ML18040A362: Difference between revisions

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| number = ML18040A362
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| issue date = 10/21/1997
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| title = Rev 1 to A10.1-AD-003, Pressure Locking Evaluation of Movs.
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| author name = Cruz D
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| author affiliation = NIAGARA MOHAWK POWER CORP.
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{{#Wiki_filter:(Enclosure 1 consists of Calculation No. A10.1-AD-003, titled "Pressure Locking Evaluation of MOVs." Enclosure 1 has 137 pages, which are numbered from 1 to E4)
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0 GARA                                                                                      Page 1 ( Next Z              )
U MOHAWK ~CA'L''C.UL'AT:.lON.',C,OV;ER'SHEET".,""                                                    Tetai      /s7 NUCLEAR ENGINEERING                                                                                            Last      C'4 NINE MILE POINT NUCLEAR STATION                        Unit (1, 2 or 0=Both): 2 Discipline:          MECHANICAL Title                                                                Calculation No.
PRESSURE LOCKING EVALUATIONOF MOV'S                                  A10.1-AD-003 (Sub)system(s)                Building      Floor Elev. Index No.
VARIOUS                        NA            NA            NA Originator(s)
DOMINGO A CRUZ Checker(s) I Approver(s)
                          ~. A l    e  (K ldll/Cg IC. Ze tee Design          Prep'd Rev                  Descri tion            'han    e No.        B            Date        Chk          Date        A            Date 01            COMPLETE REVISION TO              NA                DAc a        8-25-yg INCORPORATE DISP.
00A AND TO USE MOST CURRENT INDUSTRY INF.
Computer Output/Microfilm Filed Separately (Yes / No / NA): NO                  '.:  Safety Class (SR / NSR I Qxx): SR Superseded Document(s): A10.1-AD@03, REV. 00,                .                      ~+c</I /e(9',
e DOCument CrOSS ReferenCe(S) - FOr additianal referenCeS See page(S):46NE 'b<C.O                  )tits''rS    %    tg. ~  & eg4bO        4- G Ref                                                                                            Doc Document No.                                          T e            Index        Sheet        Rev SEE SECTION 4.0 General Reference(s):
NONE Remarks:
NONE Confirmation Required (Yes / No): No          Final Issue Status                  File Location              Operations Acceptance See Page(s): NA                                ( APP  I FIO/  VOI ):  APP        ( Cele I Hold ): Gale      Required ( Yes I No ): No Evaluation Number(s) I Revision: NA                                    Component ID(s) (As shown ln MEL):
                                                  /                    2CSH'MOV101,2CSL'MOV107,2ICS        MOV121,122,128,129,2RHS'MOV Copy of Applicability      Review  Attached (Yes    N/R)7NR 115,116,4A,B,C,2SWP'MOV17A,B,1 8A,B,21 A,B,66A,B,67A,B,94A,B Key Words: PRESS LOCKING, GL89-10, MOV THRUST, SR, MECH, NMP2, GL95%7
'gl'gl04300086 9'gI042i                                                                                          &#xb9; FORMAT NEP-DES-08, Rev. 02 (F01)
PDR        ADQCK      050004i0 P                            PDR
 
GARR::::!        e':  '-'!:.::: '-': '::        ':    '::.: -f-:          .::"              Page      1  ( Next Ia 7 P    l CALCULATIONCOVER SHEET                                                        Total NUOLEAR ENGINEERING NINE MILE POINT NUCLEAR STATION                          Unit (1, 2 or 0=Both): 2 Disci pline:          MECHANICAL Title                                                                    Calculation No.
PRESSURE LOCKING EVALUATIONOF MOV'S                                      A10.1-AD-003 (Sub)system(s)                Building        Floor Elev. Index No.
VARIOUS                        NA              NA            NA Originator(s)
DOMINGO A. CRUZ                    A ('(~
Checker(s)  / Approver(s)
@~i~r~ S.Z~~,~
Design          Prep'd Rev                    Descri tion                Chan e No.            B            Date        Chk          Date          A            Date 01            COMPLETE REVISION TO                NA                  Dhce          tll-25-yg INCORPORATE DISP.
00A AND TO USE MOST CURRENT INDUSTRY INF.
Computer Output/Microfilm Filed Separately (Yes / No / NA): NO                      .      Safety Class (SR I NSR I Qxx): SR Superseded Document(s): A10.1&D403, REV. 00,                    .                        ts+~I //6/pg Document Cross Reference(s) - For additional references see page(s):4QNE ><Ca                        lild'rS %          8,  <  G acket>"r i. +
Ref                                                                                                Doc Document No.                                                T              Index          Sheet        Rev SEE SECTION 4.0 General Reference(s):
NONE Remarks:
NONE Confirmation Required (Yes / No): No              Final Issue Status                  File Location              Operations Acceptance See Page(s): NA                                  (APP    I FIO I  VOI  ): APP        ( Cele/  Hold ): Cele      Required ( Yes / No ): No Evaluation Number(s) I Revision: NA                                        Component ID(s) (As shown in MEL):
Copy of Applicability Review Attached (Yes I N/R)? NR                      2CSH'MOV101,2CSL'MOV107,2ICS'MOV121,122,128,129,2RHS'MOV 115,116,4A,B,C,2SWP'MOV17A,B,18A,841 A,B,66A,B,67A,B,94A,B Key Words: PRESS LOCKING, GL89-10, MOV THRUST, SR, MECH, NMP2, GL95%7
                                                                                                                      &#xb9; FORMAT NEP-DES48, Rev. 02 (FOI)
 
        %NIAGARA N U MOHAWK                        CAL'CULATION'CONTINUATIONSHEET                                  Page
                                                                                                    <@ext ra NUCLEAR ENGINEERING                                              v Nine Mile Point Nuclear Station                  Unit: 2                                Disposition:  NA Originator/Date 3c ef.
rn ow    A.C,~  // 8/Ls'/rg              ~
Checker/Date JP.JH7          A10.1-AD-003 Revision 01
 
==1.0 PURPOSE==
The purpose        of this evaluation is to assess the capability of various motor operated valves to open against potential pressure locking conditions as described in NUREG 1275, Operating Feedback Report - Pressure Locking and Thermal Binding of Gate Valves, and to address GL89-10, Supplement 6 and GL95-07.
The following valves have been identified as potentially susceptible to pressure locking per NER-2M-007, Rev. 1, "Pressure Locking I Thermal Binding of Safety Related Power Operated Valves". This evaluation uses the current design basis to determine the acceptability of these valves.
 
==2.0 SCOPE==
High Pressure Core Spray System - 2CSH'MOV101 Low Pressure Core Spray System - 2CSL MOV107 Reactor Core Isolation Cooling System - 2ICS'MOV121, 2ICS" MOV1 22, 2ICS*MOV128 and 2ICS'MOV129 Residual Heat Removal System - 2RHS'MOV115, 2RHS'MOV116, 2RHS*MOV4A, 2RHS*MOV4B and 2RHS'MOV4C Service Water System - 2SWP*MOV17A, 2SWP'MOV17B, 2SWP'MOV1 8A, 2SWP'MOV18B, 2SWP"MOV21A, 2SWP'MOV21B, 2SWP'MOV66A, 2SWP'MOV66B, 2SWP*MOV67A.
2SWP'MOV67B, 2SWP'MOV94A and 2SWP MOV94B I
 
==3.0 METHODOLOGY==
For each of the valve groups, the most limiting pressure locking                j conditions will be identified. Utilizing the formulas derived from the Commonwealth Edison the required thrust to open the valve subject to pressure locking is determined (Ref.            ,'ethod, and adjusted with the Kalsi Engineering Enhanced Pressure Locking Methodology (Ref. 31).              '),
 
==4.0 REFERENCES==
I NOTES:
: 1. NMPC Telecon    with Anchor Darling, dated 8l22l95, (Attachment A)
MPR-1691, "Nine Mile Point Unit 2 Gate Valve Pressure Locking Due to Bonnet Heatup", dated November 1995
: 3. Limitorque Manual, NMPC File No. N2L20000VALVE003, Rev. 0., and EPRI Application Guide to MOVs, Doc. No. NP-6660-D, Section 3.3.3.
FORMAT  &#xb9; NEP-DES-08,  Rev. 01 (F02)
 
V NIAGARA N 4 MOHAWK NUCLEAR ENGINEERING CALCULATIONCONTINUATION SHEET Nine Mile Point Nuclear Stat/on                  Unit: 2                        Disposition:  NA Originator/Date ef.
      ,,. 4,. C.n  ~letzshg              ~
Checker/Date
                                                    /o-/H7      A10.1-AD-003 Rension 01
: 4. Velan Report DM-0050, page A4, (Attachment 8)
: 5. NUREG  I CP-0152, page 3C-9 through 3C-34, "Commonwealth Edison Company Pressure
            ,Locking Test Report", (Attachment C)
: 6. NUREG I CR-5807, page 5 through 11, "Improvement in Motor Operated Gate Valve Design and Prediction Models for Nuclear Power Plant Systems" (Attachment D)
: 7. For 2CSH'MOV101 DBR-CSH-MOV101, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-G-048, Rev. 0
: 8. For 2CSL MOV107 DBR-CSL-MOV107, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-F-032, Rev. 0
: 9. For 2ICS MOV121 DBR-ICS-MOV121, Rev. 2, and MOV sizing calculation No. A10.1-H-059, Rev. 0
: 10. For 2ICS MOV122 DBR-ICS-MOV122, Rev. 2, and MOV sizing calculation No. A10.1-H-059, Rev. 0
: 11. For 2ICS'MOV128 DBR-ICS-MOV128, Rev. 2, and MOV sizing calculation No. A10.1-H-059, Rev. 0
: 12. For 2ICS'MOV129 DBR-ICS-MOV129, Rev. 2, and MOV sizing calculation No. A10.1-H-059, Rev. 0
: 13. For 2RHS*MOV4A DBR-RHS-MOV4A, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-E-139, Rev. 0
: 14. For RHS'MOV48 DBR-RHS-MOV48, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-E-139, Rev. 0
: 15. For 2RHS MOV4C FORMAT &#xb9; NEP-DES-OS,  Rev. 01 (F02)
 
Y NIAGARA 0 MOHAWK NUCLEAR ENG1NEERING CAL'CULATIONCONTINUATION SHEET                            Page (Next ~S 4
Nine Mile Point Nuclear Station              Unit: 2                            Disposition:  NA Originator/Date                Checker/Date                                                      Revision Qv  m'en<.c A,. C-aux /8/Zt A7                    /0 ./4'~    A10.1-AD-003                      01 ef.
DBR-RHS-MOV4C, Rev. 1, and MOY sizing calculation No. A10,1-E-139, Rev. 0
: 16. For 2RHS" MOV115 DBR-RHS-MOV115, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-E-139, Rev. 0
: 17. For 2RHS" MOV116 DBR-RHS-MOV116, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-E-139, Rev. 0
: 18. For 2SWP*MOV17A DBR-SWP-MOV17A, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev, 0
: 19. For 2SWP'MOV17A DBR-SWP-MOV17A, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0
: 20. For 2SWP"MOV18A DBR-SWP-MOV18A, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0
: 21. For 2SWP'MOV18B DBR-SWP-MOV18B, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0
: 22. For 2SWP'MOV21A DBR-SWP-MOV21A, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0
: 23. For 2SWP'MOV21B t                                                      e DBR-SWP-MOV21B, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0
: 24. For 2SWP'MOV66A DBR-SWP-MOV66A, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0
: 25. For 2SWP'MOV66B DBR-SWP-MOV66B, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0 FORMAT &#xb9; NEP-DES-08,  Rev. 01 (F02)
 
V NAGARA N U MOHAWK NUCLEAR ENGINEERING CALCULATIONCONTINUATIONSHEET                          Page (Next ~ee Nine Mile Point Nuclear Station                        Unit: 2                        Disposition:  NA Originator/Date DC')e) >'l )e, i>  I ~ C. Recta / 8/2C /5'7 Checker/Da y -/rt/-f7 A10.1-AD-003 Revision 01 ef.
: 26. For SWP*MOV67A DBR-SWP-MOV67A, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0 2?. For 2SWP'MOV678 DBR-SWP-MOV678, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-NQ08, Rev. 0
: 28. For 2SWP'MOV94A DBR-SWP-MOV94A, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0
: 29. For 2SWP'MOV948 DBR-SWP-MOV948, Rev. 1, and MOV sizing calculation No. A10.1-N408, Rev. 0
: 30. Roark's Formulas for Stress and Strain, Sixth Edition 1989, pages 398,399,404,405,408.409 444 and 445, (Attachment E)
: 31. ENHANCED PRESSURE LOCKING METHODOLOGY, Kalsi Engineering, inc. (1997) 5.0 CALCULATION RESULTS: As documented as the bottom of the last page for each valve evaluated, the thrust margin is either positive or negative. A positive thrust margin indicates that the valve and actuator is likely to overcome applicable theoretical pressure locking phenomena. A negative thrust margin indicates that the valve and actuator may not be able to overcome the applicable theoretical locking phenomena. Of the valves evaluated, valves 2CSH'MOV101, 2CSL MOV107, 2ICS'MOV121, 2ICS MOV129, 2RHS'MOV115, 2RHS MOV116, 2RHS'MOV4A, 2RHS'MOV48) 2RHS MOV4C) 2SWP'MOV21A, 2SWP'MOV218, 2SWP*MOV66A, x
2SWP'MOV668, 2SWP'MOV678 and 2SWP'MOV948 yielded a negative thrust margin.
However, an evaluation of plant configuration, normal and accident, and system function for each of the valves analytically susceptible to pressure locking indicates no operability concerns and the valves will operate under postulated accident scenarious.
A detail evaluation of the results of this calculation for the valves identified as susceptible to pressure locking phenomena is included in NER-2M07, Rev. 02.
CHECKERS NOTE: This calculation was hand checked, therefore the MATHCAD commonly used commercial program does not required validation for this application.
FORMAT &#xb9; NEP-DES-08, Rev. 01 (F02)
 
Niagara Mohawk Power Corporation Nuctear Engineering NMP 2 Calculation Cont. Sheet Page Qt  /37 A10.1-AtM03, Rev. 01 Origina torl Date                                      Checker/Date o harms y  ~  a. C  w  ~/,s/y>
Valve ID no: 2CSH'MOV101 Re uired          0 enin      Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COINED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),            P>.=55          Valve Bonnet pressure (psig), Pboggct              2477 ryP.
Downstream pressure (psig),              Pdo~'                                                                          4 II Valve Disk Geometry:                                                                        r hub radius,          b:=2            mean seat radius, a:=6.125 average disk thickness, t:= 1.66 hub length, L:=0.094                  seat angle,      a:= 6              e:=-'"        e  =o.o52 2 180 Valve Disk Material Properties:                                                      e  is half disk anglect modulus of elasticity, E:=29400000                  Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          D  ~.-- LS        Static Unseating Thrust, F ~'.=4385
( reference: Test &#xb9; 8, 4/18/96 )
Valve Factor          VF:= 0.5                  ( reference: NER-2M410 )
CALCULATIONS:
cope)
Coefficient of friction between disk and seat, It'.=
                                                                      '- a~(e)        It =0.513    ( reference &#xb9;6 )
P~+Pdo~              gives,'P AverageDPAcrossDisk,                  DPavg  Pbo~<-                                            avg    2 45'10 2
Disk StNnes Constants,              D:=    Et            and        G:=    E 12  1-v                          2 (1+v) which gives, D        1.232 10        and          G =1.131 ~ 10 Geometry Factors,        C2  '.=-1 1-4 I+2 ln              C3 '=  +          I In  +  1 C8.'=- 1+v+(1 1
2 v) b a
C 9.--b a
1-1+v ln 2
a b
                                                                                              +
1-v 4
b a
2 which gives,      C2    0.164            C 3 =0.028 C8    0'68            C 9 =0.289 COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2CSH'MOV1 01                                              page  1 PCSH101A.MCD
 
I Niagara Mohawk Power Corporation                                  NMP 2                                                Page  fo( t S t Nuciear Engineering                                      Calculation Cont. Sheet A1 0.1-AD403, Rev. 01 Onginatorloate                                                  Checker/Date o~      ~)~    4-<~        ~~tnhq Additional Geometry Factors,              .                  fp'=b 2                4              2              2 I          fp fp 4          fp              fp In-I+4          5                              2+            ~
64          a                a            a                a        rp L17.=- I -I 4
I-U I -
4            a 0
4 a
0 2
                                                            ~
I+(I+Y) In      a fp which gives,          L I I =0.006                    and              L17 ~0/141 Moment Factors, 2
M fb'=
DPavg'a        C9        /2
                                                      '0)2                            ob:=      '"'(*- 0*)
C8        2ab                                                      2b which gives, Mfb =-3.389          10  and            Q b ~2.052'10 Deflection from pressure/bending, 3
4 2+ Q b C 3 -
a                  a                avga y bq:=M fb'                                                  L 11 D                  D                D which gives,                  yb q ~i).008 Deflection from pressure I shear, 2                                                    2 K ~:=-0.3 2    In a
I +          rp I-2 rp in-b              ysq'=
m'DP avg  a b                a which gives,                K sa    &.404              and              y    ~%.002 Deflection from pressure I hub stretch,
                                                                                        -P fotee L
                                -b
                        '=
ofee tt (a          ) DP avg                          y stretch
                                                                                      'tb    2E which gives,                P fo~ =2.579. 10              and        y ~      =-3.281 ~ 10 COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2CSH'MOV1 01                                              page 2 PCS H101A.MCD
 
I 0
 
Niagara Mohawk Power Corporation                          NMP 2                                                          Page ~of  (3 I Nuorear Engineering                              Celcutation Cont. Sheet A1 0.1-AD403, Rev. 01 Onginatorloate                                        Checkerloate
~~a+>            k~  C C4>4    <(tet l~r)                    Q      Io  I-r<
Total Deflection due to pressure,                        yq:=ybq+ysq+yg            t h which gives,            yq =<.OI Additional Geometry Factors r0'.= a L3  '.=ro 4.a ro a
2
                              + I In  +a ro ro -
a 2
I ro L9,= I+v In a
2
                                                                                        + I-v a
ro                4 1-ro a
2 which gives,            L3 ~0              and            L9=0                  P Deflection from seat load/bending,                  w:= I y bw'.=
O C2 ro C9 CS      b L9  ro C3 b
                                                          + L3      which gives,          ybw                2317    10 6
Deflection from seat load I shear, Ksa:=-1.2 ro ro a
In-  b y ~:= Ksa tG which gives,            Ksa            -1.343 y~ ~-4.383                10 Deflection from seat load I hub compression, L
                        -2 tta    2 y'ompr    'tb                    which gives,              ycom r Total Deflection from unit seat load, y w:=ybw+ysw+ycompr                        which gives,            yw    2'76 10 contact load distribution,                                                10'quilibrium w equilibrium '=
yq          ~hi~h gi~es,                          3.517 wequilibn~
yw Load per seat =        2.tt a yq =1.354 I0 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2CSH'MOV101                                                          page 3 PCSH101A.MCD
 
Niagara Mohatttrk Power orporatton                        NMP 2                                            Page 1  o(/37 Nuciear Engineering                            Catctglation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Checker/Date gag ///-(0<
Fpres lock:= 2m a Yq
                                    'PM<e)-      sm(e)) 2          which glvm. Fpres lock=1245'los Jw Piston Effect Force,                        P  an',=0 piston    street''tem '[      bonnet      ann)          which gives,    F;  1  ff t =4.377'10 "Reverse Piston Effect" Force, F vert  .'= (t a  2 P bonnet up    down      'sin(0)          which gives,    F ~ = 3.022  10 Total Force R        ulred to Overcome Pressure Lockln "total  'res      lock+ "po+ vert        piston effect F to~      1'546805 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model ISize:                                                                = SMB-00-10 Motor Torque Output:                                                            TQm:= 9.3            tt- lbs Gear Ratio:                                                                    OGR:=72 Application Factor.                                                              Af:=0.9 Pullout Efficienc:                                                              Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                RV:= 1.0 Torque Output:                TQout:= TQm RV .OGR.Af Eff                      TQout ~ 241.056        tt- lbs Stem Factor.
Thrust Capability:              THcap: =
TQout Sf Sf:= 0.018919 THcap =1.274 10        lbs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATORIS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCIQNG METHODOLOGY:                                        KEI:= 1.20 a
Thrust Margin:= THeap (p tomt KEI)
Thrust Margin ~ -1.729'10      lbs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin is negative, therefore this valve and actuator are unlikely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                        Valve ID: 2CSH'MOV1 01                                          page 4 PCSH101A.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation Nucteer Engineering NMP 2 Calcutation Cont Sheet Page /OH    /+7
                                                            ~
A1 0.1-AD403, R et/. 01 w e~ ~/i~bp Originator/Date                                            Checker/Date
                                                                      >-i17 Valve ID no: 2CSL'MOV107 Re uired        0    enin    Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),          Pp.=500                Valve Bonnet pressure(psig),            Pboggat =8931 Downstream pressure (psig)              P dp~
Disk Geometry:                        'alve hub radius,          b:=1.25        mean seat radius, a:= 1.879 average disk thickness, t:=0.626 hub length, L:=0.25                  seat angle,            a:= lo            e:=-a tt 2 180 e =0.087 Valve Disk Material Properties:                                                              e  is half disk anglea modulus of elasticity, E:=29400000                        Poisson's Ratio, v.=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          D <~.'=1.375            Static Unseating Thr'ust, Fpo              3399
                                                                              &#xb9;
( reference: Test 4, 6/3/96 )
( reference: NER-2M410 )
CALCULATIONS:
                                                                            ~ge)
Coefficient of friction between disk and seat, It:=
                                                                        '- sa(e)            It =0.521    ( reference &#xb9;6 )
Pup+Pdo~
Average DP Across Disk, DP avg:=P bomct-                                                gives      DP avg    8 681 1(P 2
Disk Stittnas Constants,          D:=      Et                  and      G:=        E l2  t-v      2                        2 (I+ v) which gives, D =6.605          10        and                G =1.131 ~ 10 Geometry Factors,        C2.=-I 4
I-b a
I+2 In    a b
C3'.=. b 4a b
                                                                                            +
a I In a b
                                                                                                            +
b a
I C8.'=-I 2
I+v+(I-v)              b a
2 C
a 9.--b I+v ln 2
a b
                                                                                                      +
I v 4
I b
a 2
which gives,        C2    0.049                  C3      0.005 C 8 =0.805                    C 9 =0.241 COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2CSL MOV107                                                    page      1 PCSL1 07A.MCD
 
Niagara Mohawk Power CorPorat/on                                      NMP 2                                                Page /r of /p7 Nuclear Engineering                                          Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rw. 01 Originate rloate Qcwr~ g        4 @Ace      C Jr P/$    7                            ~
Checker/Date
                                                                                  ~-i-17 Additional Geometry Factors,                                      rp  .'=b 2              4                2                2 I
I+4    rp 5
rp 4
rp 2+    rp In-  a 64            a              a                                a          rp L17 4
I I- I-v 4
I-    rp a
4 rp a
2
                                                                ~
I+(I+v) ln-rp which gives,              L I I =4.463      10            and                L i7 =0.046 Moment Factors, 2
Mrb '=-
DP avg a          C9 a  -rp -L17                                          '"'(*- 0')
C8            2ab                                                          2b which gives, Mrb -2.113            10  and            Qb      6.834-10 Deflection from pressure/bending, 4
a y b '.=M rb.C 2+ Q b                  -
a C
avg L 11 D                    D 3              D which gh/es,                  yb q ~-2.798'10 Defiectlon from pressure I shear, 2                                                        2 K:=-0.3                  a 2 in  I+
b rp      ~
I  21n-  rp b
sa t.G avg a a
which gives,                K sa =%.077                    and                y sq =-3.348'10 Deflet%ion from pressure              I hub stretch,
                                                                                              -P force L Pf        lt (a      b ) DP g                        ystretch-ttb 2E which gives,                P f0~0 =5.368.10 and        y ~~      -4.649 10 COMED PL Evaluation                                  Valve ID: 2CSL MOV107                                                  page 2 PCSL1 07A.MCD                                                                            4
 
