованиях расширяется должен спектр; в быть установлен противном случае предел, должен до которого рассматриваться широкополосный ТСО. Требуемый спектр отклика не дает информации о продолжительности соответствующей динамики изменения, а также о числе значимых циклов. Эти величины должны быть установлены. В противном случае длительность должна быть не менее 30 с (если не указано другое), а число значимых циклов должно находиться в пределах от 5 до 10. 6.2.2 Колебания на входе в систему Входные колебания должны воздействовать на основание образца, как это описано в 6.5, и должны основываться на ТСО для того, чтобы удовлетворять критериям 6.5 и п.п. 6.2.9.3. 6.2.3 Монтаж Испытываемое оборудование должно монтироваться на вибростенде таким образом, чтобы имитировать условия монтажа при эксплуатации. 20 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Метод монтажа должен быть таким же, какой рекомендуется в реальных условиях эксплуатации. При монтаже должны быть использованы рекомендованные размеры и конфигурация болтов, структура и вид сварки и т.д. Должны быть учтены влияния электрических соединений, измерительных линий и т.п. Ориентация оборудования во время испытаний должна фиксироваться документально и должна быть именно такой, для которой оборудование квалифицируется, если только соответствующее обоснование не может быть сделано для распространения квалификации на неиспытанную ориентацию. Метод монтажа оборудования на вибростенде должен включать описание любых вспомогательных приспособлений и соединений. Должно быть оценено влияние этих приспособлений и соединений, если они используются лишь во время квалификации и не используются при монтаже на месте эксплуатации. 6.2.4 Нагрузка Сейсмические квалификационные испытания оборудования должны проводиться в нормальных условиях эксплуатации. Эти условия должны включать электрическую, механическую, тепловую нагрузки, давление и т.д., в той степени, в какой они неблагоприятно влияют на функционирование. Должна оцениваться необходимость и возможность воспроизведения полных эксплуатационных подвергаемого нагрузок сейсмическим для любого оборудования, испытаниям, должно быть также документально доказано, что неполное воспроизведение (или отсутствие воспроизведения) нагрузок не отменяет результатов испытаний. 6.2.5 Контроль Для оценки функциональных характеристик оборудования до, во время (если требуется) и после испытаний должно быть использовано достаточное количество контролирующего оборудования. Кроме того, должно быть использовано достаточное количество вибрационного контролирующего оборудования, чтобы иметь возможность определять уровни примененной вибрации. Рекомендуется в дополнение к контролю вибростенда контролировать такое количество точек на самом оборудовании, какое необходимо для получения информации, позволяющей оценивать поведение образцов при вибрации. Эти данные могут также использоваться при последующей расчетной квалификации оборудования для других 21 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции применений, при возможных изменениях или для квалификации прибор ов, смонтированных на оборудовании (например, аппаратура, смонтированная на панели). Размещение контролирующих датчиков должно быть зафиксировано в документе, в том числе в виде фотографий. 6.2.6 Демонстрация работоспособности В соответствии с критериями раздела 4 во время и (или) после сейсмических испытаний оборудование должно выполнять функции, относящиеся к безопасности. 6.2.7 Последовательность испытаний Обычно сейсмические испытания должны проводиться в следующей последовательности и так, как это описано в соответствующих технических условиях: a) предварительный осмотр с целью проверки целостности оборудования; b) функциональная проверка (до испытаний); c) исследования отклика на вибрацию (исследовательские испытания); d) сейсмические квалификационные испытания, включая функциональную проверку; e) функциональная проверка (после испытаний); f) окончательная проверка. Последовательность сейсмических квалификационных испытаний, проводящихся в рамках общего процесса квалификации, указана в МЭК 60780. 6.2.8 Исследование отклика на вибрацию Образец должен быть подвергнут исследованиям на вибрационный отклик для определения его динамических характеристик. Это также является вспомогательным средством для обоснования выбранного метода испытания или его результатов. Исследования отклика на вибрацию позволяют получить данные о собственных частотах и о демпфировании оборудования. Кроме того, они полезны при выборе между испытаниями по одной или нескольким осям. 22 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Испытание должно состоять в одиночном осевом возбуждении при низком уровне динамической входной вибрации квалификации). (ниже Испытание уровня, должно требуемого проводиться при (вдоль каждой из главных осей) в диапазоне частот, равном или большем диапазона, определенного для входного сейсмического колебания (см. п. 6.2.2). Экстраполяционные испытания могут проводиться различными способами, на основе возбуждения или по методу импеданса. 6.2.8.1 Экстраполяционные испытания с фиксированными точками возбуждения Наиболее часто применяемый метод состоит в использовании входного синусоидального сигнала с качающейся частотой при низком значении ускорения и со скоростью изменения частоты не более 2 октав в минуту (чаще всего – 1 октава в минуту). Выбранный уровень ускорения должен обеспечивать хорошее отношение сигнала к шуму в испытательном оборудовании (обычно эта величина выбирается в диапазоне между 0,1 и 0,2 g). Аналогичные результаты могут быть получены путем поиска резонанса с помощью беспорядочных периодических колебаний в широком диапазоне низких частот. 6.2.8.2 Экстраполяционное испытание по методу импеданса Поиск резонанса может конструкции передвижным испытаний. Сигнал, проводиться вибратором приходящий или от с помощью возбуждения с помощью динамических контролирующей аппаратуры (акселерометры, измерители напряжений и т.п.) должен регистрир оваться и анализироваться для получения кривых отклика оборудования (т.е. зависимость ускорения от частоты или, что лучше, функция передачи между откликом и возбуждением). Эти кривые показывают резонансные частоты оборудования. Для испытания, описанного в п. 6.2.8.1, а также для испытания, описанного в данном пункте следует отметить следующее: 23 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции из-за физической критическим частям, сложности или ограниченной экстраполяционные доступности испытания могут к не зарегистрировать все критические частоты; в результате нелинейности, резонансные отклики при высоких уровнях могут отличаться по частоте и демпфированию от откликов при более низких уровнях, и, следовательно, некоторые резонансы могут оказаться не выявленными при возбуждении низкого уровня. Поэтому результаты экстраполяционных испытаний не всегда могут обеспечить достоверную информацию о динамическом отклике образца; при выборе экстраполяционных испытаний и для обоснования выбранного метода квалификационного испытания волной одной частоты, может оказаться полезным проводить исследования вибрационного отклика при двух различных уровнях, для того чтобы зафиксировать нелинейность. Поиск резонанса при двух различных уровнях также может оказаться полезным для обоснования квалификации с помощью комбинации аналитического и испытательного методов. В любом случае, если конфигурация оборудования такова, что частоты не могут быть надежно установлены, метод испытания должен быть одним из тех, что описаны в п. 6.5.2. 6.2.9 Метод квалификационных испытаний Общие положения 6.2.9.1 Как хорошо известно, сейсмическое возбуждение происходит по всем направлениям случайным образом. В соответствии с такой точкой зрения, испытательное колебание на входе должно состоять из трех взаимно независимых колебаний, приложенных одновременно вдоль трех ортогональных осей оборудования. Однако, учитывая тот факт, что оборудование для испытаний одновременно по трем осям редко встречается, и что такое испытание желательно только в случае наличия сопряжения одновременно по двум предпочтительным горизонтальным осям образца, приемлемым вариантом является испытание одновременно по двум осям, с независимым многочастотным входным сигналом по горизонтальной и вертикальной осям . 24 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Испытания должны проводиться в соответствии с п. 6.3.2, а их общая продолжительность и вызываемая усталость должны выбираться с запасом. В некоторых случаях, при хорошем обосновании и учете эффектов сопряжения между осями, приемлемо проводить испытания вдоль одной оси с несколькими или одной частотой возбуждения 6.2.9.2 Испытания на землетрясения S1 и S2 Требования к сейсмическим испытаниям включают эффекты от одного (или более) землетрясений S1 и S2. При отсутствии точной информации обычно считается достаточным проведение пяти испытаний на воздействие землетрясения S1. Цель многократных испытаний на воздействие землетрясения S1 состоит в демонстрации того, что наиболее вероятные землетрясения не повлияют негативно на сохранение образцом своих функциональных характеристик, не вызовут усталости и не создадут условий старения, которые могут быть не зарегистрированы и в то же время будут причиной ухудшения характеристик при последующем землетрясении S2. Когда необходимое число проверок работы образца велико, может потребоваться больше испытаний на землетрясение S2, чем это предусмотрено для проверки образца по частям. Примечание – В этих случаях может обнаружиться усталость от небольшого числа циклов; критерии приемки испытаний п. 6.2.13 должны быть скорректированы с учетом следующего: допускается ремонт без повторения всей серии испытаний при условии, что динамические характеристики образца существенно не изменились. Два сейсмических уровня S1 и S2 могут отличаться как по форме, так и по величине. Поэтому для квалификации образца необходимо знать спектры, соответствующие каждому из этих сейсмических уровней. Общепринятым является предположение, что спектр S2 имеет тот же вид, что и S1, но его амплитуда имеет в два раза большую величину. Для испытаний по п.п. 6.3.1 и 6.3.2 по одной или двум осям допускается проводить испытания S1 первого шага с последующим испытаниями S2, повторяющими ту же последовательность и с той же оснасткой. 25 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 6.2.9.3 Приемлемость контрольного спектра отклика (КСО) Обычно при проведении испытания должна использоваться случайная вибрация или синтезированный входной колебательный сигнал (см. п. 6.5.2). Реальное входное колебание, начиная с ТСО, должно иметь достаточную интенсивность и длительность, так чтобы его КСО охватывал ТСО или существенную часть ТСО с учетом динамических характеристик, т.е. собственных резонансных частоту. Если ниже 5 Гц резонанс отсутствует, ТСО должен перекрываться для значений частоты выше 5 / 2 3,5 Гц . Вообще говоря, КСО должен близко охватывать ТСО и должен иметь аналогичную форму, чтобы частотные характеристики входного колебания соответствовали частотному наполнению ТСО. Если резонанс существует ниже 5 Гц, то принимается допущение, что КСО лежит ниже ТСО – в соответствии с предельной частотой стола вибростенда, при условии проведения использованием эквивалентных сосредоточенное возбуждение) альтернативного методов и возбуждения демонстрации испытания с (таких, как эквивалентности этих методов. В любом случае, КСО должен охтывать ТСО с учетом как собственных частот испытываемого оборудования, так и высоких частот (УНП). КСО должен рассчитываться с разрешением полосы в 1/3 октавы (или меньше) с использованием обоснованных аналитических методов или оборудования для анализа спектра отклика. 6.2.9.4 Для Выбор демпфирования сравнения представительная должна КСО и величина соответствовать ТСО может быть демпфирования, демпфированию использована которая не оборудования. любая обязательно Это значение демпфирования в принципе должно быть одинаковым для обоих спектров. Однако, в некоторых случаях, когда используются данные последней квалификации, существует две возможности: a) уровень демпфирования КСО выше, чем у ТСО; в этом случае при выполнении других требований раздела 6 допускается квалификация; 26 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции b) уровень демпфирования КСО ниже, чем у ТСО; в этом случае необходимо провести повторный анализ прежних данных для достижения заключения. Одна из возможностей заключается в анализе испытательных колебаний для получения КСО с таким же демпфированием, как у ТСО. При необходимости можно взять уровень демпфирования, соответствующий уровню, измеренному на образце, либо соответствующий величине, выбранной так, как это указано в п. 5.2.4. 