0 Niagara MotunNk Power Corporation                                NMP 2                                              Page/2d  /ST Nuclear Engineering                                      Calculation Cont. Sheet A
A10.1-AD403, Rev. 01 Originator/Date                                              Checker/Date Qo~p~ A.C~P                    r  /ralph                                    ~  ~-<7 Total Deflection due to pressure,                              yq    y bq+ y sq+ y stretch which gives,          y q =<.611 ~ 10 Additional Geometry Factors r:=a L3    =
ro 4-a ro a
2
                                + I ln  +  - I a
ro ro a
2 ro L9.I+v In a
2
                                                                                              + I-v I-a ro      4 ro a
2 which gives,              L3 0                  and          L9 ~0 Deflection from seat load I bending,                        w:= I II ybw.
O C2 roC9 CS      b L9      .
                                                    - roC3' b
                                                                  + L3      which gives,        bw =-1.458 10 Deflection from seat load I shear, Ksa '=-1.2    In-                      y ~!=Ksa-      a which gives,          Ksa  <.489 a        b                              tG y sw =-1.298'10 Deflection from seat load I hub compression,                        '
L 2'll'a                                                                      h y compr  "'=                        which gives,                y compr    1023 10 ttb      E Total Deflection from unit seat load, yw:=ybw+ysw+ycompr                              which gives,            yw -2.85810 Equilibrium contact load distribution, w equilibrium '
yq            which gives,          w equilibrium ~
Load per seat=            2 tt a yq yw
                                                        ~
2.731 ~ 10 4
Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2CSL MOV107                                            page 3 PCSL1 07A.MCD
 
8 4 l
 
Niagara Mohawk Power Corporation                              NMP 2                                              Pat/e/> of r 3bT Nigciesr Enpineeriny                                  Calculation Cont. Sheet A10.1-ADO03, Rev. 01 Onpinstor/Date                                            Checker/Date 4    C esc>  //tike!r      gr
                                                                      /)./i)/4 F
p    ]    k    2 n a  (it
                                  'Yq cos(e) sin(0)) 2          which g/vesa    F W
Piston Effect Force,                              P  a~."=0 2
piston street '        stem  '(  bonnet      atm)          which ganesa    Fp,ston cffcct =1326'10 "Reverse Piston Effect" Force, 2
vmt    [s'e  '( 'onnet                deum)j'smigi              which gives,      F v~ = 1.678'10 up Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F total l=F pres lock+ F po + F'vert- F'piston cffcct which gives            F total    3 049697 10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Motor/Size:                                                                      = SMB-00S-15 Motor Torque Output:                                                                    TQm:= 14.18            ft- lbs Gear Ratio:                                                                            OGR:= 23 Application Factor:                                                                      Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                      Eff .s= 0.45 Reduced Voltage:                                                                        RV: = 0.8848 Torque Output                        TQout: = TQI RV OGR            AfEff            TQout = 103.407          ft- lbs Stem Factor:                                                                              Sf': = 0.017861 TQout Thrust Capability:                  THcap:=                                        'IHcap    5.79 10        1bs Sf NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATORIS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                            KEI:= 1.20 Thrust    Margin:= THoap '(pmmt KEI) e Thrust    Margin      -3.081 ~ 10      lbs
 
==
Conclusion:==
Open Thrust Margin is negative, therefore this valve and actuator are unlikely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2CSL'MOV107                                            page 4 PCSL107A.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                      NMP 2                                                  Page/Q/I'3 7 Nuclear Engineering                                          Calculation Cont. Sheet A10.1-AtM03, Rev. 01 Originator/Date 6/itlF7                          W v-i~7 Checker/Date Valve IDno: 2ICS MOV121 Re uired                    0 enin Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPlJTS'esign Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),                      P>>  ..= 1200      Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet              1200 Downstream pressure (psig), P down                        0 Valve Disk Geometry:
hub radius,                    b:= 3.063      mean seat radius,          a.'=4.45    average disk thickness,        t:=1.012 hub length,                  L:=0.188          seat angle,        u.=10              6:=-a rt 2 180 0  0.087 Valve Disk Material Properties:                                                                    e  ishalfdiskangle a modulus of elasticity,                  E:=29400000          Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,                  D<      .=2.5        Static Unseating Thrust, F>>.=27694
                                                                                  &#xb9; (raference: Test 7, 1/9/96)
Valve Factor                    VF:=0.6                  (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
Coefficient                of fnction between disk and seat,        lt:=      ~ge)
                                                                                  - sin(e)            It = 0.631    (reference  &#xb9; 6) up~    down Average DP Across Disk,                          avg  'onnet                  2 glvesr      DP avg    600 Disk Stitfnes Constants,                    D:=      Et            and        G:=      E 12(i-')                              2 (1+v) which gives,                  D =2.79  10          and          G = 1.131 ~ 10 GeometryFactors,                    C2'.=-I 4
I-    b a
I+2 1n    a b
C3.'=  b 4a b
                                                                                                  +
a I In a b
b
                                                                                                                    +  - I a
C8.'=
I 2
I + v+(I -    v)  b a
C a
I-9.--b I+v In 2
a b
                                                                                                            +
I-v 4
b a
2 which gives,                    C2  0.043              C 3 =0.004 C8  0.816              C 9 =0.23 COMED PL Evaluation                                      Valve ID: 2ICS MOV121                                                page    1 PICS121A.MCD
 
n Niagara Mohawk Power Corgoration                                  NMP 2                                              Pager+o//P7 Nuclear Engin<<ring                                        Catcutation Cont. Sh<<t A10.1-AD403, Rev. 01 Originator/Date                                                Checker/Date Wa~            4.C~~ ~/rPl~                                          czf85 >-i r7 Add/t/onal Geometry'actors,                                    rp =b 2            4                2              2 fp        fp              fp              rp I
I+4            5          -4                  2+            ln- a 64            a            a                a                a        rp L17.=-    I 4
I- I-v 4
I- a  0 4
                                              -    fp a
2 I+(I+v) In      a rp which gives,          L I I ~3.398      10            and              L17 =0.04 Moment Factors, 2
DP avg a          9                                                    DP avg M rb.'=-                            a  -rp -L17                            Qb.'=          (a ro j
C8        2ab                                                        2b which gives, M rb -698.979              and            Qb    1.021'10 Deflection from pressurelbend/ng, 4
avg a yb .'=M*C2+Qb C3-a                    a D                    D                D LII which gives,              yb q -1.078            10 Deflection fmm pressure/sheer, 2                                                    2 K sa .'=-0.3 2 In a
                                      - I+    rp      ~
I - 2 In-rp                      sa'vg    a b              a                      b ysq which gives,            K sa ~%.066                    end              y ~ =W.877'10 Deflecflon from pressure /hub stretch, P fofoo'L force '=tt (a
                                  - b ) DP avg                            ystretch-ttb 2E which gives,              P f            1.964-10          end        y ~t,>    -2.131 ~ 10 COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2ICS'MOV121                                              page 2 PICS121A.MCD
 
f Niagara Mohawk Power CorPoratlon                              NMP 2                                                Page  Aaf /3P
                                                                    ~
Nuclear Engineertng                                  Calculation Cont. Sheet A1 0.1-AD403, Rev. 01 originator/Date                                            Checker/Date Qc~r~            rg. Q~p                                                      ~-i-e7 Total Deflection due to pressure,                          yq  '    bq+ -" sq + y stretch which gives,            y q =-1.787 10 Additional Geometry Factors ro,'=a L3  .'=
ro 4a ro a
2
                                +1    ln +
a ro ro a
2
                                                        -1            L9    .
a ro lyv a 2
ln +
ro 1-v 4
III 1-ro a
2
        'bw    '9 Ksa: =- 1.2 a3.w D
which gives, Deflection from seat load/bending, ro ro a
C2 C8 Deflection from seat load/shear, ln-  b ro.C 9 b
y sw L3 0 roC3 i=Ksa b
w:=1 a
tG
                                                              + L3 and which g/ves, which gives, L9    0 ybw ~-3.67 Ksa  -0.448 10 y ~ ~ -1.743'10 Deflection from seat load/hub compression, L
                          -2 tta 2 y compr '=                          which gives,              y        =-3.033    10 ttb Total Deflection from unit seat load, yw:=ybw+ysw+ ycompr                            which gives,            y      -5.443 10 Equilibrium contact load distribution, yq equilibrium  'w              which gives,        weq~brium 328415 Load per seat =          2 tt a yq    9.183 1(P yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2ICS'MOV121                                              page 3 PICS121A.MCD
 
Niagara Mohawk Povtter Corporation                          NMP 2                                                Pager 7of /P7 N uctear Engineering                              Catculation Cont. Sheet A10.1-AD403. Rev. 01 Originator/Date                                        Checker/Date
@capri@          A  ~
C.~/ tr/Z5ly7                            IO.W P Fp~ lock'tt'a            (Itcos(8)-
Yq
                                  ~'w sin(0)) 2        whichgives,      Fpr    s lock  9938 10 Piston EN'ect Force,                          P  au:=0 piston street stem '(  bonnet,    stm)                          F  1st "Reverse Piston Effect" Force, F crt.= rt a      2pbonnct              down                      wh/ch g/ves        F ycrt 6 506 I 0 up Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F <<taI:=F pres lock+ F po+ F ycrt- F piston affec which gives,      . F  <<~ = 3.824814        10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model ISizer                                                                  = SB-2-60 Motor Torque Output:                                                            TQm:= 51.63              ft- Ibs Gear Ratio:                                                                      OGR:= 101.52 Application Factor:                                                                Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                EK:=0.35 Reduced Voltage:                                                                  RV:= 0.8627 Torque Output:                TQout: = TQm RV OGR          AfEff              TQout ~ 1.229'10          ft- Ibs Stem Factor:                                                                      Sf: = 0.029481 TQout Thrust Capability:              THcap:=                                    THcap ~4.168 10            lbs SE NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCIQNG METHODOLOGY:                                        KEI:= 1.20 Tbtnst Mssipn:= THeep (F tomt KEI)
Thrust Margin ~-4.216 10          Ibs
 
== Conclusion:==
Open, Thrust Margin is negative, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2ICS MOV121                                              page 4 PICS121A.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                NMP 2                                                    Page/got  /'37 Nuclear Engineering                                    Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Originator/Date                                              Checker/Date Durga                    A ~ C49  t )pljrr Valve ID no: 2ICS MOV122 Re uired                0 enin Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS'esign Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),                P>>    .= 160        Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet,.=160 Downstream pressure (psig), P d                    .=0 Valve Disk Geometry:
hub radius,                b:=4.94        mean seat radius,          a = 5.75    average disk thickness,          t:=0.789 seat angle,        a:=7              e:=- a  tt 2 180 e  =o.o61 Valve Disk Material Properties:                                                                  e    ishalfdiskangle a modulus of elasticity,            E:=29400000            Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,              D  ~.=2              Static Unseating Thrust            F po      9730
                                                                            &#xb9; (reference: Test 30, 10/27/93)
Valve Factor                VF:=0.5                  (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
                                                                          ~ge)
Coefficient of friction between disk and seat,                  it:=
                                                                      '- ~(e)                    lt = 0.515  (referece  &#xb9;6) up+ down Average DP Across Disk,                  DP      'bonnet                                  gives,      DP avg,  80 avg                            2 Disk Stiffnes Constants, Et 3          and        G.        E 12    1-v                            2 (1+v) which gives,            D =1.322  10          and          G =1.131 ~ 10 Geometry Factors,              C 2.'=  1+ 2 ln                        C 3 '.= +              1  ln  +  .  -  1 C8.=- 1+
1 2
                                                +
b a
2 C  9.--      1-  ln  +
which gives,              C2    0.009              C 3 =4.316'10 C 8 =0.908              C 9 =0.124 COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2ICS MOV122                                                page    1 PICS122A.MCD
 
0 h
Niagara Mohawk Power Corporation                                        NMP 2                                                Page /fol ~T Nuctear Engineering                                            Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, RW. 01 Originator/Date                                                      Checker/Date
+~~ ~ Ai O~y                  4 /jpl+T                                                    7-1+7 Additional Geometry Factors,                                        rp.=b hh 2            4                2 I
I+4          -5  -4 0            0                0 2 1- rp In- a 64                a            a                a                a          rp L17 I
4 I-  "4 I-U I -'
a 4
a 0
2 I+(I+Y) In rp a
which gives,                L I I =1.545      10            and              L 17 0.009 Moment Factors, 2
DP avg a              C9 Mrb '=-                                  a  -rp -L17                                              '(    0)
C8            2ab                                                          2b
              'hich gives, Mrb -28.505                and            Q b =70.113 Deflection from pressurelbending, 4
                                  '=Mrb C2+Qb' C3-                              avg a                  a yb D                  D                D LII h
which gives,                    yb q ~ 3398'10 Deflect/on from pressure              lshear, K~:=-0.3 2'In              a I+    rp 2
I-2 rp In-b                            m'vg a    2 b              a
                                                              ~
tG" which gives,                  Ksa ~%.013                      and                ysq      3 715 10 hh Deflection from pressure//hub stretch,
                                                                                              -P force.L orce '=tt (a
                                        - b ) DP avg                            y stretch ttb.2E which gives,                  P force        2 176 l(P          and        y stretch    6 034 10 COMED PL Evaluation                                      Valve ID: 2ICS'MOV122                                                page 2 PICS122A.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                          NMP 2                                                Page~i>~
Nuotear Engineering                              CatoLrlation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rw. 01 Originatorloate
'Dao r~po JP r ~M </r 5 ~f7i                            ChN'kar/Ost Iggp Total Deflection due to pressure,                        yq  '    bq+ y sq+ y stretch which gives,            y  = -7.174 10 Addilional Geometry Factors ro.'=a L3 .=
ro 4a ro a
2
                                + I ln a
ro ro
                                        +  - I a
2 L9 .'=
a ro I+v 2
In  + I-v a
ro      4 I
ro a
2 which gives,          L3 =0                and          L9 =0 P
Deflection from seat load/bending,                      w'- ]
ybw' D
C2 rpC9 C8
                                ~
b L9   
                                                - foC3 +L3 b
which gives,        y bw =-1.43
                                                                                                            ~
o Deflection from seat load/shear, Ksa:=-1.2    ln-a        b y:= Ksa    tG which gives,          Ksa  . 182 y ~    -1.174'10 Deflection from seat load/hub compression, L
                          -2'1t a  2 y compr                          which gives,                y~mpr =-I 002'10 ttb Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y sway compr                      which gives,            yw      2621 10 Equilibrium contact load distribution, w equilibrium ' yq              which gives,            equilibrium Load per seat =        2 tt a yq    988.835 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2ICS'MOV122                                              page 3 PICS122A.MCD
 
Niagara Mohawk Power CorPoration                                NMP 2                                                Pagegl ot i >7 Nuctear Engineering                                    Catculation Cont. Sheet
                          ~
A10.1-AO403. Rev. 01 Originator/Date                                            Checker/Date WC ms>c/              A ~        /g//25'lf7 Vq F pres Iock            2 +a        (p cos(e)  sin(e)) 2          which gives,    F pres lock = 895.433 Yw Effect Force,                                au:=0 1'iston P
F pistcn street        'D    stem 2
                                            '(P hcnnet- Penn}            which give,        pistcn efreet =502655 "Reverse Piston Effect" Force, F vert.'= n a          2 P bonnet up    down sin(e)        which gives.      F ~    1.015'10 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F total:=F pres lock+ Fpo+ F            vert- F piston    effect which gives,        F >< =1.113735 10 ACTUATOR CAPA8ILITYt Actuator Model/Size:                                                                        = SMB-0-25 Motor Torque Output:                                                                  TQm:= 25.0              ft- lbs Gear Ratio:                                                                          OGR:= 43.69 Application Factor:                                                                    Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                    Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                        RV:=0.806 Torque Output:                    TQout:= TQm RV OGR            AfEff                TQout = 316.927          ft- Ibs Stem Factor:
Thrust Capability:                  THcap:    =
TQout Sf                              THcap Sf:= 0.019627 Is615 10        Ibs ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                              KEI:=1.20 Thrust Mtutpn:= THcsp- (Fmmi KHI}
Thrust Margin ~ 2.783 ~ 10      Ibs
 
==
Conclusion:==
Open Thrust Margin is positive, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                                Valve lD: 2lCS MOV122                                            page 4 PICS122A.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                          NMP 2                                                  PagegZof/3 ~
                                                            +
Nuclear Engineering                              Calculation Cont. Sheet
                      ~
Ato.t-AD403. Rev. 01 Originator/Date                                        Checker/Date
      ~,~,      A'.          c./,];ZPP                                "r-i+7 Valve ID no: 2ICS MOV128 Re uired          0 enin Force Defernminafion under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure(psig),              Pp.=1200        Valve Bonnet pressure(psig),Pbonnet              '=1200 Downstream pressure (psig), P do              .=0 Valve Disk Geometry:                                                                            r hub radius,          b:= 3.063        mean seatradius,          a:=4.45 average disk thickness,              t:=1.012 hub length,        L:= 0.188          seat angle,      a:=    10          0:=-a ft 2 180 8  0.087 Valve Disk Material Properties:                                                          8  ishalfdiskangle u modulus of elasticity,      E:=29400000            Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,        D  ~.= 2.5          Static Unseating Thrust,          F po 17995
                                                                          &#xb9; (reference: Test 10, 5f4N5)
Valve Factor          VF:=0.6                      (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
Coefficient    of fnct/on between disk and seat,        It: =      cue) sin(6)
It =0.631    (reference    &#xb9;6) up+    down Average DP Across Disk,              DP avg .'=P bonnet                              gives,    DP avg    600 2
Disk Sfiffnes Constants,          D:=      Et            and        G:=        E l2(1-')                            2  (1+v) which gives,      D =2.79    10        and          G =1.131 ~ 10 Geometry Factors,        C2'.=-I 4
I -  b a
I+2 In    a b
C3
                                                                            .'.=
b 4a, b
                                                                                        +
a I In a
b
                                                                                                        +
b a
I C8:=-I I+
2
                                            +
b C9 a
                                                                                '=-b I+v In 2
a b
                                                                                                  +
I-v 4
I b a
2 which gives,        C2    0.043            C 3 ~0.004 C8    08'6              C 9 ~0.23 COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2ICS MOV128                                                page  1 PICS128A.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                      NMP 2                                            Page Zgofi S Nuclear Engineering                                          Calculation Cont. Sheet Rev. 01    7'10.1-AD403, Origina! or/Date                                                  Checkor/Da! e 2 c/is Jap                                                  p- j-f7 Addit/onal Geomet/y Factors,                                    rp '.=b 2              4                2                2 I+4        fp -          fp -4.        fp                fp L 11 '=                          5                            ~
2+              ln 64            a              a              a                  a          rp L17.'=-I I -
4 I-Y -
4 I
a 0
4 a
0 2
I+(I+Y) ln          a rp which gives,              L I I =3.398      10              and                L17 ~0.04      ~
Moment Factors, DPavga            C9 (
Mrb'                        2ab 2
                                                        'pj            1(                  ~b:=
2b
                                                                                                        .'"'( *-    0*)
C8 which gives, M rb -<98.979                and            Qb    I 021  Ip k
Deflection from pressure(bending, 4
3 avg a yb  '=M*C2+Qb' a                    a C3-                      LII o                    o                  o which gives,                  yb q =-1.078-10 Deflection from pressure          Ishear, 2                                                          2 r'p                      K m'DP avg I+
rp                                                            a 21n  -                                21n-a K~:=-0.3                                      ~
I b              a                      b                              t.G III which gives,                K sa      %.066                  and                y sq ~%.877 10 Deflection from pressure          lhub stretch, P fpfee  't  (a      b ) DP avg                              y stretch '=
P fpfce'L ttb 2E which gives,                P fp~ =1.964            10        and        y ~h =-2.131        10 COMED PL Evaluation                                    Valve ID: 2ICS'MOV128                                            page 2 PICS128A.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                NMP 2 Nuctear Engineering                                    Calculation Cont. Sheet A10,1.AD403, Rev. 01 Originator/Date                                            Checker/Date uo~r~~ <-d~ p                  c/~Vpp Total Deflection due to pressure,                            yq: ybq~ysq+y~~h which gives,          y =-1.787    10 Additional Geometry Factors ro.'=a L3,-    ro 4a ro a
2
                                +I    In  +
a ro ro a
2 I          L9 -'=
a ro I+v 2
In a
ro
                                                                                                +
I-v I-4 ro a
21 ybw Ksa:=-
              '9  a3.w 1.2 D
which gives, Deflection from seat load/bending, ro ro a
C2 ro C9 C8 Deflection from seat load!shear, In-b b
L3 =0 ro.c3 y ~.'=Ksa b
w:= I tG
                                                                + L3 and which gives,
                                                                                    'L9 which gives, 0
y bw =-3.67 Ksa  W.448 10 y ~ ~-,1.743  10 Deflection from seat load/hub compression, L
                          - 2'tt'a  2 y compr
                      'tb                        which gives,              y compr    3'033 10 Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y ~+y compr                          which gives,          y w =-5.443 10 Equilibrium contact load distnbut/on, w equiIibrium        yq          which givest          w cqtulibzum    328.415 yw Load per seat =            2 tt a yq  =9.183 ~ 10 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2ICS'MOV128                                          page 3 PICS128A.MCD
 
It Niagara Mohawk Power CorPoration                          NMP 2                                                Pagano/  /97 Nuctear Engineenng                                Catculation Cont. Sheet
                  ~
A10.1.AD403, Rev. 01 Originator/Date                                        Checker/Date Z c Xs ~ ~ v A.            /P'/t,r Zzlpp                      ~re tr 'I" F pres lock      2 tt a    (p Yq cos(1) - sin(e))  2      which gives,    F pres lock = 9.938'0 3
Vw Piston Effect Force,                          Pau    '.=0 r
tt Fpinon    Wmt''Dm              '(Phoner    Penn)          which g/ves,    F piston effec "Reverse Piston Effect" Force, Pttoten)]sin(S)            which gives,      F v~    6 506 10 Frets.=[as (2Phonnet              up Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F total l= F pres lock+ F po+ F vert - F piston which gives,      F >~      2.854914.10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Mode! ISize:                                                                  = SB-2-60 Motor Torque Output:                                                            TQm .'=58.37          ft- 1bs Gear Ratio:                                                                      OGR: = 72.01 Application Factor:                                                              Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                              Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                  RV: = 0.8703 Torque Output:                TQout:= TQm RV OGR          AfEff              TQout = 1.146 10        ft- 1bs Stem Factor:                                                                      Sf:= 0.029481 TQout Thrust Capability:              THcap:=                                    THcap ~3.888 10          1bs Sf NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURELOCIQNG METHODOLOGY:                                        KEI:=1.20 Thrust Mtntpn:= THoap (F n,uu KE!)
Thrust Margin      4.617'10      1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin is positive, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2ICS MOV128                                            page 4 PICS128A.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corgoration                            NMP 2 Calculation Cont. Sheet Pageant/'0 7 Nuoiear Engineering A10.1-AD403, Rev. 01 cheekerioste~ r/</r7 Valve ID no: 2ICS'MOV129 Re uired          0 enin      Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPIJTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),            P      .=76        Valve Bonnet pressure (psig), P bonn<<          = 2799 p
Downstream pressure (psig), P do~                0 Valve Disk Geometry:
hub radius,          b:= 2.25        mean seat radius,            a:= 3      average disk thickness,      t:=0.378 hub length,        L:=0.125          seat angle,        u:=7              e:=-'"          e =o.o61 2 180 Valve Disk Material Properties:                                                          e  ishalfdiskangle      a modulus of elasticitY,        E:=29400000            Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          D <~.=    1.5        Static Unseating Thrust,        F~.=5924 (reference: Test 12,  &#xb9;    6/QM3)
Valve Factor          VF:=0.65                      (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
Coefficient of friction between disk and seat,            It.,=      cue)
It 0.676    (reference      &#xb9;6)
                                                                      - sin(e)
Pup+Pdo~
Average DP Across Disk,                  avg  'onnet                  2 gives;    DP av< =2.761 ~ 10 Disk Stlffnes Constants,          D:=        Et            and        G:=      E u (1 .*j                          2 (1+v) which gives, GeometryFactors, D =1.454 C2.'=- 1 4
10 I  -  b a
and I+2.1n    a, G =1.131 ~ 10 b
C3'.= b 4a b
a a
                                                                                            +1 ln  +
b b
a
                                                                                                                -  I C8.=-  1 2
1+  v+(1- v)      b a
2 C
a 1-9.--b I+v ln 2
a b
                                                                                                +
1 4
v        b a
2 which gives,        C2    0.028              C 3 ~0.002 C 8 ~0.847                C 9 ~0.198 COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2ICS'MOV129                                              page    1 PICS129A.MCD
 
Niagara Mohawk Power CorPoration                                    NMP 2                                              PageMot  tp T Nuctear Engineering                                        Catcutation Cont Sheet A10.1-AD403, Rw. 01 Onginator/Date                                                    Checker/Date Wc,~~a, A'.Quar S          c./ip~
Additional Geomet/y Factors,                                    rp .'=b 2            4              2              2 fp              fp 11 I
I+ 4 rp
                                      -5    rp
                                                    -4            ~
2+          ln-64              a              a            a                a        rp L 17 I
            '.=-.
4 I-  -
I v 4
I rO a
4 rO a
2 I +(I+ v)    In a rp which gives,              L I I =1.453      10            and            L 17 =0.027 Moment Factors, Mg:=-
DP avg cs a
2 C9 2ab., (
0 j-"I7                      ~b:=
2b
                                                                                                  '"'('-      0')
which gives, Mrb =%03.057              and          Qb ~2.416    10 Detiection from pressureIbend/ng, 4
3              avg.a yb '.=Mrb- C2+Qb a                  C3-a LII o                  o                o which gives,                    yb q --8.049        10 Deflection from pressure            Ishear, 2                                                    2 K:=-0.3        2 In a
I+    'o I-21n-            'o                        sa'vg      a sa' a                    b                            tG which gives,                  Ksa      041              'nd                y sq ~-2.404    10 Deflection from pressure /hub stretch,
                                                                                        -P force L P fore'0    Tt (a      b ) DP avg                          y stretch '=
ttb 2E which gives,                  P force      3 415 10          and      y stretch    -4.565 10 COMED PL Evaluation                                  Valve ID: 2ICS MOV129                                              page 2 PICS129A.MCD
 
Niagara Mohawk Power CorPoration                                NMP 2                                            Page gd Nuotear Engineering                                    Calcutatton Cont. Sheet                                          oflVV'10.1-ADOOS, Rev. 01 Ortginatorioate                                            checker/Dmto~          p/j/rp Woe~-. 4.Cavy c/~/pp Total Deflection due to pressure,                            yq'=ybq+ysq+yst        tch which gives            y q =~001 Addilional Geometry'actors ro.'=a L3    = ro 4a ro a
2
                                +1    1n r
a    ro
                                                +  -1 a
2 L9 .'.
a ro 1+v 2
ln a
ro
                                                                                                +
1 v 4
1-ro a
which gives,              L3 =0              and          L9 =0 Deflechon fram seat load/bending,                          w:= I
                                          -L9 -
IP
              '.=-
as.w    C2 ro C9                  roC3 yb                                                      +L3      which gives,      y bw =-1.088  10 D      C8        b                  b Deflection from seat load/shear, ro ro Ksa: =-1.2 a
In-b                y~'.=Ksa-a tG which gives,          Ksa  <.345 y sw ~-2.423 10 Deflection from seat load/hub compression, L
                          -2 rta    2 y compr '=                          which gives,              y compr =-252'10 rtb 7otal Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y sw+y compr                        which gives,            yw    1332 10 Equilibrium contact load distribution, yq            which gives,        w cqtttTtbrtttm 787.968 cqttitibrtttm w
Load per seat =            2 rt a yq  = 1.485 10 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2ICS MOV129                                          page 3 PICS129A.MCD
 
lg Fy
 
Niagara Mohavttk Povtrer Corporation                                NMP 2                                              Page2 lot I 7 7 Nuclear Engineering                                      Calculation Cont. Sheet A10.1.AD403, Rev. 01 Originatorloate
'Qp~r y>>      <. Cecq /gQ          j /F7                      Checker/Date
                                                                              ,g HII Vq F
p    1 oc k    2 ta 1
1'w
( p co s ( 0 )  s in ( 8 ) ) 2      whi ch gi ve s,  F p,    1 oc Piston Effect Force,                                  P  au:=0 "piston    street''tem'i2 I 1t bonnet          atm)                              piston effect "Reverse Piston Effect" Force, F vett      tt a  2 P bonnet    P          P tlown        stn( )      which gives        F vert  9 532 1 0 up Total Force Re ulred to Overcome Pressure Lockln F total: F pres 1ock+ F po t F >crt              F pisto which gives,            F  <<~ =2.872746          10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model /Size:                                                                            = SMB-00-10 Motor Torque Output:                                                                        TQm:= 10.0            ft- lbs Gear Ratio:                                                                                OGR:=36.2 Application Factor.                                                                          Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                          Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                            RV: = 0.8252 Torque Output:                  TQout:= TQm RV OGR.Af Eff                                TQout    107.54          ft- Ibs Stem Factor.
Thrust Capability:                THcap '.=  ,
TQout Sf Sf:= 0.015334 THcap =7.013 10        'bs ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                                KEI:= 1.20 Tbrnst Margin: = THoap (F >>mt KEI)
Thrust Margin ~ -2.746 10                1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin ls negative, therefore this valve and actuator are unlikely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                                  Valve ID: 2ICS MOV129                                                page 4 PICS129A.MCD
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation                                      NMP 2                                                    Page QO/  /P 7 Nuclear Engineering                                          Calculation Cont. Sheet A10.1 AD403. Rev. 01 Originator/Date                                                  Checker/Date
                                          ~/i~/vr Valve ID no: 2RHS MOV115 Re uiredO enin                        ForceDeternminafionunderPressureiockin                                            Condifions COMED Method DESIGN Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
                                                .= 85            Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet '= 7105 INPUTS'alve Upstream pressure (psig),                    P Downstream pressure (psig), P do~                          0 Disk Geometry:
hub radius,                  b:=5.75        mean seat radius,            a:=7.703 average disk thickness,              t;=1.644 hub length,                L:=0.25          seat angle,          a '= 10            0:=-'"                0 -0.087 2 180 Valve Disk Material Properties:                                                                      0    ishalfdiskangle a modulus of elasticity,                E:=29400000              Poisson's Ratio, v:=0.3 Other VaNe Parameters:
Valve Stem Diameter,                  D ~.= 2.375'tatic Unseating Thrust,                      F po 12604
                                                                                    &#xb9; (reference: Test 4, 6/24/93)
Valve Factor                  VF:= 0.5                      (reference: NER-2M-010) 1 CALC ULATIONS:
Coefficient              of fnction between disk and seat,          It:=      ~<0) sin(0)
It 0.521    (reference    &#xb9;6)
P~+Pdo~
Average DP Across Disk,                          avg  'onnet                  2 gives,        DP ag =7.063 10 Disk St/ffnes Constants, Et 3          and        G:=
12  I-v                              2 (1+v) which gives,              D =1.196    10          and          G    1.131 ~ 10 Geometry Factors,                  C 2'.=-I 4
I  -  b a
                                                          ~
I + 2 In a
b C 3 ',=  b 4a b
                                                                                                    +I a
In a
b
                                                                                                                      +
b a
                                                                                                                              - I C8  I 2
                                                '+ v+(I - v)        b a
2 C9.--      I-    In    +
2 which gives,                  C 2 ~0.029                C 3 ~0.002 C 8 ~0.845                C9 =02 COMED PL Evaluation                                      Valve ID: 2RHS MOV115                                                  page    1 PRHS115A.MCD
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation                                  NMP 2                                                    Pagea/of/'3T Nuclear Engineering                                      Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Originator/Date Wc~i~~ W.imp                c.gp/pp Chaclterllhte e
                                                                                      ~Q g/~
Additional Geometry Factors,                                  rp"=b 2              4                2                    2 L II '=  I 1 +4    0 -
5 - 4 0                0 2+
rp ln- a 64          a              a                a                      a        rp L17 I
4 I-  I-I-v 4            a 0
4 rp a
2 I+(I+v) In-              a rp which gives,          L I I =1.535      10            and                    L17 ~0.028 Moment Factors, Mrb '.=-
DPavga C8 2
                                ~  -
C9 /
2ab      ~a      rp,i - L17                                        2b
                                                                                                            '(    Oi which gives, Mrb =-1.57            10    and                  Qb    1.614 10 Deflection from pressureibending, 4
                            'rb'C2+Qb'C3 a
D                . D a              "avg'b D
                                                                                            'Lll which gives,                yb q =W.OOI Detiecfion from pressure /shear, K~:=-0.3 21n        a -
I+    rp 2
                                                        ~  1-21n-    rp                              stt'vg a2 b  -'
b                                t.G which gives,            K aa =%.043                            and              y~ = %.605'O Defie&#xc3;on from pressure lhub stretch,
                                                                                                -P forciL Pforca't  (a      b ) DPavg                                    ystretch-ttb 2E which gives,              P  f0~        5.829 10                  and        y ~t h    -2.386 10 CQMED PL Evaluation                                Valve ID: 2RHS'MOV115                                                      page 2 PRHS115A.MCD
 
                                                                          ~
Niagara Mohawk Power Corporation                              NMP 2                                                Page32of  r&7 Nuotear Engineering                                  Calculation Cont. Sheet A10.1-AtM03, Rev. 01 Originatorloate                                          Checker/DIt ~
p/1)gg Vo~rvp e 4.Qm a              c  /(s lp 7 Total Deflection due to pressure,                          yq: ybq+ysq+y~~h which gives,,          y q =%.002 Additional Geometry Factors r "=a L3    ro 4a ro a
2
                              +I    In +  - I r
a      ro a
2 L9.=
a rp I+v 2
                                                                                      ~
In a
rp
                                                                                                  +
I- I-4 v        ro a
2 which gives,            L3 =0                and            L9 =0 Detlection from seat load/bending,                      w:= I ybw'9      D C2 rpC9 C8      b fpC3 b
                                                              + L3      which gives,        ybw =-2.338      10 Deflection from seat load/shear, Ksa: =-1.2    In-                  y sw  '=~'Ga              which gives,          Ksa    -0.351 a      b y'w      -1.454'10 Deflection from seat load/hub compression, L
                        -2'tt'a 2 y compr
                      'tb                      which gives,              y~    r =-1.981
                                                                                              ~
10 Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y sw+y eompr                        which gives,          yw      3'811 10 Equilibrium contact load distnbution, w equiiibritm:=
yq          which gives,          w equilibrium 5'6N        IP yw Load per seat ~        2 tt a yq  = 2.712 10 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2RHS'MOV115                                                page 3 PRHS115A.MCD
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation                            NMP2                                                Page&of  /3'7 Nuoiear Engineering                                Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Originatot/Date                                          Checker/Date z~~g~g; A. 4 ~ 8/zHs7 lock'= 2  11  a "
Yq (p'cos(e)-  sin(e)) 2        "
whichg/ves,      F pres loci; pres Yw Piston Effect Force, piston etreot
                          '=    'tem '(    bonnet      atm)          whicl gives,      F piston egect "Reverse Piston Effect" Force,
                . I Pont/=[a      a  (2 P bonnet      np    Pttonn)] sin(g)            which gives,      F~ =2.295    10 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F totd:=F p~ I~k+Fpo+F v~- Fpi~n                  erect which gives,      F to  d    4.447654 10 ACTUATOR Actuator Model ISIze:                                                                    = SMB-0-25 Motor TorqueCAPABIUTY'Qout Output:                                                      TQm .'= 24.67          ft- lbs Gear Ratio:                                                                        OGR:=58.13 Application Factor:                                                                  Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                  Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                    RV:= 0.8767 Torque Output:                  TQout."= TQm RV -OGR        AfEff                TQout = 396.802          ft- lbs Stem Factoi:
Thrust Capability:                THcap: =  Sf                                THcap Sf: = 0.023664 1.677 10        lbs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
Jt ENHANCED PRESSURE LOCIQNG METHODOLOGY:                                          KEI:= 1.20 Tbrnst Margin:= THoap (pmmt KBI)
Thrust Margin ~ -5.17 10        1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin Is negative, therefore this valve and actuator are unlikely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2RHS'MOV115                                              page 4 PRHS115A.MCD
 
                                                                                      ~
Niagara Mohawk Power Corporation Nuotear Engineering NMP 2 Calcutation Cont. Sheet Pageggf 1 37 A10.1.AD403. Rev. 01 Originator/Date
                                            <</c'r/r 7 Ch<<kerlD le
                                                                                                >// ~
Valve IDno: 2RHS'MOV116 Re uiredO enin                          ForceDeternminationunderPressureLockin                                            Conditions COMED Method DESIGN Design Basis Conditions at tIme of Pressure Locking Event:
INPUTS'alve Upstream pressure (psig),                    P    .= 133          Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet              = 1868 p
Downstream pressure (psig), P down                          0 Disk Geometry:
hub radius,                  b:= 5.75        mean seat radius,              a.'=7.703 average disk thickness,          t:= 1.644 hub length,                L:=0.25            seat angle,          a.=10 0:=-a tt 2 180 0 =0.087 Valve Disk Material Properties:                                                                      0  ishalfdiskangle a modulus ofelas&#xc3;city,                  E:=29400000              Poisson's Ratio, ''.=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,                  D  ~    ..=2.375        Static Unseating Thrust (reference: Test          &#xb9; 10, F
po 7/10195) 16894 Valve Factor                    VF:= 0.5                      (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
cos(0)
Coefficient              of friction between disk end seat,            it:=
VF I
sin(0) p    0.521    (reference  &#xb9;6) up+ "down Average DP Across Disk,                      DP avg  '.= P bonnet                              glvesr    DP av      I 802 10 2
Disk StNnes Constants,                      D;=                        and        G:=
i2. (1    ')                          2 (1+v) which gives,                D    1.196 10            and            G =1.131 ~ 10 GeometiyFactors,                    C2.=-I 4
I-  b a
1+2    ln  a b
C3'.= b 4a b
                                                                                                      +
a I ln  a b
                                                                                                                        +
b a
I C8:=-'+I 2
v+(I- v)          b a
2 C
a 9,--b I+v In 2
a b
                                                                                                                +
I v 4
I b
a 2
which gives,                  C2    0.029                C 3 =0.002 C8    0.845                C 9 =0.2 COMED PL Evaluation                                      Valve ID: 2RHS'MOV116                                                    page    1 PRHS116A.MCD
 
0 w}
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                      NMP 2                                                  Page'PS of ~>>
Nuctear Engineering                                        Calculation Cont. Sheet Ato.t-AD403, Rev. 01 Originator/Date                                                    Checkerloate
+~~ape +-OW2 r Xp(gp                                                                      ~g~ /p Additional Geometry Factors,                                    rp .'=b 2              4              2                2 L  1 1
            '.= I 1  +4    -  -4 fP 5
rP            rP
                                                                      ~
2+    In fP 64            a              a              a                  a          rp L 17  -=-.I I  I- v I -
4 rp a
4
                                                    -  rp a
2 I + (I  1- v)  In  a rp which gives,            L 1,1 =1.535      10            and                L17 =0.028 Moment Factors, 2
DPavga          C9 /  ~
(a  -rp (-L17                          'rib.-        '"'. (a'- r,*j C8          2ab                                                          2b which gives, 3
M~ =-4.005              10  and            Qb =4    116 IO Defiedion from pressure/bending, 4
3 avg.a
                              '=Mrb          C2+ Qb C3-a                  a yb D                  D                  D LII which gives,                    yb q ~-2.937          10 Detiection from pressure/shear, 2                                                        2 K ~:=-0.3 2 In        a b
                                          - I+
rp a
I-2 rp In-b                ysq m Pavg    a which gives,                K ~ ~&.043                      and                y sq -245    10 DefieBion from pressure /hub stretch,
                                                                                              -P force L P f    '    (a      b ) DP g                      y stretch  '
nb 2E v
which gives,                  P  fo~      1.487'10            and        y stretch  %.087'10 COMED PL Evaluation                                  Valve ID: 2RHS'MOV116                                                    page 2 PRHS116A.MCD
 