6.2.9.5 Прочностные испытания Прочностные испытания используются для квалификации оборудования путем определения его предельных возможностей; эта информация может быть использована для доказательства соответствия данному требованию. Методы подраздела 6.5 могут быть использованы для получения прочностных данных и обеспечения соответствующего применения. Измерение уровня прочности оборудования для конкретного колебания представляет собой осуществлении этого широкополосным, то демонстрацию колебания. его предельных Например, многочастотная кривая если возможностей ТСО прочности в является (КСО) при соответствующем демпфировании (6.2.9.4) должна перекрывать ТСО, и должно быть показано, что она лежит выше, чем требуемый спектр. 6.2.9.6 Контрольные испытания Контрольные испытания используются для квалификации оборудования для конкретного применения или конкретного требования. Образцы должны испытываться в соответствии с п. 6.5. 6.2.10 Испытания комплекса Обычно большие и сложные комплексы испытываются путем имитации наиболее критичных условий в процессе работы комплекса. В этом случае на образец воздействуют входные сейсмические колебания при существующих или имитируемых условиях эксплуатации, и при этом записываются характеристики образца во время испытаний. Это, однако, может оказаться неосуществимым в случае сложного образца, который включает в себя множество приборов, являющихся частями различных систем и соединяющихся с другим оборудованием, 27 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции размещенным в различных местах внутри конструкции (например, панели управления, содержащие элементы, принадлежащие к различным цепям). Допускается следующая альтернатива: испытание комплекса с неработающими приборами или с имитированной эквивалентной искусственной нагрузкой и регистрация отклика прибора в месте установки для получения спектров отклика, которые будут использоваться при квалификации приборов. Если имеется много приборов, смонтированных в различных частях различных панелей, рекомендуется, чтобы требуемые спектры получались путем охвата спектров отклика всего участка монтажа целиком (см. п. 6.2.11). Чтобы удостовериться, что ТСО приборов находится ниже, чем необходимый для данного применения КСО (см. п.6.2.11), полученные таким образом данные могут сравниваться с данными, полученными во время предыдущей квалификации или с прочностными данными приборов. При испытаниях комплексов может использоваться метод, описанный в п. 6.5.2 или любой другой обоснованный метод. После испытаний комплекс должен быть осмотрен, и должна быть проверена целостность всех неконтролируемых элементов, таких как кабельный монтаж. Цель установки неработающих устройств состоит в обеспечении того, чтобы образец обладал такими же динамическими характеристиками, как и при нормальной работе. Для учета взаимодействия между испытываемым комплексом и сопряженного с ним оборудования может потребоваться дополнительный анализ динамического взаимодействия между различным оборудованием (см. раздел 5). Например, число вертикальных секций управляющих или питающих панелей, которое может быть квалифицировано с помощью испытаний, безусловно, рассмотрено ограничено. динамическое В этом взаимодействие случае между должно быть сопряженным оборудованием. Это требование оборудования и должно определено быть оценено в соответствии на обычной основе. с типом Функциональные характеристики комплекса, подвергаемого квалификационным испытаниям, должны определяться на обычной основе. 28 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 6.2.11 Испытания приборов Каждый прибор (реле, выключатели и т.п.) должны быть испытаны при имитации их функционального поведения. Обычно прибор закрепляется на столе вибростенда таким образом, чтобы имитировать условия эксплуатации. Прибор должен быть подвергнут входным сейсмическим колебаниям, охватывающим отклик, ожидаемый в месте монтажа элементов комплекса (см. п. 6.2.10). В противном случае прибор должен быть установлен на столе вибростенда таким образом, чтобы обеспечить динамическую имитацию требуемой для эксплуатации установки, и затем он должен быть подвергнут сейсмическим колебаниям, равным или большим, чем это требуется для комплекса. Работа некоторых типов комплексов сопровождается ударами и шумами, которые генерируют высокочастотные отклики в месте размещения приборов, поэтому рекомендуется проводить испытание приборов с входным колебанием, полученным от испытания комплекса. Верхнее значение частоты может быть выше 35 Гц (до 100 Гц). В противном случае необходимо иметь дополнительные данные для демонстрации того, что испытание осуществляется с запасом и что эффекты, вызываемые ударами и шумом, приняты во внимание. При испытаниях приборов может потребоваться частотный диапазон выше 35 Гц (до 100 Гц). 6.2.12 Метод испытания образца без критических частот Если можно показать, что оборудование не имеет резонансов в частотном диапазоне зоны усиленного отклика, то это оборудование может считаться жестким и может испытываться в статическом режиме или в соответствии с критериями п. 6.5.3. 