lI I,
 
Nktgara Mohawk Povrer Corporation                                  NMP 2                                            Page/cot  r> W Nuclear Engineering                                      Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403. Rev. 01 Ortginatorloate                                                Checker/Date
~~~~y~          ~. 8~            al~s/j~                                              ~le/e~
Total Deflection due to pressure,                                yq:=ybq+ysq+yst          t h which gives,          yq    5 448 10 Additional Geometry Factors ro;=a L3 ro 4a ro a
2 e-  I  In +  - I a
ro ro a
2 L9 .'=
a ro I+v 2
In  ~ I-v I-a ro      4 ro a
2 which gives,                L3 =0                and          L9 ~0 Deflection from seat load/bending,                            w:= I ybw
                -  as.w D
C2 ro C9 C8        b L9 roC3 b
                                                                    +L3 which gives,            y bw "2.338'10 Deflection from seat load/sheer, Ksa .'=-1.2 ro ro a
In-b                y sw  .'= Ksa tG which gives,          Ksa ~ <.351 y sw ~-1.454'10 Deflection from seat load/hub compression, L
                            - 2'tt'a ycompr'=                ' 2          which gives,                y      ~-1.981 ~ 10 2
ttb E Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y sw+y compr                            which gives,          y w ~-3.81I 10 Equilibrium contact load distribution, w equilibrium '=
yq          which gives,          w equilibrium ~ 1.429    10 yw Load per seat =              2 tt a yq      6.918 10 4
yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2RHS'MOV116                                            page 3 PRHS116A.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                NMP 2                                                    >>geN<</3 7 Nuclear Engineering                                      Calculation Cont. Sheet A10.1-AO403, Rev. 01 Originator/Date                                              Checker/Date Qc,~/~aug            tie g/Z)l57 pres lock
                      ''"'a'(>' Yq Yw
                                                      )      (  ))''v 'res                          lock
                                                                                                                ~
4 Piston Effect Force,                                P  ~,=0 effect''Dstem'i              bonnet      atm) which gives,    F p,st,n effect = 8.275 piston 10'Reverse Piston Effect" Force, Frets.'=[s  a  (2 Fbonnet-Pp-Pgo~)]                    sin(g)        whichgives,      F  ~=5.854    10 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F total ' F pres lock+ F pp + vert F      - F piston    effect which gives,                F >~ =.1.26883 ~ 10 ACTUATOR CAPABILITY:
Model /Size:          'ctuator                                                  = SMB-0-25 Motor Torque Output:                                                                  TQm '= 24.67          ft- lbs Gear Ratio:                                                                            OGR:= 58.13 Application Factor:                                                                    Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                    Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                        RV: = 0.8731 Torque Output:              TQout: = TQm RV OGR AfEff                                TQout ~ 393.55          ft- lbs
'Stem Factor.
Thrust Capability:            THcap:          =
TQout Sf Sf: = 0.023664 THcap ~ 1.663 ~ 10        lbs NOTE: RVIS SQUAREIF ACTUATORISAC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                                KEI:= 1.20 Thrust Margin          - THcap  (F toM KEi)
Thrust Margin ~-1.356'10                lbs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin is negative, therefore this valve and actuator are unlikely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2RHS'MOV116                                                  page 4 PRHS116A.MCD
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation Nuctear Engineering NMP2 Calculation Cont. Sheet Paggtrtri /P 7 A10.1.AD403, Rev. 01 Originator/Date                                          Checirer/Date Valve ID no: 2RHS MOV4A Re uired        0 enin Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design BasIs Conditions at time of Pressure Locking Event:
e Upstream pressure (psig),          P =325              Valve Bonnet pressure (psig), P bo                <<  = 9677 Downstream pressure (psig), P down              0 Valve Disk Geometry:                                                                            r 4
hub radius,          b:=2.25        mean seat radius,            a:=3        average disk thickness,            t:=0.378 hub length,        L:= 0.125        seat angle,          a:=7              e:=-'    '            -o.o61 2 180 Valve Disk Materfal Properties:                                                          e    ishalfdiskangle a modulus      of elasticity,  E:=29400000            Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,        D <~ '.= 1.5          Static Unseating Thrust F po                6341 (reference: Test &#xb9; 5, t/7/97)
Valve Factor          VF:=0.5                    (reference: NER-2M-010)
CALCULA77ONS:
Coefficient of fiiction between disk and seat,            lt:=      cope)
I VF
                                                                        -  sin(e)
It    0.515    (reference  &#xb9;6) up ~    down avg 'onnet Average DP Across Disk,                                                                gives,      DP avg      9 515 10 2
E.t 3 Disk Stlffnes Constants,                                  and        G'=
u (i .*j                            2  (I+ v) which gives,        D  1.454 10          and          G    1.131 ~ 10 Geometry Factors,        C2 I
                                '.=-,I 4
b a
                                                ~
I+2 In    a b
C 3 .'=
4a b    b
                                                                                          +
a I In  a b
                                                                                                              +
b a
I C8.=-I 2
b a
C9    --b a
1+v In 2
a b
                                                                                                      +
I v 4
I b
a 2
which gives,        C2    0.028              C 3 =0.002 C 8 =0.847              C 9 = 0.198 COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2RHS'MOV4A                                                      page    1 PRHS4AA.MCD
 
lj Niagara Mohawk Power CorPoration                                    NMP2                                                Page5&f ~>>
Nuctear Engineering                                        Calculation Cont. Sheet A10.1-AtM03, Rev. 01 Originator/Date                                                Checker/Date Wo+.~~-4.Ce g ~/~g/.~
Additional Geometry'actors,                                  rp '.=b 2            4            2                2 I            fp  fp
                                              -4          fp                rp In ,        a I+4                5                            2+            ~
64              a              a            a                a            rp L17 4
1 I -
1 v 4
I -    rP a
4 rP a
2 I+(I+v) ln          a rp which gives,                L I I =1.453    10            and                L17 =0.027 Moment Factors, DP avg a Mrb '                          2.a b a  -rp -L17                              <b:-
2b
                                                                                                      .'"'(*-"*j C8 which gives, Mrb =-3.112        10    and              Q b ~8.325 10 Deflection from pressureibending, 4
                              '=Mrb C2+Qb C3-                              avg a                a yb                                                            L11 o                o                o which gives,                  yb q =<.003 Deflection from pressure/shear, 2                                                    2 K:=-0.3 Sa'          2 In a
I+
rp I  21n-    rp ysq'=
sa'vg b                                  b which gives,                K sa =%.041                  and                    '8.286 y sq      10 Deflection from pressure          lhub stretch,
                                                                                            -Pto~'L P f0~      tt (a      b ) DPavg                          y stretch '=
ttb 2E which gives,                P to~ =1.177          10        and          y ~~ ~-1.573    10 COMED PL Evaluation                                  Valve ID: 2RHS'MOV4A                                                page 2 PRHS4AA.MCD
 
Ih I~
 
Niagara Mohawk Power Corporation                            NMP2                                              Pagegoof  is T Nuclear Engineering                                Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Originatorloate Qomrap        . g. @goy      /gy/<
Total Deflection due to pressure,                        yq:=ybq+ysq+yg          etch which gives,          y q =.004 Additional Geometry Factors r  .'=a L3 '=
ro 4a ro a
2
                                + I In ~  - I a
r'0 ro a
2 ro a
L9,'= I+v ln 2
                                                                                        + I-v a
ro        4 I
ro a
2 which gives,        L3 =0                and          L9 =0 Deflection from seat load/bending,                    w:= I ybw D
C2 ro C9 C8    b L9    ro C3 b
                                                            + L3      which gives,        ybw =-1.088    10 Deflection from seat load/shear, Ksa:=-      1.2 ro ro a
In-b          y ~:= Ksa tG which gives,          Ksa    <.345 y sw ~-2.423  10 Deflection from seat load/hub compression, L
y compr    'b
                        .  -2na E
2 which gives,              y compr    2 52 10 9
Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y sway compr                      which gives,          y w =-1.332    10 Equilibrium contact load distribution, w equii;brium.'= yq          which gives          w equilibriu =2.715      10 yw Load perseat= 2          na yq  =5.118 10 yw Pressure Locldng Force, COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2RHS MOV4A                                            page 3 PRHS4AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power CorPoration                            NMP2                                                  Page 'flor>> 7 Nuclear Engineering                                Calculation Cont. Sheet Ato.t-AD403, Rev. 01 Checker/Date Originator/Date
'Dc,mrs''3        8    ~>      s/ S/l567                          ~,e trr1 F pres look        2 a a Yq (1 cos(e) - sin(e))    2
                                                                          ~    ~
which gives,    F pros  1001
                                                                                                    = 4.635 ~ 10 4 W
Piston Effect Force,                            P a~'.=0 P Pinon      W~t:=S D n~ (Phoner-Pet                          which give~,    F piston
                                                            )
Frets "Reverse Piston Effect" Force, I
                .'=[s e ~
(2 P honnet          P dorm) j'etn(tt)          which gives,      F y~    3 285 10 up Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F total l = F pros look + F po + F yurt - F piston      0@00 which gives,        F <<~ =6.843527          10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model ISize:                                                                  = SB-OOS-15 Motor Torque Output:                                                              TQm:= 14.18            ft- lbs Gear Ratio:                                                                      OGR:= 36.2 Application Factor:                                                                Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                EQ':=0.45 Reduced Voltage:                                                                  RV:"-0.8538 Torque Output:                TQout:= TQm RV OGR.Af Eff                        TQout ~ 151.549        ft- lbs Stem Factor.
Thrust Capability:                THcap: =
TQout Sf Sf:= 0.018919 THcap = 8.01 10          lbs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                            KEI:= 1.20 Thrust Meripn:= THoep (p n,~ KEI)
Thrust Margin =-7.411 ~ 10      lbs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin is negative, therefore this valve and actuator are unlikely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2RHS MOV4A                                                page 4 PRHS4AA.MCD
 
fp 0
 
Niagara Mohawk Power Corporation Nuclear Engineering NMP2 Calculation Cont. Sheet Page/Zof  /$ 7 A10.1-AD4ta, Rev. 01 Orlglnalor/Date
~z/v r>p ~ 8                    ~      4/2'3/Y7 Checker/Date
                                                                                ~z/z/rg Valve ID no: 2RHS MOV4B Re uired                  0 enin Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS'esign Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),                      P    .= 325      Valve Bonnet pressure (psig), P bo~<<                = 9677 p
Downstream pressure (psig), P do                        .=0 Valve Disk Geometry:                                                                                        r hub radius,                    b:= 2.25        mean seat radius,          a:= 3        average disk thickness,          t:=0.378 hub length,                  L:=0.125          seat angle,        a '.=7            e:=-'    '            =o.o61 2 180 Valve Disk Material Properties:                                                                      e    ishalfdisk angle a modulus of elasticity,                  E:=29400000            Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,                    D st    .= 1.5        Static Unseating Thrust,          F po 7324
                                                                                  &#xb9; (reference: Test 5, 6/16/96)
Valve Factor                    VF:=0.5                    (reference: NER-2M-010) .
CALCULAnONS:
cope>
Coefficient              of friction between disk and seat,        it:=
                                                                            ~(e)
I VF p    0.515    (reference  &#xb9;6) up      down Average DP Across Disk                        DP avg                                            gives,      DP av< = 9.515 10 2
Et3 Disk SfNnes Constants,                      D:=                    and        G:=
n.(i-')                              2 (1+v) which gives,                  D    1.454 10        and          G    1.131 ~ 10 GeometlyFactors,                    C2.'=-I 4
I-    b a
I+2 1n    a b
C3'.= . b 4a b
                                                                                                    +I a
In a b
                                                                                                                      +
b a
                                                                                                                              -I c8:=-I 1+v+
2                      a 2
C9      --b a
I-1+v 2
In a
b
                                                                                                                +
I v 4
b a
2 which gives,                    C2    0.028            C 3  =0.002 C 8 =0.847              C 9  =0.198 COMED PL Evaluation                                      Valve ID: 2RHS MOV4B                                                    page    1 PRHS4BA.MCD
 
, )pf Niagara Mohawk Power Corgoration                                    NMP2                                              Pager/3of/3 7 Nuctear Engineering                                      Calculation Cont. Sheet A10.1-AD003, Rev. 01 N.<~ i er.abp Originator/Date                                                  Checker/Date
        -~p-Additional Geometry Factors,                                    rp '=b 2            4                2            2
                              -5  -4                                      '0 64 1
                      ]+4 a
0 a
0 a
0 2+
a ln-L]7 4
1 1- 1-U 1-4 a
0 4
a 0
2 I+(]+Y) ln rp a
which gives,            L  ll =1.453    10            and              L]7    0.027 Moment Factors, Mrb '=-
DP avg a C8 2
C9 2ab a  -rp -L]7 which gives, Mrb -3.112            10  and            Qb =8.325 ]0 Deflection from pressureIbending, 4
3 avga
                              '.=Mrb C2+Qb' C3-a                  a yb                                                            L]1 o                  o                o which gives,                yb q ~      0.003 Deflection from pressure /shear, K ~:=-0.3        2 ]n'  - ] +
a rp 2
                                                        ~
1  - 2 ]n- rp ysq'=
m'vg      a 2
a                    b which gives,              K sa ~%.04]                  and              y'-8.286 sq 10 Deflection from pressure          Ihub stretch, P force'L P force  tt (a      b~) DP                              y stretch avg ttb 2E which gives,              p force        ] ] 77 ] p        and      y stretch  -].573    ]p COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2RHS'MOV4B                                                page 2 PRHS4BA.MCD
 
1 Niagara Mohawk Power Corporation                              NMP2                                            Peg~  Af/j7 Nuclear Engineering                                  Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403. Rev. 01 Originator/Date                                            Checker/Date
      . >oA.e~z Qzz/sy                                            ~rWrZ Total Deflection due to pressure,                          yq:=ybq~ysq+yst        etch which gives,          yq    0 004 Additional Geometry Factors                          =a ro L3 .=
ro 4a ro a
2
                              + I In    +  - I a
ro ro a
2 L9 -
a ro I+v  I-v 2
In a
ro
                                                                                              +
4 I
ro a
2 which gives,            L3 =0                and          L9~0 Deflection from seat load/bending,                      w:= I ybw:-
a  w C2 rDC9 D C8            b L9  fpC3 b
                                                              +L3 whichgives,            y bw -1.088    10 Deflection from seat load/sheer, ro ro Ksa:=-1.2 a
In-b                y:=Ksa-      a tG which gives,        Ksa ~ <.345 y~~-2.423    10 Deflection from seat load/hub compression, L
                          - 2'll'a 2 y compr
                      'tb                      which gives,              y compr Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y sw+y compr                        which gives,          y  =-1.332 10 Equilibrium contact load distribution, equiiibn~: =    yq          which gives,            equilibrium yw LOad per Seat        a-    2 ft a yq    5.118 10 4
yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2RHS'MOV4B                                          page 3 PRHS4BA.MOD
 
1 Niagara Mohawk Powir Corporation                                NMP2                                              Pagett+of W7
'uclear  Engineering                                  Catculatlon Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Originator/Date
'3cmr wag A'-    ~      &/isls7 Checker/Date Fpr  s lock''            '(l' Vq W
                                                    )      (  ))                  g          pfe  loctu
                                                                                                              ~
4 Piston Etect Force,                                P  ~'.=0 F piston          '= ttu'D      2/'(P                            which gives, etrtmt          stem      bonnet    Perm)
    "Reverse Piston Effect" Force, Fyett.'=    rt a  2 P bonnet                gown    .sin(0)          which gives,      F y~  3 285 10 up 1
Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F total: = F pres toed p F po + F yett - F piston effect r
which gives,          F <<~ =6.941827          10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model ISize:                                                                      = SB-OOS-15 Motor Torque Output:                                                                  TQm:= 14.18          ft- lbs Gear Ratio:                                                                          OGR:= 36.2 Application Factor.                                                                    Af:=0.9 Pullout Efficienc:                                                                    Eff:=0.45 Reduced Voltage:                                                                      RV:=0.8741 Torque Output:                  TQout:= TQm RV OGR            AfEff                TQout ~ 158.841        ft- 1bs Stem Factor.                                                                          Sf: = 0.018919 TQout Thrust Cap'ability:              THcap:=                                          THcap ~ 8.396'10        Ibs Sf NOTE: RV IS SQUAREIF ACTUATORIS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                                KEI:= 1.20 Thrust Margin:= THcsp (F mmt KEt)
Thtust Margin = -7.491 ~ 10          1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Marginis negative, therefore this valve and actuator are unlikely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2RHS MOV4B                                              page 4 PRHS4BA.MCD
 
U Niagara Mohawk Power Corporation                                            NMP2                                                        Pagefrcpf/3 7 Nuclear Fngineering                                                Calcuhtion Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Checker/Date
          .~. ZA Originator/Date c/zylsp Valve ID no: 2RHS'MOV4C Re uiredO enin                          ForceDeternminationunderPressureiockin                                                  Conditions COMED Method DESIGN Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
INPUTS'alve Upstream pressure (psig),                      P            325        Valve Bonnet pressure (psig), P bonn<<                = 9677 np Downstream pressure (psig), P down                              0 Disk Geometry:
hub radius,                  b:= 2.25        mean seat radius,                  a:= 3      average disk thickness,          t:=0.378 hub length,                L:=0.125          seat angle,              a '.=7            e:=-'    '            -0.06I 2 180 Valve Disk Material Propertie:                                                                            6  ishalfdisk angle        a modulus of elasticity,                E:=29400000                  Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,                  D st~      1.5        >
Static Unseating Thrust,            F po 3798
                                                                                      &#xb9; (reference: Test 21, Tlt8/g5)
Valve Factor                  VF '=0.5                        (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
coge)
Coeftic/ent            of frict/on between disk and seat,                lt.=
                                                                                                                                          &#xb9;6)
I VF sin(6)
It = 0.515    (reference up ~    down gives,'P <<g = 9.515 Average DP Across Disk,                          <<g'bonnet                                                                        ~
10 Disk SNfnes Constants, Et'':=
                                                                        'nd            G:=      E u(i-')                                    2.(1 + v) which gives,                D =1.454    10              and          G ~ I.I31 ~ 10 Geomet/y Factors,                  C2  .'=-I I -
4 b
a I + 2 In a
b C 3 '.=  +I b
4.a b
a h
b a
                                                                                                                            +  -I b
a C8.=-I 1+ v+(I- v) 2 b
a 2
C a
9'.=-b 1+v In 2
a b
                                                                                                                    +
1-v 4
I b
a 2
which gives,                  C 2 =0.028                    C 3 ~0.002 C 8 =0.847                    C 9  =0.198 COMED PL Evaluation                                          Valve ID: 2RHS'MOV4C                                                      page  1 PRHS4CA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                          NMP2                                              Pagegkfl~ 7 f
Nuclear ngineering                                            Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Relr. 01 Checker/Date Originator/Date Ww~ g~ N.            8~      WiP/P'P                                                        r/    r7 Additional Geometry Factors,                                          rp '.=b 2              4                  2            2 fp              fp              fp              fp I+ 4                -5            -4                                In LII    =                                                            2+          ~
64            a              a                a                a        rp L17 .-- I-4 I      I-Y I-4                a 0
4 a
0 2
                                                                  ~
I+(I+Y) In-      a rp which gives,                L I I =1.453      10              and              L17 =0.027 Moment Factors, 2
Dpavga            C9      I 2- f (a        0 )
2h  - L I7                            avg  2        2 C8            2ab                                                        2b which gives, Mrb -3.112              10  and            Qb    8.325 10 Deflection from pressureIbending, 4
3 avg a yb .'=Mrb C2+Qb C3-a                    a D                    D                D LII which gives,                    yb q ~%.003 Deflection from pressure            Ishear, 2                                                      2 K sa DP 'avg I+  I-21n-a
                                          -          rp                      rp                                  a K~'=-0.3 21n                                    ~
ysq'=
b              a                      b which gives,                  K sa ~%.041                      and              y sq =-8.286  10 DefleiWon from pressure            Ihub stretch, P force'L P force    tt'(a      b  j DP avg                            ystrctch-ttb 2E which gives,                  P fo~- 1.177            10'nd              y ~etch = 1573'10 COMED PL Evaluation                                      Valve ID: 2RHS MOV4C                                                page 2 PRHS4CA.MCD
 
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    ~
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Niagara Mohawk Power Corporation                              NMP2                                              Psge4<ot / 3 >
Nuclear Engineering                                  Calculation Cont. Sheet A10.1.AD403, Rev. 01 Onginatorloate                                            Checker/Date w  t"~ Qgp$ p Total Deflection due to pressure,                            yq'bq+ysq+ystretch which gives,          y q =%.004 Additional Geometry Factors ro.'=a L3 '=
ro 4a ro a
2
                                +I  In  +  - I a
ro ro a
2 L9 '.=
ro a
I-2 ln ro
                                                                                                +
4 r
a
                                                                                                                )
which gives,            L3 0                and Deflection from seat load/bending,                        w:= I ybw.-
asw C2 ro'Cg D      C8      b L9     
                                                  - ro'C 3 + L3 b
which gives,      y bw -1.088'10 Deflection from seat load/sheer, ro ro Ksa: =-  1.2    In-b              y sw:= KsR a
which gives,        Ksa = %.345 a                                    tG y sw =-2.423 10 Deflection from seat load/hub compression, L
                      ,  -2tta '  2 which gives,                              ~
9 compr            2 y compr tt b Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y sw+y compr                        which gives,          y w =-1.332    10 Equilibnum contact load distribution, w equilibrium      'yq            which gives,          wequilibrium =2.715 10 yw Load per seat =            2 tt a yq yw 5.118 10 4
Pressure LocMng Force, COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2RHS'MOV4C                                              page 3 PRHS4CA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation Nuclear Engineering NMP2 Calculation Cont. Sheet Page+of/ + f A10.1-AtM03. Rev. Ot Checker/Date
                                          /PD $ lp7 F pres ]ock . = 2 tt a            (
Yq lt cos( t)) sin( 0) ) 2
                                                                                      ~      ~
which gives,      F pres ]oc]
                                                                                                                  = 4.63 5- ~ ] 0 4 Yw Piston Effect Force,                                      Pat:=0 piston eg'act'=              'tem '(      honnet        aun)
                                                                                    "'o" tg"          piston street "Reverse Piston Effect" Force, Poets
                's'a 2'(g'Phennet
                . I Pup      Pttosan)j'stn(g)            which gives,      F ycrt  3 285 10 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F tpta]: = F pres ]ock+ F pp+ F ycrt              - F piston    cffcct which gives,          F <<~ =6.589227          10 ACTUATOR Model ISIze:
CAPABILITY'ctuator
                                                                                                    = SB-OOS.15 Motor Torque Output:                                                                          TQm: = 14.18            ft- 1bs Gear Ratio:                                                                                  OGR:= 36.2 Application Factor:                                                                            Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                            Eff:= 0.45 Reduced Voltage:                                                                              RV: = 0.8727 Torque Output:                        TQout:= TQm RV OGR.Af Eff                            TQout ~ 158.332          ft- lbs Stem Factor:
Thrust Capability:                      THcap:  =TQout Sf                                ,
Sf:= 0.018919 THcap    8.369 ~ ]0        Ibs
. NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                                        KE]:= 1.20 Thrust Margin:= THcap  (F>og KE1)
Thrust Margin =-7.07'10          1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin ls negative, therefore this valve and actuator are unlikely to overcome the theoretical pressure locking under conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                                    Valve ID: 2RHS'MOV4C                                                      page 4 PRHS4CA.MCD
 
Niagara Mohawk Prrrrer CorPoration                          NMP2                                                Page jabot/Q7 Nuclear Engineering                                Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Originatorloate ga w~'                $ r/a3/6 Valve ID no: 2SWP MOV17A Re uired        0 enin Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),            P>>  .= 123      Valve Bonnet pressure (psig), P bonn<<          = 86 Downstream pressure (psig), P down              0 Valve Disk Geometry:
hub radius,          b:=4.94          mean seat radius,        a:=5.75 average disk thickness,          t:=0.789 hub length,        L:=0.125            seat angle,      a,'=7 0:=-a tt 2 180 0-0.061 Valve Disk Material Properties:                                                        0  ishalfdisk angle a modulus of elasticity,        E:=29400000            Poisson's Ratio, v.--0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          D  ~.=2              Static Unseating Thrust,        F po    6219
                                                                        &#xb9; (reference: Test 25, 3ttM5)
Valve Factor          VF:=0.6                    (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
cos(0)
Coefficient    of fnction between disk and seat,          tt:=
                                                                  -    sin(0) tt =0.622    (reference  &#xb9;6) up+    down Average DP Across Disk,              DP avg .'=Pbonnet                            gives,    DP av    24 5 2
Disk Stifl'nes Constants, Et 3          and        G =
E u (i - ')                        2  (1+ v) which gives,      D      1.322 10        and          G    1.131 ~ 10 GeometryFactors,          C2.'=  1+2                ln          C3.'=    +1            1n +      -1 C8    .-
1 2
1+ v+ (1  v) b a
C a
9.--b I+v ln 2
a b
                                                                                                  +
1-v 1-4 b
a 2
which gives,        C2      0.009            C3  =4.316'10 C 8 ~0.908              C 9  ~0.124 COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV17A                                              page    1 PSWP17AA.MCD
 
. ~
Niagara Mohawk Power Corporation                                  NMP2                                              Page5lofr3 ar Nuctear Engineering                                    Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403. Rev. 01 Originator/Date                                                Checker/Date Woevppw        4  Cw p cfg3/9)                                                      z/z/H7 Additional Geometry Factors,                                rp  '.=b 2            4                2              2 ll '4  I I+4 fp 5  4    fp            fp 2+  rp In- a a            a              a                a        rp L17  '=-.I 4
I I-I-U 4            a 0
4 a
0 2
                                                          ~
I+ (I + Y) In    a rp which gives,          L 11 = 1.545'10                and              L17 =0.009 Moment Factors, Mg:=-
DP avg a C8 2
                                ~  -rp C9 2ab a              -L17 2b avg which gives, Mrb -8.73                  end            Qb =21.472 Deflection from pressure%ending, 4
avg a
                            '.=Mrb C2+Qb C3 a                  a yb                                                          .LII D                  O                  D which gives,              yb q ~-1.041 ~ 10 Deflection from pressure/sheer, K ~:=-0.3    2 In a
I+
rp 2
                                                      ~
I-2 rp In-b              ysq '=
I'vg      a 2
b            a which gives,            K sa    %.013                  and              y'sq =-1.138 10 Deflection from pressure/hub stretch, P force'L Pra~.--a    (a b ) DPaa<                              y stretch '=
ttb 2E which gives,            P fp~        666.467            and        y ~~      -1.848 10 COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP MOV17A                                                page 2 PSWP17AA.MCD
 
II Niagara Mohawk Power Corporation                              NMP2                                            Page5'Zof  r%T Nuclear Engineering                                  Calculation Cont. Sheet A10.1-AtM03, Rev. Ot Originator/Date                                            Checker/Date Z    ~ ~p        S. e~~/i            slsp                                        ~/zr~
Total Deflection due to pressure,                          yq'bq+ysq+ystretch which gives,            yq    2 197 10 Additional Geometry Factors ro.'=a L3 '.=
ro 4a ro a
2
                              + I In  +  - I ro a      ro a
2 L9    -
a ro I+v 2
ln + I-v I-a ro    4 ro a
2 which gives,            L3 =0              and            L9 =0 Deflection from seat load/bending,                        w:= I ybw          -
              '=- a w C2 D C8 ro'C9 b
L9 fo'C3 b
                                                              + L3      which gives,      yb      I 437'10 "7
Deflection from seat load shear,  l ro ro Ksa:=-    1.2 a
ln- b y ~:=Ksa-tG a
which gives,          Ksa ~ %.182 y  =-1.174  10 Deflection from seat load!hub compression, L
                          -2'lr a 2 y'compf    'ib                    which gives,                y compr Total Deflection f/om unit seat load, y w:=y bw+y sw+y compr                        which gives,            yw~ 2621'10 Equilibnum contact load distribution, yq w equilibrium
                              'w            which gives,              equilibrium Load per seat ~          2 tt a yq    302.831 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP MOV17A                                          page 3 PSWP17AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                              NMP2 Calculation Cont. Sheet Page5$ of /37 Nuclear Engineering              ~ s A10.1-ADO03, Rey. 01 Qflglnatof/Date                                          Checker/Date
        ,. A. ~in/~ff/P 7                                              gtg rstg+
F pres look        2 s a Yq (p  cos(8) - sin(8)) 2        which gives,      F pres look    338 833
                                  /w Piston Effect Force,                            P au:=0 "piston cffect  '
stem 2
                                          '(  bonnet      atm)
                                                                          " "tp"    'iston      effect "Reverse Piston Eh'ect" Force, F v~',=    rt a  2 P bonnet              down      sin(8)          which gives,    F ert = 310.711 up Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin s
F total:=F pres look+ F po + F vert F ptston effec which gives,          F >ud ~6.598367 10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model /Size:                                                                      = SMB-0-25 Motor Torque Output:                                                                TQm:= 23.52            tt- lbs Gear Ratio:                                                                        OGR;= 39.11 Application Factor:                                                                  Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                  Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                      RV: = 0.8785 Torque Output:                TQout:= TQm RV OGR            AfEff                TQout = 255.571          ft- lbs
'tem Factor:                                  TQout Sf:= 0.019627 Thrust Capability:              IHcap:=                                        THcap ~ 1.302'10          1bs Sf NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                              KEI:= 1.20 Thrust Margin:= THcap (F mmt KEI)
Thrust Margin = 5.103'10            1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin ls positive, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP'MOV17A                                              page 4 PSWP17AA.MCD
 
0 Niagara Mohawk Povver Corporation Nuclear Engineertng NMP2 Calculation Cont. Sheet Page'574  / 97 A10.1 AD403. Rev. 01 Checker/Date 7/Z/gp Valve ID no: 2SWPMOV17B I
Re uired        0 enin        Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),            P  := 123          Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet '= 86 Downstream pressure (psig), P doggy                0 Valve Disk Geometry:                                                                                  r hub radius,          b:=4.94          mean seat radius,              a '.=5.75    average disk thickness,        t:=0.789 hub length,        L:=0.125          seat angle,          a:=7                e:=-'"              e  =o.o61 2 180.
Valve Disk Materfal Properties:                                                              e  ishalfdiskangle u modulus of elasticity,      E:=29400000                Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter, " D <<~.= 2                      Static Unseating Thrust F po                  5862 (reference: Test 6, 8/2M4) &#xb9; Valve Factor          VF:=0.6                    (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
cos(e)
CoeNicient    of friction between disk and seat,              p  .'=
VF I
sin(e)
It 0.622    (reference  &#xb9;6)
P down Pup +
Average DP Across Disk,                  avg  'onnet                      2 gives,      DP av<    24.5 3
Disk SNfnes Constants,            D:=                        and          G:=
i2. (1    ')                          2 (1+v) which gives,      D    1.322 10            and            G =1.131 ~ 10 Geometry Factors,        C2'.=-I 4
I  -  b a
                                                  ~
1+2.ln      a b
C3.=.
b 4a b
                                                                                              +
a I In a
b
                                                                                                              +
b a
I C8.--I I+ v+(I - v) 2 b
a C9    --  -  In  +            I which gives,        C2      0.009                C3  =4.316'10 C 8 >0.908                  C 9 = 0.124 COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP MOV17B                                                    page    1 PSWP17BA.MCD
 
e Niagara Mohawk Power Corporation                              NMP2 Nuclear Engineering                                  Calculation Cont. Sheet A10.1 AD403, Rev. 01 Originator/Date                                            Checker/Date W~ ~c rP-Q~ ~gybe                                                      ~7/i/F7 Additional Geometry Factors,                              rp =b 2            4              2              2 I
I+4    5 0          0 4
0 2+
rp In- a 64          a            a              a                a        rp L17 I
4 I-I-U 4
I a
0 4
a 0
2 I+ (I+ Y) In a
rp which gives,          L I I =1.545    10          and              L17 =0.009 Moment Factors, avg'a C8 2
9 2ab p
                                          /2 -rp                                ~b=
DP avg 2b      (
Oj which gives, M rb -8.73              and          Qb      21.472 Deflection from pressure/bending, a2                a3        DP avg'a yb '.=Mrb C2+Qb' D C3-                            D LII D
which gives,              yb      -1.041 10 Deflection from pressure /shear, 2
rp                          m.D avg .2 a K~:=-0.3            a 21n  I+          I-21n-b rp ysq:=
tG b            a J
which gives,            K sa ~%.013                  and                y'      -1.138'10 sq 0
Deflection from pressure/hub stretch,
                                                                                      -P forca.L
:='(a'- b') DP,,                            y stretch .
ttb 2E which gives,            P  f0~0 =666.467                and        y search      848 10 COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP'MOV17B                                                  page 2 PSWP17BA.MCD
 
'C Niagara Mohawk Power Corgoration                                NMP2                                                Page5cof/9 9 Nuciear Engineering                                  Calcuhrtion Con!. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 OriginatorlOate W~~      ~ >    4. C'mg +~sky Total Deflection due to pressure,                          y q:=ybq<<ysq+ y stretch which givesr          yq      2 197 10 AddNonal Geometry Factors                            '.=a r
L3 - .
ro 4a ro a
2
                                + I In  +
a ro r0 a
2
                                                        -I            L9    =
a I-ro I+v a 2
In +
ro I v 4
r0 a
2 which gives,            L3 =0              and            L9 ~0    ~
Deflection from seat load/bending,                        w:= I
        ~
ybw ',=
              . a  w C2 D C8 roC9 b
L9'    rpC3 b
                                                                + L3    which gives,        yb        I 437'10 Deflection from seat        loadl shear, ro ro Ksa:=-1.2        In-                y ~:=Ksa' a
which gives,          Ksa =-0.182 a        b                          tG y sw =-1.174'10 Deflection from seat load/hub compression, L
                          -2'tt a    2 y compr
                        '.b                      which gives,              y    p
                                                                                      -1.002'10 Total Deflectio from unit seat load, y w:=y bw+y sw+y compr                        which gives,            yw    2 621'10 Equilibrium contact load distribution, equilibrium  'hich yq yw gives,          equilibrium Load per seat =          2 tt a yq  =302.831 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP MOV17B                                              page 3 PSWP17BA.MCD
 
e Niagara Mohawk Power Co/Poration                            NMP2                                              Page&ot/ 7 7 Nuclear Engineering                                Calculation Cont. Sheet
                                                              ~
A10.1-AD403. Rev. 01 Originator/Date Thorn.ep-. At            +      /Flzglpp Checker/Date rs-rr&#xc3;7 F pres loclt      2 a a Vq (p  cos(0) - sin(0)) 2        which gives,    F pres loci'  338.833
                                /w Piston Effect Force,                            P  at:=0 piston street
                          '= O'tem '< bonnet          p atm)          which gives,    F iston effect  270.177 "Reverse Piston Effect" Force, F vert      "'a ''P bonnet      P up P down                      which gives,    F ~ = 310.711 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F total: = F pres tock+ F po+ F 1/ert F piston effect which gives,        F <<< =6.241367          10 ACTUATOR CAPABlLITYt Actuator Model /Size:                                                                    = SMB-0-25 Motor Torque Output:                                                              TQm:= 23.52            tt-'bs Gear Ratio:                                                                      OGR:= 39.11 Application Factor:                                                                Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                Eff:-"0.4 Reduced Voltage:                                                                    RV:= 0.8834 Torque Output:                TQout:= TQm RV OGR.Af Eff                          TQout = 258.43        tt- lbs Stem Factor.                                                                        Sf:=0.019627 TQout Thrust Capability:              THcap  '.=
Sf                                THcap = 1.317'10          lbs NOTE: RV lS SQUARE/F ACTUATORlS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                          KEI:= 1.20 Thrust Margin: = THeap (F tong KBI)
Thust Margin ~ 5.677      10      1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin ls positive, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locklngconditions evaluated.
COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP'MOV17B                                          page 4 PSWP17BA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                          NMP2                                                  Page5$ br /%T Nuciear Engineering                              Calcutation Cont. Sheet At0,1-AD403. Rev. Ot Originator/Oate                                      Checkedoate
'uow pro        /I Q 0 (p3/v
                    ~
                                                                    ~e/z/r7 ValvelDno: 2SWPMOV18A Re uired        0 enin        Force Defernmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),          Pp.--108        Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet =125 Downstream pressure (psig), P do~.=0 Valve Disk Geometry:
hub radius,        b:=4.94        mean sestrsdius,          a:=5.75 average diskthickness,              t:=0.789 hub length,        L:= 0.125        seat angle,      a .'=7            0:=-
2 180 0  =0.061 Valve'isk Matertal Properties:                                                        0  ishstfdisksngle a modulus of elasticity,      E:=29400000          Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,        D at~.--2            Static Unseating Thrust        F po    8635
                                                                      &#xb9; (reference: Test 8, 3/17>95)
Valve Factor          VF:= 0.6                (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
Coefticient of fnction between disk and seat,                      ~<0)
I VF sm(0) it =0.622      (reference  &#xb9;6) up+    down Average DP Across Disk,            DP avg '= P bonnet"                          gives,      DP av< ~71 2
Disk Sfiffnes Constants,                  Et            and        G:=      E iz(i-v')                          2 (I+ v) which gives,      D ~1.322    10        and          G ~1.131 ~ 10 GeometryFsctors,        C2.'=-      I-        I+21n            C3.=      +I In                      2 C8  '=-I 2
I+ v+ ( I - v)  b a
C9    --b a
I+v In 2        b a
                                                                                                +
I-v -
4 I
b a
which gives,        C2    0.009            C3 ~4.316      10 C 8 =0.908              C 9 = 0.124 COMED PL Evaluation                        Valve ID: 2SWP'MOV18A                                                page  1 PSWP18AA.MCD
 
Peg<~ref/V Niagara Mohawk Power Corporation                                      NMP2                                                            7 Nuclear Engineering                                        Calculation Cont. Sheet A10.1&D003, Rw. 01 Orit/lnatorloate                                                  Checker/Date Wc ~~p        t,  N. des y cP~/pg                                                          r/s/f7 Additional Geomehy Factors,                                      rp.'=b 2            4              2              2 L11    .'=  1+4.
fp - rp 5    4            rp 2+
rp      ~
In 64            a            a                a                a          rp L17.=-
4 I- I-4 ro a
4 rp a
2
                                                                . 1~(1+v)      In rp a
which gives,            L I I =1.545      10            and                L17 ~0.009 Moment Factors, Mg:=-
DPavga CS which gives, 2
C9 2ab    (a  -ro )-L lq                            o:=    -")
DP avg 2b  (
Mrb =-25.298              and              Q b ~62.225 Deflection fiom pressure/bending, DP avg a a2 yb '=Mrb C2+Qb D C3-a3 D
LII D
which gives,                y bq        3.016.10 Deflection fiom pressure/shear, 2                                                      2 rp K~:=-0.3        21n a
I+
rp    ~    1-21n-b avg'o b              a which gives,                K sa =%.013                  and                y'-3.297'10 sq t
Deflection from pressure /hub stretch, P force L P f    .'= ll (a  - b ) DP      vg                      y stretch ttb 2E and        y ~<h    -5.355 10 which gives,              P  f0~ ~1.931          10 COMED PL Evaluation PSWP18AA.MCD Valve ID: 2SWP            MOV18A'age                                          2
 
Niagara Mohawk Power Corporation                            NMP2                                            Pag~W      7 Nuclear Engineering                                Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. Ot CSginatorlDate                                          Checkerloate Q~~ apy 4e          @AD  k-  /g3/py                                          r/rr'6 Total Deflection due to pressure,                        yq '
bq+ y sq+ y stretch which gives,          yq    H.367  10 Additional Geometry Factors ro:=a L3 -
ro 4a ro a
2
                              + I In  +
a ro ro a
2 I          L9 a
ro I+v 2
In a
ro
                                                                                            +
I-v 4
I ro a
2 which gives,            L3 0                and          L9 =0, Deflection from seat loadlbending,                      w.'= I ybw'-
asw C2 roC9 D    C8      b L9 roC3 b
                                                            +L3 which gives,            yb    -I 437'10 Deflection from seat load shear, l ro      ro
                    ' In-b a
Ksa '.=- 1.2                      y ~:=Ksa'G              which gives,          Ksa ~-0.182 y    <-I;174  10 Deflection from seat load/hub compression, L
2'll'a 2 y compr'                          which gives,              y compr ttb E Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y sw+y compr                      which gives,          y w =-2.621 ~ 10 Equilibrium contact load distnbution, w eqtniib.tm,.= yq            which gives,          w eqttitibritm = 24.291 w
Load per seat -    "2  tt a yq    877.591 yw Pressure Locking Force,,
COMED PL Evaluation                          Valve ID 2SWP MOV18A                                            page 3 PSWP'I 8AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                            NMP2                                                      Paged/of  /7 Nuclear Engineering                                Calculation Cont. Sheet A10.1-AtHSS, Rev. 01 Orig inatorloate                                        Checker/Date m--;-A +lsPg/~p                                            /is        r<<.
F pres iocle: = 2  rt a "
Yq
( tt cos( 0) - sin( 6) ) 2        which gives,          F pres loci = 98 1 . 925 W
Piston Effect Force,                          Pat:=0 ft which gives,            F piston effect "piston street,a'D stem '(phonnet            peon)
  "Reverse Piston Effect" Force, F vert'.= ft a ~
2 P bonnet      up
                                            - P do1tfn    sin(e)          whichgives,              Fy~    900428 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin total 'res    lock+ po+        vert    piston effect whichgives,          F<<~        1.012465 10
                                                                              'CTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model/SIze:                                                                          = SMB-0-25 Motor Torque Output:                                                                    TQm    .'= 23.21        ft- lbs Gear Ratio:                                                                            OGR:= 39.11 Application Factor.                                                                        Af:=0.9 Pullout ENciency:                                                                          Eff:= 0.4 Reduced Voltage:                                                                          RV '-= 0.8789 Torque Output:              TQout:= TQm RV OGR AfEff                                  TQout = 252.432          ft- lbs Stem Factor.                                                                            , Sf:=0.019627 Thrust Capability:, THcap            .'=T out Sf                                      THcap =1 286 10            lbs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                                KEI:= 1.20 Thrust Margin:= THoap (F to% KEI)
Thrust Margin    711.881          Ibs sl
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin ls positive, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED Pl. Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV18A                                                    page 4 PSWP18AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporatton                          NMP2                                                    Pape  scut  I PT Nuclear Engineertng                              Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Originato/Date
          ,-.w. e; -E~/~
Checker/Date gled  f >/i/~7 Valve ID no: 2SWP'MOV18B Re uired        0 enin      Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),            P p,=108          Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet.--125 Downstream pressure (psig), P down              0 Valve Disk Geometry:
hub radius,        b:=4.94          meanseatradius,            a:=5.75 averagediskthickness,                t:=0.789 hub length,      L:= 0.125          seat angle,        a:= 7              1:=  "
a tt 2 180 e 0.061 Valve Disk Material Properties:                                                          0  ishalfdisk'angle a modulus of elasticity,      E:=29400000            Poisson's Ratio, v.=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,        D <~.--2              Static Unseating Thrust,          F po    2129
                                                                      &#xb9; (reference: Test 11. SS96)
Valve Factor        VF:=0.6                  (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
cos(e)
Coefficient of friction between disk and seat,            p:=
                                                                '- s~(e)                  p  0.622    (reference    &#xb9;6) up+ down                                  =71 Average DP Across Disk,                avg 'onnet                  2 gives,    DP Disk SINnes Constants, Et            Bed        G:=      E n(1    -')                          2 (1+v) which gives,      D =1.322    10        and          G =1.131 ~ 10 GeometryFactors, 4,a C2.=
1        b 1+2    1n a
b C3'.=.
b 4a b
                                                                                        +1 a
ht a
b b
                                                                                                          +  -1 a
C8    =-1 2
1+ v+(1 v) b a
2 C9 a
1-
                                                                                --b 1+v2 a
ln  +
b 1-v 4
b a
2 which gives,        C 2 =0.009              C3    =4.316'10 C8    0.908            C 9 ~0.124 COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV18B                                                  page    1 PSWP18BA.MCD
 
r7 I
if I
I
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                    NMP2                                                    Pagw'o//37 Nuctear Engineering                                    Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, RW, 01 Checker/Oate Originator/Date Q~~~ o 4 - C~ &2j/5 7                                                      ~~/./~r Additional Geometry'Factors,                                rp    .'=b 2            4                2              2 I
I+4    -5 rp          fp      4 fp 2+    In-rp            a 64            a            a              a                  a        rp L17 I
4 I - I-1-Y 4
a 4
a 0
2 I  +(I+ Y) In      a rp which gives,            L 11 =1.545      10,              and              L17 =0.009 Moment Factors, Mrb' DP avg a Cg C9 2ab
                                          ~
a    -rp -L17                            Qb'a            2b
                                                                                                              -r0 j which gives, M+--25.298                  and            Qb-62.225 Deflect/on from pressure/t/ending, 4
                              .'=Mrb 3
avg a C2+Qb C3-a                  a yb            D                  D                  D LII which gives,              yb q =-3.016            10 Deflection fiom pressure/shear, 2
K ~:=-0.3      2 In a
I +
rp 2
I 2      In-brp                              sa'vg  a b            a ysq'hich gives,            K sa ~.013                      and                    y" ~-3.297 10 s sq Deflection from pressure/hub stretch, P f      tt (a    b ) DP g                        y stretch  'b        P force'L 2E which gives,                force
                                                                    '                            y~<<h      -5355'10 COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2SWP MOV18B                                                      page 2 PSWP18BA,MCD                                                                                                                  ~i
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                NMP2                                                Pager"trot /7 7 Nuctear Engineering                                    Calculation Cont Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Originator/Date                                            Checker/Date R~pju          W P~~ ~fg+g7                                            ~~/slur Total Deflection due to pressure,                            yq 'bq+ysq+ystretch which gives,          y q =%.367.10 Additional Geometry'Factors                      ro'.=a L3 '.=
ro 4a ro a
2 1-1  ~
In +  - I r
a      ro a
2 L9.=
a ro I+v 2
In a
ro
                                                                                                +
I-v 4
I ro a
2 which gives,'"              L3 ~0              and          'L9 ~0 Deflection from seat load/bending,                        w:= I y bw ..=-
D C2 C8 roC9.-
b L9 roC3 b
                                                                + L3    which gives,        yb      1437 10
                                                                                                                'r Deflection from seat load/sheer, Ksa:=-1.2 ro ro a
In-b                y sw'G
                                                    .'=Ksa            which gives,          Ksa ~ %.182 y ~  -1.174 10 Deflection from seat load/hub compression, L
                          -2tta      2 which gives,                        ~ I'002 10 y compr '                                                      ycompr itb Total Deflection from unit seat load, yw:=ybw+ysw+ycompr                            which gives,          y w -2.621 ~ 10 Equilibrium contact load distributr'on, w eqmlibri~      'hich yq yw gives,      w equilibrium = 24.291 Load per seat =          2 tt.a yq    877.591 yw Pressure LocMng Force, COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2SWP'MOV18B                                              page 3 PSWP18BA.MCD
 
f' NMP2                                              PageirSot/3 ~
Niagara Mohawk Power Corporaaon Nuotear Engineering                                Catoulation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 CheckerlDate
                                                              ~io.rrrW F pres lock:=
1 2 tt a Yq (p cos(0)  - sin(0)) 2          which gives,    F pres lock  981 925 W
Piston Effect Force, .                          P  au:=0
                        '=                          p stm)          which givess    F lston off~e    392.699 "piston street S'D stem '(p bonnet "Reverse Piston Effect" Force, Fvert'=    rt a  2Pbonnet        up      down which gives,      F ~ = 900.428 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin
              '                        F        F pist F total      pres lock+ F po + veft which gives,          <<~ =3.618654          10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model/Size:                                                                    = SMB-0-25 Motor Torque Output:                                                              TQm:= 23.52          ft- Ibs Gear Ratio:                                                                      OGR:= 39.11 Application Factor.                                                                Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                  RV:=0.8852 Torque Output:                TQout:= Tg    RV OGR        Afar                TQout = 259.484        tt- lbs Stem Factor.                                                                      St: = 0.019627 Thrust Capability:              THcap  .'=
TQout Sf                                THcap ~ 1.322 10        lbs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCIQNG METHODOLOGY:                                          KEI:= 1.20 Thrust Msrtpn:= THeep (Fmmt KEI)
Thrust Margin ~ 8.878'10          lbs I
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin is positive, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV1 8B                                            page 4 PSWP18BA.MCD