6.2.13 Критерии приемки испытаний До, во время и после испытаний необходимо осмотреть оборудование с целью проверки его целостности (в соответствии с типом оборудования). Критерии приемки должны быть установлены заранее, и не должно наблюдаться ни одного из следующих явлений (где это применимо): 29 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции a) конструкционные нарушения или отклонения, которые затрудняют или препятствуют выполнению какой-либо функции, относящейся к безопасности; b) потеря выходного сигнала; например, разрыв или короткое замыкание в цепи; c) случайные или нежелательные сигналы на выходе; например, дребезг контактов реле, превышающий установленные пределы; d) дрейф установленных уставок, превышающий определенную для этих уставок погрешность во всем диапазоне; e) погрешность градуировки, превышающая установленное для нее значение во всем диапазоне; этот параметр нет необходимости определять во время возбуждения вибрации; f) конструкционные нарушения; например, поломка или ослабление деталей или их деформация, что приводит к потере работоспособности; g) утрата требуемых эксплуатационных характеристик; например, неспособность изменять режим работы; h) нарушение герметичности контура под давлением; например, утечка; i) правильная работа может требоваться во время и после испытания или только после испытания. Для контроля и записи характеристик прибора во время вибрации должно быть обеспечено достаточное количество аппаратуры; это может потребоваться, например, для того, чтобы показать, что каждый из перечисленных выше критериев удовлетворяется. В случае несоответствия этим критериям данные по расхождению должны быть оценены согласно соответствующим техническим требованиям для конкретных применений. Комплексы оборудования или приборов, не давшие положительных результатов при модифицированы испытании, или заменены, должны но, в быть любом отремонтированы, случае, испытание оборудования должно быть повторено в полном объеме до получения положительных результатов. Замена приборов во время испытаний должна производиться в соответствии с общими критериями МЭК 60780; при необходимости приборы должны быть искусственно состарены. 30 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 6.3 Испытания по одной и по нескольким осям 6.3.1 Испытания по одной оси Испытания по одной оси, проводимые последовательно по трем выделенным осям оборудования, могут быть обоснованы при следующих обстоятельствах: когда мало или совсем нет соединений между тремя выделенными осями оборудования, взятых попарно; когда по условиям установки оборудование подвергается воздействию вибрации вдоль единственной оси; когда возбуждение по многим направлениям учтено с помощью масштабного коэффициента. Например, если элемент устанавливается на образец, усиливающий колебания в одном направлении, или если конструкция и (или) монтаж компоненты позволяет ей колебаться только вдоль одной оси, то достаточно проводить испытание по одной оси. Тем не менее, если испытания не проводятся по всем трем осям, то это должно быть обосновано. Испытания должны проводиться в соответствии с критериями п. 6.5. 6.3.2 Испытания по двум осям Испытания по двум осям обычно состоит в возбуждении входных колебаний в горизонтальном и вертикальном направлениях. В соответствии типом доступного испытательного оборудования встречаются две возможности. 6.3.2.1 Установка для испытаний по двум осям Испытания должны проводиться с использованием многочастотных волн [см. п. 6.4 а)] с возбуждением независимых сигналов вдоль горизонтальной и вертикальной осей образца и с повторением этой процедуры после поворота образца на 90 о вокруг вертикальной оси. КСО, полученный вдоль каждой оси, должен охватывать ТСО в соответствии с критериями п. 6.2.9.3. 6.3.2.2 Установка для испытания по одной оси Если установка для испытания по двум осям отсутствует, допустимо использовать вибростенд со столом, колеблющимся вдоль наклонной 31 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции плоскости по отношению к горизонтальной оси, при этом плоскость установки должна оставаться горизонтальной. Поскольку в этом случае колебания вдоль двух направлений не являются независимыми, проводятся четыре испытания. Образец должен устанавливаться на столе вибростенда в указанных ниже положениях: Положение 1: одна из выбранных осей образца расположена вдоль направления возбуждения Положение 2: образец повернут на 180 о относительно положения 1 вокруг вертикальной оси Положение 3 : образец повернут на 90 о относительно положения 1 вокруг вертикальной оси Положение 4: образец повернут на 180 о относительно положения 3 вокруг вертикальной оси . При данном типе испытания получаемые спектры имеют одинаковую форму для всех трех осей образца, а соотношение вертикальной и горизонтальной составляющих определяется наклоном стола вибростенда. Обычно стол такого типа имеет наклон в 45 о, но в некоторых случаях он может иметь различный наклон от 25 о до 45 о. Проекция КСО на одну из двух осей испытываемого образца должна охватывать ТСО для соответствующей оси согласно критериям п.п. 6.2.9.3. Это испытание может осуществляться с запасом, так как пики возбуждения возникают одновременно по двум осям. 6.3.3 Испытания по трем осям Испытание проводится при одновременных и независимых входных колебаниях по трем выделенным осям образца, каждое из которых производит КСО, охватывающее соответствующий данной оси ТСО согласно п.п.6.2.9.3. В зависимости от типа доступного оборудования возможны два случая. 6.3.3.1 Установка для испытания по трем осям Испытание проводится при одновременных и независимых колебаниях на входе по трем выделенным осям образца. 32 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Установка для испытания по двум осям (вертикально- 6.3.3.2 горизонтальная) Поскольку вибростенды с вектором воздействия возбуждающей силы одновременно по трем осям встречаются редко, в настоящее время можно использовать вибростенд, в котором сигналы вибрации возбуждаются независимо и одновременно по двум осям – в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Образец рекомендуется монтировать и испытывать на столе вибростенда таким образом, чтобы выделенные горизонтальные оси были параллельны направлению возбуждения. Затем, оборудование поворачивается на 90° вокруг вертикальной оси и испытывается вновь. Затем образец устанавливается на столе вибростенда так, чтобы выбранная горизонтальная ось была под углом 45° к направлению возбуждения. В этом положении образец испытывается. Затем оборудование поворачивается на 90° вокруг вертикальной оси и вновь испытывается. Уровень отрегулирован возбуждения для в получения горизонтальной КСО, плоскости охватывающего должен ТСО вдоль быть двух выбранных ортогональных осей образца (см. п.п. 6.2.9.3). Если независимые случайные входы не используются, и в распоряжении имеется установка с возбуждением вибрации по одной оси, аналогичная той, которая описана в п.п. 6.3.3.2, рекомендуется провести четыре испытания. По отношению к осям возбуждения образец монтируется и испытывается на столе вибростенда так, как это описано выше. Образец поворачивается в четыре различные положения, как это рассматривается в п. п. 6.3.2.2. 