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation                          NMP2                                                  Page C4or~ 7 Nuctear Engineering                              Calcutation Cont. Sheet A10.1.AD403, RW. 01 Originator/Date                                        Checker/Date Q ~/~3bp                                    ~vrzjt7 Valve ID no: 2SWP'MOV2tA Re uired        0 enin Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),          P np 108      Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet .= 2314 Downstream pressure (psig), P d          ~.=0 Valve Disk Geometry:
hub radius,          b:=0.875      mean seat radius,            a.=1.47 average disk thickness,          t:=0.54 hub length,      L:=0.25          seat angle,        a.=10              .a e:=-  tt e  =0.087 2 180 Valve DIsk Materfai Properties:                                                        0  ishalfdisk angle u modulus of elasticity,        E;=29400000            Poisson's Ratio, v.=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,        D<    .=1.125      Static Unseating Thrust,          F o:=1890 (reference: Test      &#xb9; 7, 3/30/93)
Valve Factor          VF:= I                  (reference.'ER-2M-010)
CALCULATIONS:
cope)
Coefficient    of friction between disk and seat,
                                                                  '- s~(e)              It =1.091    (reference    &#xb9;6) up+ down                                        3 Average DP Across Disk,                avg      bonnet                            gives,      DP avg    2 26 10 2
Disk SNfnes Constants,            D:=      Et              and        G:=      E iz(i-')                            2 (I+ v) which gives,      D ~4.239  10        and          G ~ 1.131 ~ 10 GeometryFactors,          C2.=-I 4
I-  b a
I+21n      a b
C3'.=
4a
                                                                                      +
a I  In a
b
                                                                                                        +
a
                                                                                                                -  I C8'.=-I 1+ v+(I- v) 2 b
a 2
C  9.=-    I-  In  +
which gives,        C 2 =0.07              C 3 =0.008 C 8 0774                C 9 ~0.268 COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP MOV21A                                                page  1 PSWP21AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power CorPoration                                  NMP2                                                            Page C'Pot /7 7 Nuctear Engineering                                    Catcutation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rw. 01 Originator/Date                                                Checker/Date so~.oy~            4Q~        PZ)$ g Additional Geometry Factors,                                rp .'=b 2              4              2              2 fp In-I 1+4    4 rp 5
rp              rp 2+            ~
64          a            a                a                a        rp L17 I
4 I - I-  -
4 rp a
4 rp a
2 I +(I+v) In      a rp which gives,          L 11 =9.149        10            and                L17 ~0.063 Moment Factors, M~'=-
Dpavg C8 wh/ch g/ves, 2
C9 2ab      (a  -ro )-Lrr                          ~b:=      2b
                                                                                                  '"'(*-              0')
M rb =-516.898              and            Qb      1.802 10'eflection f/Qm pressureIbending, yb .=Mrb O C2+
2 Qb    C 3-D                D
                                                                                    .L 11 which gives,              y bq ~%.158          10 Deflection from pressure        Ishear, 2                                                                  2 rp                                          avg a K ~:=-0.3 2 In  - I +
rp    ~
I-2    In-b                            sa tG b              a which gives,            Ksa =%.118                    a/ld              y'sq = %.403'10 Deflection from pressure /hub stretch, P force'L P,:=a (a'- b') DP,,                                y stretch ttb 2E which gives,            P force        9 906  18        and        y stretch =-1.751.            10 COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2SWP'MOV21A                                                            page 2 PSWP21AA.MCD
 
NMP2                                        Pagerr 1/o/~7 >
Niagara Mohawk Power Corporation Nuclear Engineering                                Calculation Cont. Sheet 4                                                                            A10.1.AMX},Rw. 01 Originator/Date                                          Checker/Date Row i>pc,      A. Q~ QZy/p p                                                  ~/i/~r Total Deflection due to pressure,                          yq '
bq ~ y sq+ y.trctch which gives,            y  =-2.031 ~
10 Additional Geometry Factors                    ro:=a L3 '=
ro 4a ro a
2
                              +1  1n +  -1 a
ro ro a
2 ro a
L9.= 1+v 1n 2
a ro
                                                                                              +
1-v 1- ro 4        a 2
which gives,            L3 =0                and          L9 =0 II Detlection from seat load/bending,                      w:=1
        ~
y bw.
a D
w C2 C8 roC9 b
L9 roC3 b
                                                              + L3    which gives,        ybw      64' Deflection from seat load/shear, Ksa:=-  1.2 ro ro a
1n-b y:=Ksa sw '
which gives,        Ksa  W.623
                                                                                            ~ ~-1:499'10 Deflection from seat load/hub compression, L
y compr  'b  -2tta  2 which gives,                y      ~-1.633 10 Total Deflection from unit seat load, yw:=y bw+y sway compr                      which gives,            yw    3.626 10 Equilibrium contact load distribution, w  ~b-~.= yq                which gives,            w cquiTibrium 5%'241 yw Load per seat      r  2 tt a yq    5.175 10 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP'MOV21A                                          page 3 PSWP21AAMGD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                NMP2                                                  Page/ /of I$ 1 Nuctear Engineering                                  Catcutation Cont. Sheet A10.1-AD403. Rev. 01 Originator/Date                                            Checker/Date
          ,>; A'. a Pdislp~                                    Pio.rid Yq
                                  "                                                    F pres loc'k = 1 .035    0 4
F pres ]ocp        2 ft a      ( p cos(0) sin(0)) 2            which gives,                          1 W
Piston Effect Force,                                Pat:=0 ft "piston etr(mt  '
stem  'i  bonnet    p etm)          which givesr    F piston  cff~t "Reverse Piston Effect" Force, v~:="              Pbonnct-        up- so~ 'm<<)                    which gives,      F crt = 2.674 10 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F total.'=Fprcs lock+ Fpo+'F vert            Fpiston cffcct which gives,            <<~ =1.261328          10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Mode! I Size:                                                                    = SMB-000-5 Motor Torque Output:                                                                TQm .'=4.76            ft- 1bs Gear Ratio:                                                                          OGR:=52 Application Factor.                                                                  Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                  Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                      RV:= 0.8623 Torque Output:                  TQout:= TQm RV OGR            AfEff              TQout ~ 66.257            ft- lbs Stem Factor.                                                                          Sf:= 0.014500 T
TQoutut Thrust Capability:                fHcap:=.
THcap ~4.569 10            lbs Sf NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                            KEI:= 1.20
                    'ibrnst Mer(pn:= THeep- (FmmrKH1)
Thrust Margin ~-1.057 10              1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin Is negative, therefore this valve and actuator are unlikely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2SWP'MOV21A                                                page 4 PSWP21AA.MCD
 
NIagara Mohawk Power CorPoration Nuctear Engineering NMP2 Calcutation Cont Sheet Page7uor /97 A10.1-AD403, RW. 01 Originator/Date
~enie3w A.                g e'/e3leg                    Checker/Date eke Valve ID no: 2SWP MOV21B Re uired          0 enin Force Defernminafion under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time          of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),          P :=108            Valve Bonnet pressure        (psig), Pbo      <<.=2314 Downstream pressure (psig), P do~              0 Valve Disk Geometry:
hub radius,          b:=0.875      mean seat radius,          a:=1.47 average disk thickness,              t:=0.54 hub length,      L:=0.25          seat angle,        a.=10            0:=-a tt 2 180 0  0.087 Valve Disk Material Properties                                                          0  ishalfdiskangle a modulus      of elasticity,  E:= 29400000          Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,        D <~.=1.125          Static Unseating Thrust,        F po      1245 (reference: Test&#xb9; 12, 1295)
Valve Factor          VF:= 1                (reference: NER-2M-010)
CALCULA77ONS:
Coefficient of friction between disk and seat,                      cos(0)
                                                                      - sin(0)              it =1.091      (reference    &#xb9;6)
P~+Pdo~
Average DP Across Disk,            D avg"      bonnet                              gives,      DP a2.26      10 2
Disk SNI'nes Constants,          D:=
Et3 end      G:= 2 E
(1+  v) which gives,      D 4.239    10      and            G = 1.131 ~ 10 GeometryFactors,          C2.=
1 4
b a
1+2 1n a
b C3.=
4a b      b2
                                                                                        +1 a
a ln  +
b b2
                                                                                                              -1 a
C8  '=-
1 2
1 + v+ (1  -,  v)  b a
2 a
C9.'=-b 1+v ln 2
a b
                                                                                                  + .1-1 4
v        b a
2 which gives,        C 2 =0.07                C 3 ~0.008 C 8 ~0.774              C 9 =0.268 COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV21 B                                                  page  1 PSWP21BA.MCD
 
Niagara Mohawk Power CorPoration                                    NMP2                                                  Pagey/  of/3 7 Nuclear Engineering                                        Calculation Cont. Sheet At 0.t-AD403, Rev. 01 originator/Date                                                Checker/Date Additional Geometry Factors,                                  rp '.=b 2            4              2              2 1
1+4 rp
                                -5  4      rp            rp 2+    ln-rp          a 64            a              a            a              a        rp L17 1
4 I  1-Y 1-4 a
0 4
a 0
2 I+(1+ Y) ift      a rp which gives,              L 1 1 =9.149    10            and            L17 ~0.063 Moment Factors, 2
DP ayg    a 2ab 9  ~
a  -rp -L17                          ob:=
2b
                                                                                                    '"'('-    0')
C&
which gives, Mrb -516.898              and          Q b ~ 1.802'lp W
Deflection from pressure&ending, yb    ''rb'a o
2+Qb' o      3 DP ayg a o
                                                                                      'l which gives,                  y bq ~%.15&          10 Deflection from pressure /shear, I
K~:=-0.3 21n  -1+
rp 2'
                                                          ~
1-21n-
                                                                        'p                    '=
s'a'vg    a 2
a                    b ysq which gives,                K sa  ~.l    1 &          and              y'.403 sq          10 Deflection from pressure/hub stretch, P force  L P force    tt (a      b ) DP ayg                          y stretch '=
itb 2E which gives,                Pf0~ =9.906.10                  and        y~~        -1.751 ~ 10 COMED PL Evaluation                                  Valve ID: 2SWP'MOV218                                                  page 2 PS.WP21BA.MCD
 
0 Niagara Mohawk Power Corgoration                                NMP2                                              Page 72bi/77 Nuotear Engineering                                    Catcutation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Originator/Date
>c ~p-            8'~          Wzp/pp Checkerloate Total Deflection due to pressure,                            yq '=ybq+ysq+ystretch which gives,            yq    2 031 10 Additional Geometry'actors                        ro.'=a L3 '=
ro 4a ro a
2
                                +  I In +
a ro ro -
a 2
I          L9 "=
a ro I+v 2
ln a
ro
                                                                                                +
I-v I-4 ro a
2 which gives,              L3 ~0                and          L9 ~0 Deflection from seat load/bending,                        w:=I
                                                    'sa
        ~          a3w C2 ro C9 roC3                                        =-1.964        7 y bw.-
L9              + L3      which gives,      yb              10 D      C8        b                b Deflection from seat load/shear, Ksa:=-    1.2 ro ro a
In-b                y:=
sw Ksa which gives,            ~ W.623 y sw ~-1.499 10 Deflection from seat load/hub compression, L
                            - 2'1t'a  2 y compr
                        'tb                      which gives,              y      ~-1.633 10 Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+'y sway compr                        which gives,          y w ~-3.626'10 Equilibnum contact load distribution, yq        which gives,          w equilibrium 560'241 equilibrium yw Load perseat= 2              tt a yq  ~5.175 10 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2SWP'MOV21 B                                            page 3 PSWP21BA.MCD
 
I NMP2                                                    Pa//el &o/ I >>
Niagara Mohawk Power Corporation Nuotear Ent/ineeriny                              Catoutatton Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Onglnatof/Date                                        Checker/Date wowrop A '                    /r(gSrp7                      ~re rtr+p F pres loca '= 2 tt a J tl (P cos(e) sin(e)) 2            which gives,        F,      1~1,    1.035 10
                                >w Piston Effect Force,                          P  at:=0 P piston pt on etreet
                        '=
4
                              'tern  '(P ttonnet  P ann)          which gives,        P piston street "Reverse Piston Effect" Force, vert ''onnet                  up      down which gives,          F ~    2.674 10 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F totai: = F pres loca + F po+ F vert- F piston effect which gives,        F <<nd =1.196828 10
                                                                            'CTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model/Size:                                                                        = SMB-000.5 Motor Torque Output:                                                                  TQm;=4.76              ft- 1bs Gear Ratio:                                                                            OGR:=52 Application Factor.                                                                    Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                    Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                        RV: = 0.8591 Torque Output:                TQout:= TQm RV OGR          AfEff                    TQout = 65.766          ft- lbs Stem Factor:
Thrust Capability:              THcap:  =TQout Sf Sf:= 0.014500 THcap =4.536 1(P          lbs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                                KEI:"
                                                                                          -1.20 Thntat Margin:= THcap  (F tong KEi)
Thrust Margin ~%.826'10          1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin Is negative, therefore this valve and actuator are unlikely to oVercome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP MOV21B                                                  page 4 PSWP21BA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporatke                                    NMP2 Calcukrtion Cont. Sheet Page7rtor/ pp Nuciear Enginoerinp A10.1-AD403, Rev. 01 Orlglnatof/Data                                                CheckerlDate Qo nv rp> A                tot s  /s p lng                              .
                                                                              ~re/r7 Valve ID no: 2SWP MOV66A Re uiredO enin                  ForceDeternminationunderPressureLockin                                              Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time                  of Pressure Locking Event:
I Upstream pressure (psig),            F := 108                Valve Bonnet pressure        (psig), P b      <
                                                                                                                  = 108 I
Downstream pressure (psig), F go~                      0 Valve Disk Geometry:
hub radius,          b:= 3.375        mean seat radius,                a:= 3.91 average disk thickness,            t:=0.48 hub length,        L:=0.125            seat angle,              a:=  10          e:=
a tt 2 180 e  0.087 Valve Disk Material Properties:                                                                e  is half disk'angle a of elasticity,    E:= 29400000'odulus Poisson's Ratio, v.'=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter, D          ~.= 1.625                Static Unseating Thrust          F po    9232
                                                                              &#xb9; (reference: Test 25, 10/5/94)
Valve Factor          VF:=0.65                      (reference: NER-2M-010)
CA L CULA77ONS:
Coel'cient of fnction between disk and seat,                      It:=
VF I
am(e)
It =0.686      (reference  &#xb9;6)
Average DP Across Disk,              DP avg '                      Fup+F de              gives,      DP avg    54 Disk Etttthss Constsnts,            D:=            Et            snd        G:=      E tk (t        s')                        2(tsv) which gives,      D    2.977'10                and          G =1.131 ~ 10 Geometry Factors,          C 2.'=-I 4
I -        b a
I <<2 In  a b
C3.-  +              I In  +        - I C8  .'=-I 2
I+        v+ ( I -  v)  b a
C9    --    I-In  +
which gives,          C2    0.009                    C 3 =3.965'10 C 8 ~0.911                      C 9 = 0.121 (o+
COMED Pi Evaluation                                  Valve ID: 2SWP'MOVS48                                                page  1 PSWP66AA.MCD
 
Niapara Mohawk Power Corporation                                      NMP2                                                Pape75 ot /77 Nuclear Enpineerinp                                      Calculation Cont. Sheet A10.1 AO403. Rw. Ot Oripinator/Oate                                                  Checkerloate Q~~~ A'. g~ Wiplpp Addih'onel Geometry Factors,                                    rp .'=b 2            4                  2              2 fp                fp LII =        I+4    -5  -4 fp            fp                        ~
2+            In 64            a            a              a                  a            rp L17 I
4 I-I-U I -
4            a 0
4 a
0 2
                                                            ~
I+(I+v) ln      a rp which gives,            L I I =1.378      10              and                L 17 =0.009 Moment Factors, Mg:=-          avg 2
9    /2
                                                    'o)                                              '"'a'- ra'j C8          2ab                                                            2b which gives, Mrb -8.373                  and            Qb-3118 Deflection from pressurelbending, 4
3 avga
                            .'=Mrb C2+Qb C3-a                    a yb              D                    D                  D LII which gives,                y b tI -1.937 10 Deflection fmm pressure/sheer, 2                                                          2 K ~:=-0.3      2 In a
I +
b rp a
                                                        ~
I  - 2 In- rp b
sq'G Ksa DP av'g'a which gives,              Ksa ~%.012                      end                  y'1.796 sq 10 Deflection from pressure/hub stretch,
                                                                                              -P force L P f    '.=ll (a  - b ) DP      vg                        y stretch    '=
rtb 2E II which gives,                                                  and          y ~tch  -3.928 10 P  f0~          661.191 COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2SWP'MOV66A                                                    page 2 PSWP66AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Cotporatton                              NMP2 Nuotear Enttineertntt                                Catoulation Cont. Sheet A10.1 AD403, Rw. 01 Orfttlnatorioate                                          Checkerloate
>~ ~~> A'.g~ c /gy+)                                                            7/i/~y Total Deflection due to pressure,                          yq'bq+ysq+ystretch which gives,            y q ~-3.77I'10 Additional Geometry Factors r0.'=a L3 .'=
ro 4a ro a
2
                                +I    ln +  - I a
ro r0 a
2 r0 a
I-L9.= 1+v In 2
a ro
                                                                                                +
I v 4          a 0
2 which gives,            L3 =0                and          L9 =0 Deflection from seat load/bending,                      w:= I ybw.=
a.w C2 roC9 D      C8      b L9 roC3 b
                                                              +L3 which gives,              ybw      1835 10 Deflection from seat load/shear, ro ro Ksa:=-1.2 a
ln- b y:=Ksa-      tG a
which gives,          Ksa =-0.177 y    =-I 272  10 Deflecflon from seat load/hub compression, L
                            -2 tt'a  2 compr  'tb                    which gives,                y          -1.459 10 Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+y sw+y compr                      which gives,            yw    3 122'10 Equilibrium contact load distribution, we    ~bn~.=        yq        which gives,              equilibrium    12'081 w
Load per seat =          2 a a yq    296.797 yw Pressure LDCMng Force, COMED PL Evaluallon                            Valve ID: 2SWP MOV66A                                              pag8 3 PSWP66AA.MCD
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation                            NMP2                                                PageTfo/ I +'7 Nuciear Engineeiing                              Ceioiglation Cont. Sheet A10.1-AD403. Rev. 01 4.~
Originator/Date                                        Checker/Date a~"p"                          4/go/pr
                                                          ~rs        r.r r/
F pres leak'      tt a  "
Yq (p;cos(e)-  sin(e)) 2          which gives,    Fpres look =354.165 Vrr Piston Effect Force,                          Pau    '=0 F piston street  ''D    stem 2/'(p bonnet  p atm)            which gives,    F piston eff~t = 223.986 "Reverse Piston Effect" Force, F<<.'=      it a 2 P bonnet up    gown                      which gives,      F v<< = 452.0SS Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F total:=F pres look+ F po+ F        v<<- F piston which gives,        F +~ = 9.814267'10 ACTUATOR CAPABILITY:
Actuator Mode)/Size:                                                                    = SMB-00-15 Motor Torque Output:                                                              TQrn: = 14.74          ft- lbs Gear Ratio:                                                                      OGR:= 34.1 Application Factor:                                                                Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                    RV:= 0.8838 Torque Output:              TQout:= TQI RV OGR            AfEff                TQout = 141.339        ft- lbs Stem Factor:                                                                        Sf:= 0.016407 Thrust Capability:              THcap  "= TQout Sf                                THeap = 8.615'10          Ibs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                          KEI:= 1.20 Throat Margin:= THoap (Fm~            Kgi) n Thrust Margin    -3.163'10      lbs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin ls negative, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
4 COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV66A                                            page 4 PSWP66AA.MCD
 
ll Niagara Mohawk Power Corporation N ucteaf Engineering HMP2 Calculation Cont Sheet Page7+1 /37 A10.1.AD403, Rev. 01 Oflglnatof/Date                                          Checker/Gate A    0$g  cfs E i)7                                        ~/<C Valve ID no: 2SWP'MOV66B Re uired          0 enin        Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),            P>>.=108            Valve Bonnet pressure (psig), Pbo~ct -108 Downstream pressure (psig), P ~o~.=0 Valve Disk Geometry:
hub radius,          b:= 3.375      mean seat radius,          a '.=3.91      average disk thickness,            t:=0.48 hub length,        L:=0.125          seat angle,        a:=10              6:=-a tt 2 180 6    0.087 Valve Disk Material Properties:                                                              6    ishalfdisk'angle u modulus of elasticity,          E:=29400000          Poisson's Ratio, v.=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          D <~.= 1.625        Static Unseating Thrust F                      7027 po
                                                                        &#xb9; (reference: Test 16, 3N/94)
Valve Factor          VF:=0.65                (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
cos(6)
Coefficient    of friction between disk and seat,          It:=
VF I
sitt(6) p    0.686    (reference    &#xb9;6)
Pup+Pdo~                                          = 54 A~erage DP Across Disk,              DP ayg: P boggct-                                gives,        DP 2
Disk SNnves Censlsnls,              D:=      Et            snd        G:=          E 12  (! - v )                          2 (! vv) which gives,        D    2.977 10        and          G = 1.131'10 Geometry Factors,          C 2.=-I 4
I -  b a
I + 2 ln a
b C'3  .'.= b 4a b
                                                                                            +
a I  h  a      b
                                                                                                                  +  -
a I
C8.'= I 2
I+ v+(I - v) b a
C9 a
                                                                                    =-b 1+v In 2          b a
                                                                                                          +
I-v I-4 b
a 2
which gives,          C2    0.009            C 3 =3.965'10 C 8 ~0.911              C 9 ~0.121 COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWPeMOVSICB                                                      page  1 PSWP66BA.MCD
 
I, Niagara Mohawk Power Corgoration                                  NMP2                                                Page7?of  /7 7 Nuctear Engineering                                    Catcutation Cont. Sheet A10.1 AD403, Rw. 01 Checker/Date Originator/Date
~~        oPo W        <~ ~M&7                                                          ~/z/y y Add/t/onel Geometry Factors,                                  rp.'=b 2              4                2              2 fp - fp -                    fp              fp In L 11 '=      1 +4            5    a      4                2+
64          a              a                                a          rp L17'.= I -
I 4
I-Y 1-4            a 0
4 a
0 2
                                                            ~
I+(I + Y) In rp a
which gives,          L I I =1.378      10            and                L17 =0.009 Moment Factors, Mg:=-
OP avg'a C8 2
                                ~  -rp C 9 2ab a                -L17                      ~b:=  , 2b
                                                                                                  '"'(*-    o*j which gives, Mrb =-8.373                end              Qb ~31.18 Deflection from pressureibending, 4
avg a 3
                            '.=Mrb C 2+ Q b C 3-a                    a yb                                                              L11 o                  o                  o which gives,              yb q ~ 1.937.10 Deflection from pressure        Ishear, 2
rp 2
rp                        sa'vg    a K ~:=-0.3    2 In a
b
                                      - I+
a
                                                        ~    1- 2 In-b Sq'G which gives,              K sa =%.012                    end                y Sq  -1.796'10 Deflection from pressure/hub stretch,
                                                                                          -Pronx L Pro~.'=m (a      -b    ) DP~<                            >'uetch: =
ttb 2E 8
which gives,              P  fo~ = 661.191                    end        y~t h =-3.928      10 f
COMED PL EvaluaIIon                              Valve ID: 2SWP MOV66B                                                  page 2 PSWP66BA.MCD
 
I Niagara Mohawk Power Corgoration                              NMP2                                              Page tourt /3 7 Nudear Engineering                                  Calcuiation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rw. 01 Originator/Date                                          Checker/Date
%~ryan~          Ai 4& 4'fdkpj                                        ~p/z/rz Total Deflection due to pressure,                          yq    y bq+ y sq+ y stretch y = -3.771 10
                                                                                              ~
which gives, Additional Geometry Factors                    ro.'=a L3 .'=
ro 4a ro a
2
                              + I In    +  - I a
ro ro a
2 L9 '.=
a ro 1+v 2
                                                                                      ~
In a
ro
                                                                                                +
I v 4
I ro a
2 which gives,              L3 ~0                and          L9 ~0 Deflection from seat load/bending,                      w:=1 ybw'9    a  w C2 D C8 roC9 b
ro C3 b
                                                              +L3 which gives,              y bw =-1.835 10 Deflection from seat load/shear, Ksa .'=- 1.2 In-a ro b
y:=Ksa      tG which gives,          Ksa  %.177 y~~-I:272    10 Deflection from seat load/hub compression, L