6.4 Отбор испытательных колебаний Отбор должен учитывать ожидаемые характеристики образца в том положении, в котором он устанавливается при воздействии заданного землетрясения. Какие бы формы колебаний не были приняты, контрольный спектр отклика должен охватывать ТСО или его существенную часть. Испытательные колебания могут быть разделены на две категории: a) многочастотные колебания: 33 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции случайные колебания; колебания с определенной динамикой изменения (синтезированной или b) колебания одной частоты: синусоидальная гармоника; синусоидальное биение; синусоидальное колебание с качающейся частотой; другие виды колебаний (требующие обоснования). нет); 6.5 Испытательный сигнал 6.5.1 Общие положения Какой бы формы волны ни была частота возбуждающей силы, она должна обеспечивать следующее: вырабатывать КСО, который охватывает ТСО в испытательном диапазоне частот – КСО и ТСО должны сравниваться при одной и той же величине демпфирования или при демпфировании КСО большей, чем демпфирование ТСО; обладать пиковым ускорением равным или большим, чем УНП ТСО; в идеале, не включать какой-либо частоты, большей, чем максимум, установленный для ТСО. 6.5.2 Многочастотные испытания Многочастотная возбуждающая вибрация должна соответствовать правилам, указанным в п. 6.5.1 и п.п. 6.2.9.3. Для получения многочастотного сигнала может быть использована различная технология в зависимости от имеющейся в распоряжении системы контроля испытаний (цифровой или аналоговой). 6.5.2.1 Испытание с помощью случайного сигнала Испытание с помощью случайного сигнала проводится путем приложения к образцу случайного колебания, частотный диапазон которого определяется ТСО, а уровень колебания должен быть таким, чтобы КСО охватывала ТСО в соответствии с п.п. 5.2.9.3. Если метод применяется с аналоговой системой, то уровень настраивается на 1/3 ширины октав, а 34 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции ширина каждой полосы определяется в соответствии с имеющимся в распоряжении оборудованием. При использовании цифровой системы сигнал настраивается на 1/3 октавы (или меньше)1 . Таким способом можно получить приемлемый КСО без использования слишком большого максимального уровня ускорения, как это происходит в случае, когда ТСО имеет низкое УНП и высокое усиление. Сигнал является результатом суперпозицией узкополосных компонентов узкого и широкополосного колебаний требуемого уровня. Другие возможности получения КСО, плотно охватывающего ТСО, описаны в п.п. 6.5.2.1 и 6.5.2.2. 6.5.2.2 Суперпозиция случайного сигнала и сигналов одной частоты Когда ТСО имеет низкий уровень УНП и высокое усиление, уровень входного сигнала может быть настроен лишь на небольшое превышении уровня, соответствующего УНП, после чего этот сигнал накладывается на сигналы одной частоты, такие как синусоидальная гармоника или синусоидальное биение, для получения спектров отклика в соответствии с п.п. 6.2.9.3. Для достижения необходимой ширины спектра могут потребоваться синусоидальные гармоники или синусоидальные биения более чем одной частоты. Они должны начинаться одновременно, а их продолжительность должна быть равна продолжительности испытаний (синусоидальные биения должны быть разделены промежутками). Число циклов на одно биение должно соответствовать требованиям. Если ширина полосы ТСО была искусственно увеличена, то допускается проведение серии испытаний при различных значениях частоты синусоидальных гармоник или синусоидальных биений, накладывающихся на основное случайное колебание. При этом должно быть проведено полное обоснование метода. 1 Предлагается величина в 1/3 октавы при 10% или большем демпфировании, 1/6 октавы при демпфировании между 2% и 10% и 1/12 октавы при демпфировании 2% и менее. 35 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 6.5.2.3 Испытание при динамичном изменении сигнала Испытание динамического проводится процесса к путем образцу применения заранее (см. 4) рисунок созданного для того чтобы сымитировать его возможное возбуждение. Сигналы могут быть получены путем комбинации (суммирования) отдельных узкополосных компонентов, накладывающихся на случайные широкополосные колебания более низкого уровня. Этот подход применим для системы, управляемой цифровым методом, для которой можно получить колебания стола вибростенда с КСО, охватывающим ТСО в соответствии с критериями п.п. 6.2.9.3 без применения чрезмерно высокого уровня УНП. В зависимости от доступной компьютерной программы могут использоваться различные методы. Один из них часто используется в установках, управляемых компьютером. Комбинация нескольких гармонических колебаний. Сигнал состоит из нескольких гармонических колебаний различной частоты, контролируемых по амплитуде и имеющих случайный сдвиг по фазе, чтобы выполнить требования п.п. 5.2.9.3. Все синусоидальные сигналы должны начинаться одновременно и продолжаться в течение всего испытания. Частоты отделены друг от друга на 1/3 октавы (или находятся ближе). При использовании данного метода получения широкополосного спектра отклика достигаются результаты, очень близкие к случайным широкополосным колебаниям. Комбинация синусоидальных биений. Этот метод аналогичен предыдущему, но использует комбинацию синусоидальных биений, непрерывно повторяющуюся в течение всего испытания. Комбинация затухающих синусоидальных колебаний. Многочастотный синусоидальных присутствующих сигнал колебаний, на получается начинающихся протяжении испытания. как совокупность одновременно В этом случае и затухающих постоянно частоты не демпфированных составляющих колебаний также отделены друг от друга на 1/3 октавы (или находятся ближе). 36 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 6.5.3 Испытания при одной частоте Сигнал одной частоты должен производить такое колебание, чтобы КСО на частоте испытания был больше или равным ТСО. Пиковое ускорение должно, по крайней мере, быть равно УНП ТСО, за исключением низких частот, для которых должно лишь выполняться требование по величине ТСО (см. п.п. 5.2.9.3). Учитывая, что ТСО обычно расширяется в области усиления, допускается проводить испытание при частоте, соответствующей центру расширяющейся области и при частотах, отстоящих на 1/3 октавы (или расположенных ближе), перекрывая таким образом усиливаемую область всего спектра (см. рисунок 1). Это предупреждает возможность того, что некоторые критические частоты не будут зарегистрированы во время исследовательских испытаний отклика. Образцы, имеющие критическую частоту, должны быть испытаны при этой частоте и при двух близлежащих частотах, для которых КСО испытательного сигнала (соответствующий критической частоте) уменьшается на коэффициент 2 / 2 (см. рисунок 1). В этом случае предлагается проводить повторный поиск резонанса для подтверждения того, что критическая частота остается в интервале, определяемом близлежащей частотой. Испытание может состоять в применении серии, по крайней мере, из пяти синусоидальных биений или синусоидальных гармоник (см. рисунки 2 и 3) для каждой частоты и с паузой между биениями или гармониками, чтобы не было существенной суперпозиции отклика оборудования. Каждое синусоидальное биение (или синусоидальная гармоника) должна иметь достаточную интенсивность и количество циклов (обычно от 5 до 10) для получения КСО в соответствии с указанными выше критериями. Для заданной синусоидальной пиковой гармоники амплитуды синусоидального консерватизм испытания биения возрастает или с увеличением числа циклов (см. рисунок 11). 6.5.4 Другие формы сигнала Могут использоваться другие формы сигнала, если они обоснованы в соответствии с требованиями п. 6.5.1. При использовании затухающего синусоидального сигнала применимы те же критерии; пиковое ускорение 37 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции затухающего синусоидального сигнала должно соответствовать величине УНП спектра отклика. В любом случае, одиночный сигнал (не серия) должен давать КСО, охватывающий ТСО при испытательной частоте и при УНП. В диапазоне интересующих частот могут также применяться испытания с синусоидальным сигналом качающейся частоты со скоростью качания не более 2 октав в минуту. Скорость качания должна выбираться в соответствии с величиной демпфирования оборудования. В окрестности каждой отдельной частоты должен быть оценен КСО. 7 Документация Документация, подтверждающая квалификацию, должна включать следующее: 7.1 Общие положения Детализация оборудования (4.2.1). Детализация сейсмических технических требований (4.2.2). Детализация критериев испытаний (4.2.3). Документация, определяющая процесс производства оборудования и применяемые проверки. 7.2 Квалификация методом анализа Детализация анализа должна быть представлена в последовательной форме, которая может быть легко проверена специалистом в области такого анализа и должна включать в себя перечень возможных видов неисправностей, рассматриваемых при анализе с применением машинных кодов. Необходимо представить аттестационный документ. Если подтверждение экстраполяции качеств эксплуатационных аналогичного качеств оборудования, получено данные путем должны содержать следующую информацию: описание обоих видов оборудования; данные испытаний исходного оборудования; детальное описание различий между двумя видами оборудования; обоснование того, что эти различия не ухудшают сейсмические характеристики 38 ниже приемлемых пределов (может потребоваться ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции дополнительный анализ или испытание), включая любые подтверждающие данные. 7.3 Квалификация методом испытаний Испытательное оборудование: размещение; испытательное оборудование и калибровка. Методы и способы испытаний. Данные испытаний (включая подтверждение характеристик). Результаты и выводы (в частности собственные частоты и максимальные ускорения, такие как сравнение КСО и ТСО). Получение данных наблюдения за оборудованием, которое было испытано. Старение: информация о процедуре старения. 7.4 Непрерывность Документация должна позволять осуществлять расширение квалификации на серийно выпускаемое оборудование. 39 Рисунок 1 – Типичная охватывающая кривая отклика ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 40 Рисунок 2 – Серия из пяти биений с пятью циклами нагрузки ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 41 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Пять циклов с максимальной амплитудой Время Ускорение Рисунок 3 – Синусоидальная гармоника КСО одной частоты ТСО при 5 % Огибающая КСО Частота Рисунок 4 – Типы огибающих спектра отклика 42 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Ускорение (см. с-2).101 Рисунок 5 – Динамика процесса 43 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Секция 1 Секция N 1) Большое оборудование Компонента 1 2) Сложное оборудование Компонента N 3) Составное оборудование Общие части Отдельные части Рисунок 6 – Схематическая диаграмма разделения большого, сложного и составного оборудования на несколько субкомплексов Субкомплексы Основа субкомплексов Основа оборудования Основа оборудования Основа Рисунок 7 – Сейсмическая нагрузка на субкомплексы оборудования 44 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Применяемый вертикальный ТСО Применяемый горизонтальный ТСО Ускорение М ЗП У НП Частота Интервал неопределенности Рисунок 8 – Применение горизонтального и вертикального ТСО ускорения 45 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции 1) Субкомплекс А Аттестация и, при необходимости, дополнительные действия для подтверждения того, что данная квалификация охватывает граничные условия и эффект взаимосвязи: - удаления B - монтажа С 2) Субкомплекс С Квалификация С для условий, полученных при монтаже в А Рисунок 9 – Оборудование, возникающее в результате модификации субкомплексов Аттестация и, при необходимости, дополнительные действия для подтверждения того, что данная квалификация составных частей А и В охватывает граничные условия и эффекты, связанные с их сборкой. Рисунок 10 – Оборудование, возникающее в результате сборки двух или более субкомплексов 46 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Коэффициент усиления 20 циклов/синусоидальное биение Непрерывная синусоида 10 циклов/синусоидальное биение Типичная динамика процесса Пять циклов/синусоидальное биение Три цикла/синусоидальное биение Процент от критического демпфирования Рисунок 11 – Коэффициенты усиления волны 47 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Приложение А (справочное) Квалификация