y compr  'b - 2 "tt.a  2 which gives,                y        -1.459 10 Total Detlection from unit seat loa'd, yw' bw+ysw+ycompr                            which gives,          yw      3122 10 Equilibrium contact load distribution, w e,l;b~.                    which gives,            equilibrium yw Load per seat r-        2 tt a yq    296.797 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP'MOV668                                              page 3 PSWP66BA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                            NMP2                                                Page j/ot / W7 Nuotear Engineering                                                CaCulati'on Cont. Sheet Atp.t-AD403, Rev. 01 Onglnstor/Date                                                          Checker/Date
~~ny u          P- <5/g/as/P7                                                                  7 Fpres loci'.'= 2 tt a (it      cos(e) sin(e)) 2            which gives,      pres leak t
W Piston Effect Force,                                            P  au:=0 "piston      street''tem 'i                        honest      ann}
which gives,    F piston effect "Reverse Piston EIfect" Force, Fyert '= a'                      2'P bonnet    P up      down which gives,      F y~ = 452.088 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin Ftptai t=F pres ]pck1 Fpp+ Fyert                            Fpistpn effect which gives,        F tp<      7 609267 10 ACTUATOR CAPABILITY'ctuator Model ISize:                                                                              = SMB-00-15 Motor Torque Output:                                                                              TQm  .'= 14.74        tt- lbs Gear Ratio:                                                                                      OGR:= 34.1 Application Factor:                                                                                Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                                Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                                  RV:-" 0.8847 Torque Output:                                TQout:= TQm RV .OGR AfEff                        TQout = 141.627          tt- lbs Stem Factor.
Thrust Capability:                            THcap:  = TQout Sf Sf:= 0.016407 THcap = 8.632 10          lbs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCIQNG METHODOLOGY:                                                        KEI:= 1.20 Thrust Margin:= THoap- (Fmmt KEI)
Y/cl'payee Thrust Margin      -499.005        1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin is negative, therefore this valve and actuator are likety to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated. ra/d4clcvat 4 J                                                j 4 vdry mrrvelvlcr                        gt ptgsl 1'AdNC is a /rrglk cgpn/icPt~r.p pggp these'rpr            lreertrresureroskio1 Seeeranro COMED PL Evaluation                                          Valve ID: 2SWP'MOV66B                                                page 4 PSWP66BA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation N)tctear Engtneerfng NMP2 calo)station Cont. Sheet Page~  /3$
A10.1-AD403, Rw. 01 Orfgtnatorloate                                              Checker/Date g
        ~~          A Q -tt>>/sv
                        ~
Valve ID no: 2SWP'MOV67A Re uired          0 enin        Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),              P up 108        Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet = 108 Downstream pressure (pslg), P down                    0 Valve Disk Geometry:
hub radius,          b:= 1.25        mean seat radius,                a:=1.88 average disk thickness,                      t:=0.626 hub length,        L:= 0.25            seat angle,            a =10                e;=-    u rt 2 180 e  =0.087 Valve Disk Material Properties                                                                        e  is half disK angle a modulus of elasticity,          E:=29400000              Poisson's Ratio, v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          D st    ..=  1.375      Static Unseating Thrust,                  F>> .= 2534 (reference: Tesr 10.      &#xb9;            1M')
Valve Factor          VF:=1                        (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
cos(0)
CoeNicient      of friction between disk and seat,              it.=
                                                                              - sin(e)                  lt    1.091    (reference    &#xb9;6) up ~    down Average DPAcross Disk,            '
:=Pb                                              gives,      DP          54 Disk St)I)as      ConstantsD:=
                                              ,andEt
                                              )s.()-s')
2 G:=      2 E
(1+v) which gives,        D    6.605 10            and            G = 1.131 ~ 10 Geomet/yFactors,            C2.=
1 4
b a
1+2ln      a b
C3        = b 4a b
                                                                                                      +1 a
h  a b
b
                                                                                                                          +  -1 a'
C8:=-
2 1    v+
b a
2 C      9,--b a
1+v ln 2
a b
                                                                                                                  +
1 4
v
                                                                                                                            ~ 1-  b a
2 which gives,          C2    0.049                C 3 ~0.005 C 8 =0.805                  C 9 =0.241 COMED PL Evaluation                                        ID: 2SWP MOVQ48        @7'alve page  1 PSWP67AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                    NMP2                                                    Pag  ~bi yP Nuclear Engineering                                        Calculation Cont. Sheet Ato.t-AD403, Rev. 01 Originator/Date                                                  Checker/Date Q~rwp o AiQrc44- 4rjQ3/pQ                                                                      ~/4e Add/tional Geometry Factors,                                    rp '=b 2            4                2                  2 I          rp          rp              rp rp 1+4.            5          -4                  2+                1n- a 64            a            a              a                  a          rp L17 1
4 1
v 1-4 rp a
4
                                                  -  ro a
2
                                                              ~
1+ (1+ v)          ln-a rp which gives,              L11      4.481.10                and                  L 17 <0.046 Moment Factors, 2
avg a Mg:=-                                a  -rp -L17 C8          2&b which gives, Mrb -13.186                and                Q b =42.593 Deflection fmm pressure/bend/ng, 4
                              '.=Mrb C2+Qb C3-a                avg'b L11 D                  D                  D which gives,                yb ~-1.752'10 Deflection from pressure /shear, 2                                                          2 K~:=-0.3        2.1n  a 1+
rp
                                                          ~  1-    2 ln-brp                            sa'vg    a b            a                                                      t.G which gives,              K sa =%.078                    and                  y.    =-2.09 10 sq Deflection from pressu/8/hub stretch, P force  L Pfpree    tt (a      b ) DP avg                          y stretch '=
ttb 2E which gives,              P fo~        334.525                and        y ~~ =-2.897'10 COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2SWP'MOV67A                                                      page 2 PSWP67AA.MCD
 
I Niagara Mohawk Power Corporation                              NMP2                                              Page Pfotr 37 Nuclear Engineering                                  Calculation Cont. Sheet A1 0.1-AD403, Rev. 01 Originator/Date                                            CheckerlDate Qc~r.))~        4. C'~ /g)(p-g Total Deflectr'on due to pressure,                          yq '    bq+ y sq + y stretch which gives,          y    -4.131 ~ 10 Additional Geometry Factors ro'.=a L3 '=
ro 4a ro a
2
                                +I    In +  - I a
ro ro a
2 L9 -
a ro 1+v 2
In a
ro
                                                                                                +
I-v I-4 ro a
2 which gives,            L3 ~0                end          L9 =0 Deflection from seat load/bending,                        w:= I ybw
              '-  a  w C2 roC9 D C8            b L9    roC3 b
                                                              + L3      which gives,        ybw Deflection from seat        load! shear, Ksa:=-1.2 ro ro a
In-  b y ~:=Ksa      a tG which gives,          Ksa ~W.49 y sw ~-1.301 ~ IO Deflection fmm seat load/hub compression, L
                          -2tta      2 compr  'tb E
which gives,              y compr Total Deflection from unit seat load, yw '=y bw+ysw+ ycompr                          which gives,          yw ~ 2'868'10 Equilibrium contact load distribution, yq w equilibrium
                              'w              which gives,            equilibrium Load per seat        ra  2 tt a yq    170.165 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2SNIP'MOV67A                                            page 3 PSWP67AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                          NMP2                                                      Pagano/ /7 /}
Nuclear Engineering                              Catcutation Cont. Sheet At0.1.AO403. Rev. Ot Originatorlnate A.  + /b/nslPP                      Checker/bate Yq F pres Jock  ''tt'a'(tt'cos(e)        sin(e)) 2          which gives,          Fp~s 1~k
                                                                                                        =    0. 3 1'w Piston Effect Force,                          P  at:=0
                          ''tem '(
I 2 /                            which gives,          F piston effect  '160.368 piston effect                  bonnet      etm}
  "Reverse Piston Effect" Force, F vert '= rt a  ~
2 P bonnet            down      sin(e)        which gives,            F v~ = 104.517 up Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F totat:=F pres tock+ F po+ F vert- F piston effect which gives,        F >~ =2.818478 10
                                                                            'CTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model/Size:                                                                        = SMB-000-5 Motor Torque Output:                                                                  TQm '=5                  ft- lbs Gear Ratio:                                                                          OGR:=40 Application Factor:                                                                    Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                    Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                      RV: = 0.8816 Torque Output:                TQout:= TQm RV OGR          AfEff                    TQout 55.96              ft- Ibs Stem Factor.
Thrust Capability:            THcap:  =TQout Sf Sf': = 0.014263 THcap ~3.923 10              1bs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                                KEI:= 1.20 n      M tp.:=nr      p  yt.~ffffi}
Thrust Margin = 541.246          Ibs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin is positive, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV67A                                                    page 4 PSWP67AA.MCD
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation                                  NMP2                                                  peg+Car r3' Nudear Engineering                                      Calcutation Cont. Sheet A1 0.1-AD403. Rw. 01 Originator/Date                                              Checker/Date
>~i.p e A Q                          4,/tr/~7                                      7/</87 Valve ID no: 2SWP MOV67B Re      uiredo enin ForceDeternminationunderPressureLockin                                                        Conditions COMED Method DESIGN INPUTS'esign Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),                P>>    .= 108        Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet            = 108 Downstream pressure (psig), P down                    0 Valve Disk Geometry:
hub radius,              b:=1.25        mean seat radius,            a:=1.88 average disk thickness,              t:=0.626 hub length,              L:=0.25        seat angle,          a:= 10 e:=-a tt 2 180 e = 0.087 Valve Disk Material Properties:                                                              0  ishalfdiskangle u modulus      of elasticity,        E:= 29400000            Poisson's Ratio, v.--0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,              D<    .=1.375        Static Unseating Thrust,        F>>.=3092 (reference: Test 12,    &#xb9;      10/1M4)
Valve Factor              VF:= I                  (reference: NER-2M-Of0)
CALCULA77ONS:
coge)
Coeflicient of friction between disk and seat,                  p:=
                                                                        '- s~(e)              'lt    1.091    (reference    &#xb9;6) 1    down up Average DP Acmss Disk,                  DP avg '      bonnet                            gives,    DP        =54 2
Disk StN'nes Constants, Et3              and        G:=      E i2(l-')                              2 (I+ v) which gives,            D  6.605 10          and          G = 1.131 ~ 10 Geometry Factors,              C2 '=-I 4
I -
a
                                                    ~
I + 2 ln b
C 3 .= b 4a b2
                                                                                            + I In a
a b
                                                                                                                +
bi - I a
c8:=-I 1+v+
2 b
a C9    --  -  In  +            I b
2 which gives,            C2    0.049              C 3 ~0.005 C 8 ~0.805                C 9 =0.241 COMED PL Evaluation                                Valve ID: 2SWP'MOVQ&                                                    page  1 PSWP67BA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation Nuclear Engineering NMP2 Calcutatton Cont. Sheet Page  ~fr+7 A10.1-AD%03, Rev. 01 Originator/Date                                                    Checker/Date Qo~np~              A'-4~ ~ip/pp                                                                elitism AddtI'onal Geomehy Factors,                                        rp.'=b 2              4                2              2 rp L I I:=  I +4  5  - 4 rp                              rp rp      ~
2+          ~ In 64            a                a              a                a          rp L17 4
I I-  I-v I -
4 ro a
4
                                                    -  ro a
2
                                                                  ~
I+(I + v) In      a rp which gives,              L11=4.481        ~
10            and                L 17 =0.046 Moment Factors, Mrb '=-
OPavg' C8 2
                                        -rp)-LI7 2.a b r2
                                                '(a                                        ~b  =
2b
                                                                                                        '"'(*-    0*)
which gives, Mrb -13.186                and            Q b =42.593 Deflectfon from pressure/bending, 2
avg a yb '=Mrb C2+ Qb a
C 3-                  L11
                                          ,o                    o                o which gives,                      yb q        1752 10 Deflection from pressure/shear, Ksa'=-0.3        2.1n    a I+
r 2
                                                              ~
I  -2 In-  rp                        m'vg a    2 b              a                      b                            t.G which gives,                  K sa =%.078                    arid              y'sq =-2.09 10 Deflection from pressure /hub stretch, P force'L P fprce    tt (a    - b ) OP avg                              y stretch '=
ttb 2E which gives,                  P f        =334.525              and        yst tch =-2.897  10 COMED PL Evaluation                                    Valve ID: 2SWP'MOV67B                                                page 2 PSWP67BA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation Nuoteer Engineering NMP2 Cetouletion Cont. Sheet Page  $ hf /~
A10.1-A@003, Rev. 01 Originetotlnete goer gp o            A    8~        g/r->lpga Total Deflection due to pressure,                          yq: ybq+ysq+y~~
                                                                                                      'I which gives,          y q =-4.131 ~ 10 Additional Geometry Factors r  .'=,a L3  .=
ro 4a ro a
2
                                +I  In r
a      ro
                                            +  -I a
2 ro a
L9.'= . 1+v In 2
ro
                                                                                              +
I-v I-4 r0 a
2 which gives,          L3 =0                and          L9=0 Deflection from seat load/bending,                      w:= I a  w C2 roC9 D CS          b L9    roC3 b
                                                            + L3      which gives,        y bw      I'465'10    7 Deflection from seat load/shear, Ksa .'=-1.2 ro ro a
In-  b y ~:= Ksa tG which gives,          Ksa ~ W.49 y sw -1.301 10 Deflection from seat load/hub compression, L
                          - 2'1t'a  2 y compr '=                        which gives,              y        ~ "1.023 10 ttb    E Total Deflection from unit seat load, yw:=ybw+ysw+ ycompr                          which gives,          y w =-2.868    10 Equilibrium contact load distribution, w equilibrium ' yq              which gives,          w equilibrium    14 406 yw Load per seat =        2 tt a yq yw
                                                = 170.165 Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV67B                                                page 3 PSWP67BA.MCD
 
0 tl
 
Niagara Mohawk Power CorPoration                            NMP2 Catoutation Cont. Sheet Pagee j'o/ /37 Nuotear Engineering A10.1-AD403. Rev. 01 Checker/Date A+1 F pres 1lock
                      'w k:= 2 n a Yq (p cos(e) - sin(e)) 2          which gives,    Fpres lock
                                                                                                  = 3 0.3 Piston Effect Force,                          P  ~'.=0 F rara    airaar 'D    anan
                                      'P hennar    Fane)            whinh given F  pinna airaar i60368 "Reverse Piston Effect" Force, Fv~.=[en (gphe~ar-Pap-Pea~)]ain(8)                                whi hngive a      F vm = 104.517 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin "total  'res      lock+ po ~ vert          piston effect which gives,  '
3 376478 10 3.
to<
ACTUATOR CAPABILITYt Actuator Model/Size:                                                                    = SMB-000-5 Motor Torque Output:                                                            TQm:= 5                lt- lbs Gear Ratio:                                                                      OGR:=40 Application Factor.                                                                Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                  RV:= 0.8825 Torque Output:                TQout:= TQm RV OGR.Af Eff                        TQout = 56.074          tt- lbs Stem Factor.                                                                      Sf:-"0.014263 Thrust Capability:            THcap  .'=
TQout Sf                                  THcap ~ 3.931 ~ 10        lbs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCKING METHODOLOGY:                                        KEI:= 1.20 Threat Margin:= Tiicap (F n,ng.KEi)
Thst    Margin ~-120.34          lbs IL~
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin is negative, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated> Ayufetre 8 six r c Vle ieea~g                            p gn.
ig go t./ns'e, ~et g~> ~fcms col'i egpecg4/ Ho >dr ev'.
COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV67B                                            page 4 PSWP67BA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation                            NMP2                                                      Pager /P P Nuclear Engineering                                Calculation Cont. Sheet A10.1-AD403, Rev. 01 Checker/Date
'go~        ap    n  @ Q +l>%i&7 Valve ID no: 2SWP'MOV94A Re uired        0 enin        Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTSr Design Basis Conditions at time            of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),                                Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet =108 P
                                          ~ .=10S Downstream pressure (psig), P down '=0 Valve Disk Geometry:
hub radius,          b:= 3.375      mean seat radius,            a:= 3.91 average disk thickness,              t:=0.4S hub length,      L:=0.125          seat angle,          o:=  10          e  =-a  ft 2 180 e  =0.087 Valve Disk Material Properties:                                                            e  ishalf disk angle      a modulus of elasticity,        E:=29400000            Poisson's Ratio,        v:=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          D <~.--1.625        Static Unseating Thrust,            F~.=7751
                                                                          &#xb9; (reference: Test 26, $ 9i95)
Valve Factor          VF:= 0.65                  (reference: NER-2M-010)
CALCULATIONS:
cos(e)
Coefllcient of friction between disk and seat,              p:=
I VF
                                                                        - a~(e)              p    0.686    (reference    &#xb9;6)
            ~+
up+    down Average DP Across Disk,              DP avg '    bonnet                                gives,    DP        =54 2
Disk Stf'ffnes Constants, Et              and        G:=      E u  (i .*)                          2 (1+  v) which gives, Geometry Factors, D
C 2.977 10 2.=-I 4
I -  b a
and 1  +2 ln b
a, G = 1.131 ~ 10 C3.'= b 4a b
a
                                                                                              +  I In a
b
                                                                                                              +
b a
                                                                                                                    -  I C 8.=-I 2
I+  v+ (I - v) b a                      a C9.--b I+v In 2      b a
                                                                                                      + .
I-v I-4 b
a 2
whichgives,          C2    0.009              C3  =3.965'10 C8    0.911              C 9 <0.121 A
COMED PL EvalUation                            Valve lD: 2SWP'MOV                                                      page    1 PSWP94AA.MCD
 
Jl 0
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                  NMP2                                                    Page  ~fo/r %~
Nuclear Engineering                                      Calculation Cont. Sheet
                                                                                                                , A10.1&D40S. Rev. 01 Originator/Date cQ~~~+z            4'~          &/z 3j5p Checker/Date Additional Geometry Factors,                                rp,=b 2            4              2                2
                            'o                          'o L11'=  1+ 4  -5  -4 ro                              ro 64 2+              ln- a a              a            a                a          rp
                  '0 L17 4
1 1- 1-U 1-4              a 0
4 a
0 2
                                                            ~
11-(1+    Y)  1n  a rp which gives,              L11 =1.378.10                and                L 17 =0.009 Moment Factors, 2
Mrb DPavga          C9 I    2 j
                                                                                                    '"'(*- 0*)
C8          2ab                                                        2b which gives, M rb =-8.373            and              Q b = 31.18 Dellection from pressureIbending, 4
DP avg a yb '.=Mrb C2+Qb' a
C3-                    .L11 D                D                D which gives,                yb q      1937 10 Deflection from pressure /shear, 2                                                      .2 K~:=-0.3 21n          a b
1+      rp 1-21n-      rp ysq
                                                                                              '=    sa tG avg a a                  b which gives,              K sa =%.012                  .and                y.
sq
                                                                                                    ~-L796  10 Deflect/on from pressure /hub stretch, P force  L Pforce'.=tt (a  -b    ) DPavg                          y stretch    =
nb 2E which gives,              P force ~661.191                and          y stretch  -3.928'10 COMED PL Evaluation                                Valve lD: 2SWP'MOV94A                                                  page 2 PSWP94AA.MCD
 
                                                                                                                        /~/'3 7
                                                                          ~
Niagara Mohawk Power Cotporauon                              NMP2                                              Page Nuclear Engineering                                  Calculation Cont. Sheet Ato.t-AD403, Rev. 01 Orlginatorlnate                                          chackarlDste
                                                                                    ~/g/rr cCiygpg Total Deflection due to pressure,                          yq'bq+ ysq+ystretch which gives,          y q =-3.771 ~ 10 Additional Geometry Factors ro:=a L3  '=  ro 48 ro 8
2
                                +I    ln +  - I a
ro ro a
2 L9    -
a ro I+v 2
ln a
ro
                                                                                                +
I-v I-4          a o
1 which gives,            L3 ~0              and            L9 =0 Deflection from seat load/bending,                        Wi= I ybw.'=
8  w C2 roC9 D C8            b L9   
                                                  - roC3 + L3 b
which gives,        y bw =-1.835'10 7
Deflection from seat load/shear, ro ro Ksa .'=-1.2      In-b                y~.--Ksa-    8 which gives,          Ksa = %.177 a                                  tG y sw = -1.272'10 Deflection from seat load/hub compression, L
                          -2  tt.a  2 y compr
                        'tb                      which gives,              y compr
'otal Deflection from unit seat          load, y w:=y bw+'y sw+y compr                      which gives,          yw      3122  10 Equilibrium contact load distributfon, yq w equilibrium
                              'w                which gives,            equi]ibrium Load per seat -    "2    tt a Jq  ~ 296.797 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                              Valve lD: 2SWP'MOV94A                                            page 3 PSWP94AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corfgoratfon Nucfear Engineering NMP2 Catculation Cont. Sheet Page9+f  /3 7 Atp.1 AD403, Rev. Ot t3rfginator/Date                                      Checker/Date roy o Af    ~
Q      lfClgnlrp jgl      rp It./  f/
F pres lock '= 2 ft a 1~            (it    cos(6)  - sin(0)) 2        which gives,            F pres lock = 354.165 Yw Piston Effect Force,                          P  an:=0 ft piston effect      'tem 'i    bonnet    p atm)          which gives,            F tstpn  ~~t  223 986 "Reverse Piston Effect" Force, F veft    a a  2 P bonnet  P up P down      sm(1)          which gives,            F ~ = 452.088 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin F <<tal: = F pres lock+ F + F veft - F piston effect pp which gives,        F <<~ =8.333267          10
                                                                              'CTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model!Size:                                                                          = SMB-00-15 Motor Torque Output:                                                                    TQm '.= 14.74        tt- lbs Gear Ratio:                                                                              OGR:=34.1 Application Factor:                                                                      Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                      Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                          RV:= 1.0 Torque Output:                TQout:= TQm RV OGR          AfEff                        TQout ~ 180.948      ft- lbs Stem Factor.
Thrust Capability:              THcap: =TQout Sf Sf:= 0.016407 THcap = 1.103 10            lbs NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATORIS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                                  KE[:= 1.20 Thrust Margin: = THcap (F m~ KEI)
Thust Margin ~ 1.029    10      1bs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin ls positive, therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL Evaluation                          Valve lD: 2SWP MOV94A                                                  page 4 PSWP94AA.MCD
 
Niagara Mohawk Power Corporation Nuclear Engineering NMP2 Calculation Cont. Sheet Pag~of    / 5'7 A10.1.AD403, Rev. 01
> ~. p.. 4- Q~/iabp Originator/Date                                          CheckeriDate r/s/N7 Valve ID no: 2SlrrVP'MOV94B Re uired        0 enin Force Oeternminafion under Pressure Lockin Condifions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at tIme of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),            P    .=108        Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet"                    108 p
Downstream pressure (psig), P down              0 Valve Disk Geometry:
hub radius,        b:=3.375        mean seat radius,            a '.=3.91      average disk thickness,            t:=0.48 hub length,      L:=0.125          seat angle,          a --10              0:=-.a    rt 0    0.087 2 180 Valve. Disk Material Properties:                                                                8  ishalfdiskangle a modulus of elasticity,        E:=29400000              Poisson's Ratio, v.=0.3 Other Valve Parameters:
hl Valve Stem Diameter,        Dz      .'=1.625      Static Unseating Thrust,              F po    8674
                                                                            &#xb9; (reference: Test 6, tV1M3)
Valve Factor        VF:= 0.65                    (reference: NER-2M-010)
CALCULA77ONSi CoeNicient      of fnction between disk and seat,            p:=        cue)
                                                                          - sin(0)                p    0.686    (reference  &#xb9;6) up+ down Average DP Across Disk,                  avg 'onnet"                    2 gives,    DP        =54 Disk Stiffnes Constants, Et              Sfl(t        G:=      E r2 (r    ')                            2 (1+v) which gives,      D =2.977    10        and            G      1.131 ~ 10 GeometiyFactors,          C2.'=-1 1-4 b
a 1+2ln      a b
C3.'=. b 4a b
                                                                                                +1 a
h  a b
                                                                                                                  +
C8:=-  1 2
1+  v+(1- v)      b a                          a
                                                                                            +-
C9.--.b 1+v ln 2      b a      1 4
v which gives,        C2    0.009              C3  =3.965'10 C8    0.911              C 9 =0.)21 COMED PL Evaluation                            Valve ID: 2SWP MOV94B                                                        page  1 PSWP94BA.MCD
 
r~'7