на основании опыта А.1 Введение Существует множество типов оборудования, аналогичного по функциям и характеристикам оборудованию, ранее уже прошедшему квалификацию путем испытаний, анализа или их комбинации. Кроме того, существует оборудование других типов, которое аналогично тому, что уже находилось в эксплуатации в различные периоды времени и подвергалось воздействию вибрации в условиях эксплуатации и вибрации естественных сейсмических возбуждений. Поэтому, достигнута квалификация путем квалифицированному оборудования обоснования оборудованию этих его или типов может аналогичности оборудованию, быть ранее которое было подвергнуто более жесткому воздействию внешней среды. Аналогичность среды возбуждения и характеристик оборудования должно быть установлено с помощью технически обоснованных методов. Необходимо провести необходимый анализ изменений конструкции и технологии изготовления, что является составной частью процедуры обоснования аналогичности. А.2 Опытные данные Опытные данные могут быть получены из различных источников. Это могут быть: a) данные анализа или испытаний, взятые из предыдущих программ квалификации; b) подтвержденные документально данные для изделий, находившихся в установке, испытавшей воздействие реального землетрясения; c) данные динамических эксплуатационных нагрузок или динамических воздействий внешней среды. В зависимости применяются от различные источника и доступной степени подходы. В последующих детализации, подразделах дополнительные подробности, характерные для каждого случая. 48 даны ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции А.2.1 Предыдущая квалификация Для различных элементов систем безопасности атомной промышленности было осуществлено множество программ сейсмической и динамической квалификации, так что можно разработать опытную базу данных. Некоторые из элементов этого оборудования, возможно, были квалифицированы с помощью объединения полной программы испытаний с предварительными исследовательскими испытаниями (поиском резонансов). Другие элементы были квалифицированы с использованием аналитических методов, как это описано в разделе 5, или с использованием комбинации испытаний и аналитических методов. Для использования этих опытных данных, входные колебания, для которых оборудование было ранее квалифицировано, должны быть четко зафиксированы в документах, так же как и соответствующие параметры квалификации, такие как резонансные частоты, демпфирование и отклик по всему оборудованию. А.2.2 Землетрясения Другой тип опытных данных состоит из оформленных документально характеристик изделий в составе оборудования, которое было испытано на воздействие землетрясения. Оборудование из базы данных может быть идентичным или аналогичным (по конструкции, динамической реакции и т.д.) квалифицируемому оборудованию. Предпочтительно, чтобы землетрясение было квалифицировано путем записанных измерений колебаний, вызванных землетрясением в месте монтажа оборудования или в непосредственной близости от него. Однако, понятно, что это не всегда возможно; поэтому, в качестве альтернативы может быть принята консервативная оценка входного колебания методом экстраполяции или интерполяции измерений, проведенных в каком -либо другом месте (см. 6.3.1). А.2.3 Другой опыт Подход, описанный выше для данных о естественных землетрясениях, может быть также применен при использовании эксплуатационной динамической нагрузки или при других документально зафиксированных динамических режимах, являющихся основой для квалификации. В любом случае для обоснования подхода должен быть использован принцип подобия. 49 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции А.3 Подобие Квалификация должна с основываться использованием на концепции экстраполяции динамического опытных подобия. данных В этой концепции полагается, что процедура квалификации включает в себя следующие основные факторы: a) возбуждение, b) физическая система (динамические свойства и работоспособность), c) динамический отклик. Вообще говоря, установление динамического подобия для возбуждения и физической системы позволяет провести квалификацию с помощью экстраполяции опытных данных. Например, предположим, что данный элемент оборудования возбуждения. был Следовательно, квалифицирован второй элемент для определенного оборудования, подобие физической системы которого установлено, также квалифицируется для то го же возбуждения. Другой пример состоит в следующем. Каждый из двух или более идентичных или, по крайней мере, динамически сходных элементов были квалифицированы каждый для своего возбуждения. Эти элементы могут быть квалифицированы для другого сложного возбуждения, для которого может быть показано подобие с исходными различными возбуждениями. А.3.1 Возбуждение Подобие в возбуждении состоит из подобия его параметров, таких как спектральные характеристики, длительность, направление осей возбуждения, места измерения колебаний относительно места крепления оборудования. В идеале, опытные спектры отклика (ОСО) должны быть настолько близки, насколько это практически достижимо для различных спектров, чье подобие должно быть установлено. Однако консервативное сложное возбуждение может быть получено путем экстраполяции или интерполяции данных, параметры которых не идентичны, но применение их может быть обосновано. Например, оценки могут проводиться на основе измерений, сделанных в каких-либо других местах конструкции или на других конструкциях вблизи данного оборудования, если эти оценки могут быть подтверждены вычислениями с 50 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции применением моделей, акустических структурных методов моделей или, возбуждения, чей с использованием при геофизических необходимости, обеих этих моделей. Аналогично, спектральный состав сильно различается, могут быть использованы для получения составных оценок более низкого уровня, при условии учета аппроксимаций многомодового отклика или межосевых соединений, либо того и другого. Обоснование так их аппроксимаций должно учитывать отсутствие модального возбуждения, вызванного несоответствием спектрального состава составного ТСО. Таким образом, должны быть проанализированы взаимодействие характеристик возбуждения и динамических свойств образца. Длительность составного возбуждения должна быть аналогична длительности того возбуждения, от которого оно произошло. Более того, чтобы обеспечить необходимое накопление вибрационной нагрузки и эффектов усталости, существующих при квалификации методом испытаний, любые опытные данные должны основываться на сильном колебании с длительностью, как минимум, 15 с или на обоснованном эквивале нте. Квалификация должна учитывать эффекты старения в результате воздействия требующихся нормальных и ненормальных условий, таких как обычные рабочие вибрации и воздействие S1. Если нет документально оформленных опытных данных, то недостаток эффектов усталости должен быть обоснован, или должен быть проведен анализ усталости. А.3.2 Физические системы Подобие должно устанавливаться для комплекса оборудования, или для прибора или субкомплекса (включая монтаж), в зависимости от конфигурации нового оборудования, которое должно быть квалифицировано. Для целого комплекса подобие может быть показано путем сравнения способа производства, модели и серийных номеров и анализа динамических свойств и конструкции. Поскольку конечная цель квалификации методом подобия включает анализ ожидаемого динамического отклика, то для установления подобия динамических свойств конструкции может быть применен рациональный подход, связанный с исследованием физических параметров систем оборудования. Это может быть осуществлено путем сравнения гла вных 51 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции резонансных частот и форм колебаний. Эти динамические характеристики зависят от следующих параметров: a) физические размеры оборудования; b) вес оборудования, его распределение и центр тяжести; c) характеристики конструкции по перераспределению нагрузки и способность противостоять сейсмическому возбуждению; d) прочность основной опоры оборудования и способность обеспечивать структурную целостность и необходимые граничные условия; и e) сопряжения оборудования с соседними элементами или соединительными устройствами, такими как кабели и трубопроводы. Относительное различие всех указанных выше параметров делает необходимым удостовериться, что необходимое подобие существует между комплексами оборудования. Кроме того, необходимо убедиться, что изменения относительно базы данных для исходного оборудования не приводят к образованию прежде незарегистрированных резонансов и не вносят новые механизмы возникновения неисправностей. Если сейсмическая подтверждена квалификация демонстрацией того, оборудования что может отдельные быть приборы, осуществляющие функции безопасности, нормально работают во время землетрясения, то для этих приборов или их субкомплекса может быть рассмотрен подход, связанный с оценкой подобия. В этом случае в первую очередь следует рассмотреть подобие механических устройств и электрических принципов работы. Параметры физической системы, о которых речь шла выше в применении к комплексам оборудования, могут быть неочевидными, либо могут с трудом определяться, например, при анализе или обосновании инженерных решений. Поэтому подтверждение подобия основывается на тщательной проверке динамических свойств, опоры и механических и электрических принципов работы, насколько это применимо к устройству. В любом случае, соответствующая база данных физических параметров должна быть использована для демонстрации того, что исследуемое и базовое оборудования будут себя вести одинаково. Для обоснования подобия сложных устройств потребуется испытание. 52 должного ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции А.3.3 Динамический отклик Отклик физической системы может быть описан в тех же величинах, что и возбуждение (т.е. длительность, частотное наполнение, амплитуда и т.п.), или с использованием описания физической системы, предоставляющим виды неисправностей, критерии неисправностей и критерии приемки или отклонения. Если физические характеристики системы известны из опытных данных (по одному из вышеупомянутых методов п.п. с 5.2.1 по 5.2.3), и характеристики возбуждения также известны, то отклик системы может быть оценен и распространен на аналогичные системы. С другой стороны, бывают ситуации, когда в распоряжении имеются только отклик и характеристики физической системы. В этих случаях требования к возбуждению могут быть оценены в свете известных величин отклика и характеристик физической системы (полученных по методам п.п. с 5.2.1 по 5.2.3). Эта информация для входного возбуждения может затем быть использована для квалификации аналогичного оборудования. А.3.4 Работоспособность Квалифицируемое оборудование должно быть способным выполнять свои функции безопасности во время и после землетрясения. Функция безопасности во время землетрясения может быть, а может и не быть такой же, как после землетрясения. Поэтому, для каждой квалификации функция безопасности должна быть определена для условий, существующих во время землетрясения, и условий после землетрясения. Опытные данные должны предоставлять документальное свидетельство, подтверждающее демонстрацию должной работоспособности, как это определено для каждого применения. Там где во время землетрясения требуется выполнение активной функции или отсутствие ложных срабатываний, опытные данные должны предоставлять твердое свидетельство того, что оборудование работало должным образом в аналогичных электрических системах. 53 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции Приложение ДВ (Справочное) Сведения о соответствии нормативных ссылочных международных стандартов национальным стандартам Российской Федерации Таблица ДВ.1 Обозначение ссылочного Степень международног соответствия о стандарта МЭК 60780 Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта * *Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Перевод данного международного стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов. 54 ГОСТ Р МЭК 60980-2012. Проект окончательной редакции УДК 621.311.25 ОКС 27.120.20 Ключевые слова: атомная станция; системы безопасности, сейсмическая квалификация, землетрясение, спектр отклика, испытательная частота, неисправность, отказ, жесткость, резонанс, накопленное повреждение. Председатель ЦГ1/ПК4/ТК322, Руководитель Центра АСУТП ОАО «ВНИИАЭС» Дурнев В.Н. Секретарь ЦГ1/ПК4/ТК322, Президент АНО "ИЗИНТЕХ" К.Н. Стась 55