                                                                                  ~
Niagara Mohawk Power Corgoration                                          NMP2                                              Page95of Nuclear Engineering                                        Calculation Cont. Sheet A10.1 AO403, RW. 01 akkkkklrakrk Originatorloate
~~pc,            Q. g~ ~gyypp                                                              7/a/r7 Additional Geometry Factors,                                      rp ',=b 2                4                  2              2 L 11  '= I+4      rp -
5 rp
                                                    -4      rp        ~
2+
rp In 64          a                a                a                a          rp I-4              2 L 17  .'=-I      I-v I-            0            rp      ~
I  +(I+ v) ln-    a 4        4        ~      a              a                            rp which gives,            LII        1.378 10                  and              L 17 =0.009 Moment Factors, 2
Mg:=-
DP avg a a  -rp -L17                                          '"'(*- 0*)
C8          2ab                                                            2b which gives, M*        -8.373              and          Q b ~31.18 Deflection from pressure/bending, r
4 avg a 2+ Q b C 3 a                    a yb  '.= M rb'      C                                          L 11 D                    O                O which gives,                  yb, q
                                                        ~-I 937          10 Deflection from pressure/shear, 2                                                        2 rp                      Km.DP avg    a K ~:=-0.3 2 In a
I+
rp      ~
I - 2 In-b                            t.G b                a which gives,                K~ ~%.012                        and              y sq    -1.796'10 Deflection from pressure! hub stretch, P force'L
                                    -b Pra~.'=a    (a            ) DPak<                            y stretch
                                                                                          'tb      2E which gives,                P f0~'"~ 661.191                      and      y stretch =-3.928 10 COMED PL Evaluation                                  Valve ID: 2SWP'MOV948                                                    page 2 PSWP94BA,MCD
 
1 I'I
 
A'MP2 ~
Niagara Mohawk Power Corporation N uotear Engineering Originator/Date
~reap        g, Calcuiation Cont. Sheet cweaea as<a Page94efi' A10.1-AD402. Rev. 01 P
Total Deflection due to pressure,                            yq'bq+ysq+ystretch y =-3.771 10
                                                                                                ~
which gives, Additional Geometer Factors                      r:=a L3 '=
ro 4a ro a
2
                                +  I  In +  - I a
ro ro a
2 L9  .= .
a ro I+v 2
ln a
ro
                                                                                                  +
1- v I-4 ro a
2 which gives,              L3 =0                and            L9=0 Deflection fmm seat load/bending,                          w:=I
                                                    'sa a  w C2 roC9                      roC3 ybw:=                              -L9                +L3 whichgives                ybw ~-1.835    10 D C8            b                  b Deflection from seat load/shear, Ksa:=- 1.2 ro ro a
ln-  b y:=
sw Ksa a
which gives,              ~ %.177 y sw ~-1.272.10 Deflection from seat load/hub compression, L
                            -2'tt a 2 compr  'tb                      which gives,                y compr Total Detlection from unit seat load, yw:=y bw+ysw+ycompr                            which gives,            yw    3.122 10 Equilibrium contact load distnbution,
                    ~bn~ .'=
we yq          which gives,          w equilibrium    12.081 yw Load per seat        >>-  2 tt a yq  ~296.797 yw Pressure Locking Force, COMED PL Evaluation                              Valve ID: 2SWP'MOV94B                                              page 3 PSWP94BA.MCD
 
Niagara Mohawk Power CorPoration                            NMP2                                                          Pagerr/of J9 ~
Nucfear Engineering                                Cafcufation Cont. Sheet A10,1.AD403, Rev. Ot Onginator/Date                                          Checker/Date wo~rzp rr              ~
rob  /p'/zs jpQ
                                                                              .ir/fCj7 Yq 2.,    q
                                      .(.~>0)        <0)).2        whichgives,            Fp        1~k=354  165 Yw Piston Effect Force,                            Pat:=0 piston  street
                          ''D        2  /p stem '(Pbonnet    Pstm)          wh/ch give~,
s F p,.st,n  cff~t =223.986 "Reverse Piston Effect" Force, Fcrt.'-. ft a      2 Pbonnct- Pup- P flown        sin(8)          which gives,              F v~ = 452.088 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin
                .'=F F tptat      pres  loci'+ Fpc+ F vert- F piston cffcc which gives,        Ft  ~      9.256267'10
                                                                                'CTUATOR CAPABILITY:
Actuator Model/Sizar                                                                            = SMB-00-15 Motor Torque Output:                                                                      TQm ',= 14.74          ft- lbs Gear Ratio:                                                                                OGR:= 34.1 Application Factor:                                                                        Af:=0.9 Pullout Efficiency:                                                                        Eff '=0.4 Reduced Voltage:                                                                            RV:= 1.0 Torque Output:                TQout:= TQm RV OGR          AfEff                        TQout ~ 180.948        ft- lbs Stem factor.                                                                                Sf:= 0.016407 TQout Thrust Capability:              THcap: =
Sf                                      THcap = 1.103'10            1bs NOTE: RVIS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOCNNG METHODOLOGY:                                                    KEI:= 1.20 Tbrnst Msrttin = THcsp    -  (F tomt KEI)
Thrust Margin ~-78.799            1bs Qt/1
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin Is negative, therefore this valve and actuator are likely to .
overcomethetheoreticalpressurelocklngconditlonsevaluated>                                      pe~ever        HAe    rr/a~giw/~
ao    girasol    graf Hriis r/d/'~pgaep~ 4)drifts~                                      < ~4 COMED PL Evaluation                          Valve ID: 2SWP'MOV94B                                                      page 4 PSWP94BA.MCD
 
hl Y NlAGARA H Q MOHg~K ..                CALCULATIONCONTINUATION'SHEET                            Page (Next ~at NUCLEAR ENGINEERING Nine Mile Point Nuclear Station              Unit: 2                          Disposition:  NA Originator/Date cgiOWWP'        ffe ~  ggP Checker/Date ria/~r      A10.1-AD-003 Revision 01 ATTACHMENTS
                                                                            &#xb9; FORMAT NEP-DES-08, Rev. 01 (F02)
 
CACCldll/0>: A/0, (-AD a&9 P gv'                          (
NIAG&M IITOHAWK                          AA sl ~ed/ g                        NUcr.Em NG~~G
                                        ~~ ~Ay ~ P gg NOTES OF TELEPHONE CONVERSATION Persons Involved:          NMPC:              Gaines Bruce Anchor/Darling:    Ron Brubaker Date of Conversation:      Tuesday, August 22, 1995            2:45PM
 
==Subject:==
Internal Valve Dimensions for 2CSH*MOV101 Summary of Conversation: Ron called to state that he was working on our P.Q. to provide internal valve dimensions. Ron stated that as I had previously requested, that he was calling to provide me the dimensions for 2CSH~MOV101 in advance of the formal response.
Applicable dimensions for 2CSH*MOV101 are:
Seat OD:                    13 1/2 inches Seat ID:                    11 inches Hub Diameter:              4 inches Wedge angle:                6 degrees (includes both faces)
Top of disc width:          2.013 inches Bottom of disk width:      I/306 inches    P/, Pod  ")
Hub width:                  3/16 inch Ron stated that there was about 1/8 inch of hard facing on the disc scat. I advised him that I thought that MPR wanted thc width less hard facing. Ron'also stated that the hub width was not a uniform width from top to bottom. The sides are abrasive cut and that is the 3/16 inch dimension. Ron stated that he would try ta clarify what is being provided in the formal response.
Action Required and Due Dates:            No specific actions are to result f'rom this discussion. Anchor Darling is to,comply with P.O.
Commitments:          N/A xc:    Ron Brubaker (by fax)
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation Veian P.O. P9-80572 K                                                  DM-0050 Dimensional Data for Pressure Locking Analysis cP                          Velan                Seat Dimensions  Hub    Hub    Top of Disk Bottom of Disk Wedge Bonnet 0      Valve ID          Dw . No. item Size      OO    ID    Dia. Width Thick"ess      Thickness    An le Volume 2RHSA MOV112      P2-7026- N13      49  20    17.625 15.935  1<.250  0,37K          %6/        1.330      10 4464.7 2RHS*MOV113      P2-7026- N13      48  20    17.625 15.935  i 4.250  0 .375                    1.330      10 4464.7 2RHS*MOV1 5A      P3-7026-N10        47  16    15.906 14.906  1'..500  0.~00        ".~BP        1.406      10 3238.9 2RHS*MOV1 5B      P3-7026- N10      47  16    15.906 14.906  i1.500  0.600        3.882        1.406      10 3238.9 2RHS*MOV25A        P3-7026-N10        47  16    15.906 14.906  11.500  0.500        1.882        1.406      10 3238.9 2RHS*MOV2sB        P3-7028-N10        47  16  15.906 14.906  11.500  0.600        1.882          1.406    10 3238.9 2SWP'MOV21A        P3-7026- N18      62          3.125  2.760  1.750  0.500        0.528        0.552      10      639 2SWP*MOV21 B      P3-7026- N18      62          3.125  2.760  1.750  0.500        0.528        0.552      10      63.9 2CSL4 MOV107      P3-7026- N2      13          3.938  3.576  2.500  0.500        0.628          0.624    10    111.0 2SWPA MOY67A        P3-7026- N18      77          3.938  3.576  2.500  0.500        0.628          0.624    10    111.0 2SWP*MOV67B        P3-7026-N18      77          3.938  3.576  2,500  0.500        0.628          0.624    10    111 0 2ICS*MOV129      P3-7026- N2      24          6.250  5.750  4.500  0.250        0.412          0.343      7    215.3 2ICS*MOV136      P3-7026-N2        24          6.250- 5.750  4.500  0.250        0.412          0.343      7    216.3 2HH8'OV4A        P3-7028- N2      26          8.260  6.760  4.600  0.260        0.412          0.343      7    2163 2RHS*MOV4B        P3-7026- N2      25    6    6.250  5.750  4.500  0.250        0.412          0.343      7    21s3 2RHS*MOV4C        P3-7026- N2      25    6    6.250  5.750  4.500  0.250        0.412          0.343      7    215.3 2SWP*MOV66A        P3-7026-N6      65    8    8.063  7.563  6.750  0.250        0.471          0.478      10    434.3 2SWP*MOV66B        P3-7026-N6      65    8 8.063  7.563  6.750  0.250        0.471          0.478      10    434.8 2SWP'MOV94A        P3-7026- N6      66    8    8.063  7.563  6.750  0.250        0.471          0.478      10    434.8 2SWP*MOV94B        P3-7026-N6      66    8    8.063  7.563  6.750  0.250        0.471          0.478      10    434.8 2SWP*MOV17A        P3-7026- N6      37  12  11.750 11.250    9.875  0,250        0.671          0.906      7 1294 0 2SWPo MOV17B        P3-7026- NB      37  12    ii.7s0 11.260  9.876  0.260        A P7<          0.906      7 1294.0 2SWP'MOV1 BA        P3 7026-N6      38  12    11.750 11.250  9.875  0.250        9 67"-        0.906      7 1294.0 2SWP*MOV18B        P3-7026- N6      38  12    11.750 11.250  9.875  0.250                      0.906      7 129 .0 2RHS'MOV1 15      P3-7026- N6      46  16    15.906 14.906  11.500  0.500        1.882        1.406      10 3238.9 2RHS*MOV1 16      P3-7026= N6      45  16    15.906 14.906  11.500  0.500        1.882        1.406      10 . 3238.9 2ICS*MOV1 26      P3-7026- NB      30    6    5.875  5.332  3.000  1.000        1.000        1.123      10    283.4 2ICS*MOV122      P3-7026- N10 40  12    11.750 11.250  9.875  0.250        0.671          0.906      7 1294.0 2ICS~ MOV1 21    P2-7026- N17      36  10    8.750  8.030  6.125  0.375        0.826          1.197      10    617.2 2ICS*MOV128      P2-7026-N17      69  10    8.750  8.030  6.125  0.375        0.826          1.197      10    617.2 Note: Dimensions are ln inches.
Prepared by: John McDougall      24/08/1995    Rev  1
 
4M ~M me.~ C P~qt cd=4          C  z4 COMMONWEALTHEDISON COMPANY PRESSURE LOCKING TEST REPORT Brian D. Bunte, P.E.
Commonwealth Edison Company John F. Kelly, P.E.
RECTA Technologies, inc.
ABSTRACT Pressuie Locking is a phenomena which can cause the unseating thrust for' gate ygye to increase dramatically from its typical static unseating thrust. This can result in the valve actuator having insufficient capability to open the valve. In addition, this can result in valve damage in cases where the actuator capability exceeds the valve structural limits.
For these reasons, a proper understanding of the conditions which may cause pressure locking and thermal binding, as well as a methodology for predicting the unseating thrust for a pressure locked or thermally bound valve, are necessary, This report discusses the primary mechanisms which cause pressure locking. These include sudden depressurization of piping adjacent to the valve and pressurization of fluid trapped in the valve bonnet due to heat transfer. This report provides a methodology for calculating the unseating thrust for a'valve which is pressure locked. This report provides test data which demonstrates the accuracy of the calculation methodology.
DESCRY"HON OF PRESSURE LOCKING PHENOMENA Pressure locking occurs when the bonnet cavity pressure of a gate valve exceeds the pressure on hgh sides of the valve disk. The two primary mechanisms that exist for pressure locking of gate valves are described below:
This pressure locking mechanism occurs when a valve is pressurized from one side. Leakage past the valve scat will cause the fluid in the gate valve bonnet to pressurize to.,the pressure of the high pressure side of the valve disk. Depending on the leak-tightness of the valve seats, this pressurizatio process may take seconds or hours; however, it is extremely unlikely that the valve seat will be sufficiently leak tight to prevent this process from eventually occurring. If the source of pressure is suddenly removed, then prcssure in the bonnet valve will remain trapped. Ifthe valve is called upon to open before the bonnet pressure has decayed to the line pressure, then a pressure locking event occurs.
e The'time needed for the bonnet pressure to decay is dependent on several factors including leak tightncss of valve seats and packing. In addition, when the bonnet fluid is at a high temperature or contains large amounts of air, the, bonnet pressure decays much more slowly due to the pressurizer effect. Apparent cases of pressure locking occurring up to a day after the pressure source is removed have been recorded. However, test data presented later in this report suggests that the bonnet pressure is likely to decay within one hour of the sudden depressurization event 3C-9                            'UREG/CP-0152
 
0
'I 0
 
g44 iehwy~y      C C ~~  c+ C2~
urring  ~is type of pressure  locking is likely to occur when pumps adjacent to closed valves shut off or  when  an  event  such as a LOCA causes pressure on one side of a valve to suddenly  <<op  <<f
~en    the initial differential pressure across the valve disk is sufficient to unseat the high pressure side disk from its seat, then the bonnet pressure following a sudden depressurization event is less than the bonnet pressure at the start of the event. The maximum pressure which can be trapped in the valve bonnet can be calculated by determining the differential pressure at which the valve disk will come back into contact with the valve seat. Until the disk to seat contact is re-established, the bonnet pressure will follow the.upstream side pressure.          This calculation has been developed by ComEd, but is not provided in this report due to constraints on length.
This pressure locking mechanism occurs when the valve bonnet cavity of a gate valve is filled with liquid that contains little or no air. Ifa heat source is applied to fluid in the valve bonnet cavity, then expansion of the fluid can cause pressure in the valve bonnet to dramatically increase. The heat source can be fluid in piping adjacent to the valve or external environmental conditions as might be encountered following a high energy line break. Pressurization rates of-20 psi/'F to 60 psi/'F have been recorded during special testing. However, pressurization rates of this nature require the following conditions to exist:
the valve seats and pachng must be very leak tight
~        the heat source must provide a high heat transfer rate to the bonnet cavity fluid
~        no air can exist in the valve bonnet cavity, or the temperature rise in the valve bonnet cavity must be sufficient to cause the expanding fluid to collapse the air bubbles before the high pressurization rate can be achieved.
PRESSURE LOCKING CALCULATION MEI'HODOLOGY
: 1. The valve disk is assumed to act as two ideal disks connected by a hub. The equations in reference 1 are assumed to conservatively model the actual load due to pressure forces, 2.. The coefBcient of friction between the valve, seat and disk is assumed to be the same under pressure locking conditions as it is under DP conditions.
NUREG/CP4152                                      3C-10
 
                                                                ~X~U4aa          KLb  K  A)i CQX      <o i k44~~h ~g~+            C
                                                                                          ~%  c.K  c'
                        'gn 'nputs are used in calculating the force required to unseat a pressure locked i
MOV:
  ~        sign  ~is  Pressure Conditions at the time of the pressure locking event.      This includes the upstream (PP, downstream (P~ g, and bonnet pressure (P~J.
  ~      Valve Disk Geometry. This includes the hub radius (b), hub length (L), mean seat radius
      ., (a), seat angle (8), and average disk thickness (t). Figure 1 below is provided, for further clarification. When the hub cross-section is not circular (e.g. many Westinghouse gate valve designs), then an effective hub radius which corresponds to a circle of equal area to the hub cross-sectional area should be used.
  ~ Valve Disk Material Properties.              This includes the modulus of elasticity (E) and the Poisson's ratio (r) for the disk base material.
  ~ Valve Stem Diameter II (D~
  ~ Static Unseating Thrust        (FP
  ~ Coefficient      of Friction between Disk and    Seat (p) 3C-11                              NUREG/CP-0152
 
0 FIGURE    1 VALVE DISK SEAT RlNG I    Seat Ring Centerline Plane of Symme Through Olsk The methodology for calculating the thrust required to open the MOVs under the pressure locking scemuio is based on the Reference 1 (Roark's) engineering handbook. This methodology is based in part on calculations developed by MPR Associates (Reference 2). The methodology determines the total force required to open the valve under a pressure locking scenario by calculating the four components to this required force. The four components of the force are the pressure locking component, the static unseating component, the piston effect component, and the "reverse piston effect'omponent.        These components are determined using the following steps.
NUREG/CP4 152                                3C-12
 
II II I
  ~
              ~
n
 
led as two plates attached at the center by a hub which is concentric with plane of symmetry is assumed between the valve disks.'This plane f symmetry is considered fixed in the analysis FIGURE 2 Hane of Symmetry Modeled As:                        -I  Axis af Symmetry 3C-13                          NUREG/CP-0152
 
                                                                ~ ~ IJQ    (~ l~ i ~ %4gt 44+      b.~Q  ~q~+    C gascxf on this geometry, the fo>>o~ing constants are calculated using the Reference  i equations:
Average DPAcross Disk P+ P~
OP~ Pbo Disk Stress Constants D-          Ext (Reference I, Table 24) 12x/1-      v'-
                                  .2x(1+ v)
Geometry Factors                            b      (Q.g      b's    FM~INB (Reference  1, Table 24)    C2  =                                    4 1
1+2                                      (4) b'2 C    =4a b
a
                                                  +1 a
b
                                                              +
b a
1 I
CI  =- 1 I+ v+(1- v) a 2
b 1+v          a    1-v 1-        b 2
C9 =
(7)
                                                      +
a      2        b      4            a hHGKG/CP4 152                                3C-14
 
gQ a(, ji L)- 4~
                                                                ++~eh ~pn+                            C V) qz c The pressure force is assumed to act uniformly upon the inner surface of the disk between the hub diameter and the outer disk diameter. The outer edge oi the disk is assumed to be unimpeded and allowed to deflect away from the pressure force.
In addition, the disk hub is allowed to stretch. The total displacement at the outer edge of the valve disk due to shear and bending and due to hub stretch are calculated using the Reference 1 equations.
FIGURE 3 shear
                                                                                                          ~am.
                                                                                                    ~  stretch PuP2            P3 Addtdonal Gccwcny Facmrs
                                            ,1 (lbfcrcncc l. Toblc24)
                                                                            ]+(]+v)
(r, ~ b for'Cacc2L)
Moment    F~                                        ()  $  g~s          g              ('D()
                                              -DP    x        C  -
c      i
(()(2ssasaa 2 Ta(sla 24,Csaa2L)    hf>>                          (a -as ) Lss]
2
                                            ~DPav    ~    ~)
(r, ~ b for Cocc2L)                      22(b (
Dcjfccclccc jhraprccc()tel bcatbg a(s(a2( Ccaa2L)  yk(a a'iCs Q(s    - .D Cs DPassg  a a'PalaasaaL1 (ss 3C-15                                                NUREG/CP4152
 
4 ~bc            X~Wi-o~ A,LO.E- KC  -O~ ~
0 44 ~~4 ~a~% C C  S ~+ ~~Co Deflect to from pressure.'hear (peference          1, Table 25, Case 2 L)      Ksa = -0. 2t          '-2l                      (13)
K,. x DPavgxa'xG (r, = b for Case" L)
Deflection Po pressure I hub stretch P>  = tr (a'      b') DPavg
                                                          -Pj          L n  xb'2xE Total Deflecti ondueto pressure (17)
An evenly distributed force is assumed to act between the valve seat and the outer edge of the valve disk TNs force acts to deflect the outer diameter of the valve disk inward and to compress the disk hub. The pressure force is reacted to by an increase in this contact force between the valve disk and seats. The valve body seats are conservatively assumed to be fixed.
Therefore, the deflection due to the known pressure load must be balanced by the deflection due to the unknown seat load. The deflection due to the pressure force was previously calculated.
The Reference 1 equations are now usod to determine the contact force between the seat and disk which results in a deflection which is equal and opposite to the deflection due to the pressure force. This is done by first calculating the amount deflection created by a unit load of seat const force (w ~ 1 lbf/in). The equilibrium contact load is then determined by dividing the deflection caused by the unit contact load into the previously calculated deflection due to the pressure force. The equations are provided below.
NUREG/CP %152                                  3C-16
 
i~a      +  o~ k<O >-    4>-<<      ~
hA4. Ac% w ca+
p~gg        Q Q o+ C-Z4 rfdditional Geometry Factors l          a 2
(Reference I, Table 24, Case                    IL)        L,=  rn 4xa a ro
                                                                                    +I  I r,
r,
                                                                                                +  -I a
(18)
(for Case                    IL, r, = a,  . L3 = Q = 0)        >>0 a
I+ v 2
I a
ro
                                                                                      +
I-v 4    -H Deflectionjom sea load /bending      (r,=a)          ~,~          pc/yp (Reference I, Table 24, Case IL, w =                      I)                                                      (2o)
Deflection f>>om seat load/sltea>>                              (>> =a)
(ReferenceI, TaMe25,CaseIL,w=1)                                E'-12        '                                      (21) a      b y  =E                                                (22)
Deflectt'onPomseat load Ihub cour.
Zxg xa w= I, .'.'Cnryres.hefo>>ce=2xe xa y zxb                                      (23)
                              '.=y Deflectionporn Total                                        uni seat load (w=1)                                                                    +y +y                                      (24) 3C-17                                NUREG/CP-0152
 
~
0
 
g g4i~4    ~i>+      C C  sa  ~+'C~+
Therefore, the equilibrium contact  nt t load'istribution (ibf/in) and the corresponding load applied to each seatt iss calculated.
cu        using the relationship bc}ow..
                                            , it'll eX. iscalculated fpp ~
Load per seat = 2 x g x a                x                                                  (25'26
  'ri    'fi 'h Several methods may be uused to determine this friction coc cient and e
an appropriate scat to disk friction coefficient. Using an a force balance on the disk to,seat interface, thcc followin cq uation is derived for cal cu Iating e s tcm force required to overcome thc increased contact load between the seat and disk:
Fprcskek = 2xgrxax '[pxcos{8)-sin{8)jx2 (27) wlenil the lass 2 corraposdssothenumber    of scam The static unseating force results from the oopenn pac king load and pullout force'due to wedging of the valve disk during closure. These loads are superimposed on the loads due to c pressure forces which occur during pressure locking. The value for this load is based on static test data for the MOVs.
I~
The piston effect due to vaIve internal pressure acceding outside pressure is calculated using dard ln the standard    'usuy'equation usuy'eq              This force assists movement of the valve stem in the open direction.
F plsross cffecs =    x D          2 srtlss x Pb<<<<,  P<<III) 4                                                                        {2S NUREG/CPA 152                                        3C-l8
 
The reverse piston effect is the term used in this calculation to refer to the pressure force acting downward against the valve disk. This force is calculated as follows:
(29)
F,,= <xa            x 2xP~        P,,P, xsing HGURE 4 P
1oanet P
bonnet 3C-19                              NUREG/CP-0152
 
                                          ~~ Xc    Io.+s'o<    EhtO  ~ t- h <0- << >
k44~~4 we~+          C
                                                                                ~  4K2c As mentioned previously, the total stem force (tension) required to overcome pressure lochng is the sum of the four components discussed above. All of the terms are positive with the exception of the piston effect component.
(30)
DESCRIFMON OF TEST VALVES The three test valves were obtained from different sources. The Crane valve is a test valve located at Quad Cities Station. The Westinghouse valve was obtained through the Westinghouse Owners Group. The Borg-Warner valve was obtained from Arizona Public Service.
The Cram valve is a spare valve which was subjected to blowdown testing at Wyle Laboratories in Huntsville, Ahlmmt. The Westinghouse valve is a test valve which was subjected to limited testing at South Texas Project. The Borg-Warner valve was a spare valve which had not been subjected to previous testing other than that performed at the vendor prior to delivery.
Thc Crane valve is a carbon steel valve (Model 783-U) which was modified during blowdown testing to contain a stainless steel valve disk and malcolmized guide rail (similar to the Model 783-UL valve design). The Westinghouse valve and Borg-Warner'alve were stainless steel valve designs.
NUREG/CP4152                                  3C-20
 
11
                                                  ~ Xc    ~~W~q>        K~@, (        Z xy-u gg4hc4 ~+~+
c  4  C DMM~'IONOF TEST'APPARATUS The figure belo w shows the basic test setup used for the pressure locking tests. A VQTES'4 t acquisition system and a Motor Power Monitor (MPM) data acquisition system were used to collect stem thrust, actuato r torque and motor power data. In addition, on-line pressure data was collected during the Westinghouse and Borg-Warner valve tests. A hydrostatic test pump and accumulator were used as the pressure source during pressure locking tests and hydrppump DP tests:
HGURE    S MPM VOTES                                          system m                      Llmttarq.
S>>In Ga" Qe        Accumutator 88 Pressure Pressure                      Gauge Gauge Hydro Pump
                                                                                      ~1 Vent Vent Pressure                    Pressure Gauge                      Gauge For the Crane test, the valve was laid on its siCk with the stem slightly below horizontal. This configuration was used to enlire that no air pockets would be trapped within the valve body when it was filled with water.
The Westinghouse valve was installed in a test stand with the stem upright. The valve bonnet was vented by bleeding air out of thk packing leakwff line.
The Borg-Warner valve was installed in a special test stand which allowed pivoting the valve
      'erline abo ut 1'ts cen        The valve stem could be put at any angle between upright and sloped
                                                                        ~
downward at a 15 degree angle in either direction. To remove air from the valve bon          bonnet, the
                                  ~  ~      ~    ~
valve was rotated on its siCk and rocked up and down as it filled with water.
3C-21                              NUREG/CP4152
 
DESCRY'TION OF TEST METHODS The test process started with static test strokes to verify the proper installation of the data acquisiti systems and to measure static unseating load magnitude and repeatability.
LLE K RAT            T Local leak rate tests of the valves were performed to measure seat tightness.            These tests wi performed at multiple torque switch settings in some cases.
DP Tests in the open direction were performed by pressurizing the valve from one side with hydropump and then stroking the valve open. Test data indicates that the differential pressure i maintained across the valve disk while the disk slid across the valve seat. The purpose of the DP tc was to precondition the valve seats and disks and to monitor the seat-to-disk friction coefficient.
DP tests were performed until a stable friction coefficient was achieved.
A series of pressure locking tests was performed fot each valve. Inlet pressure, outlet pressure, bon pressure, and static seating force were varied during these tests. Static baseline tests to measure static unseating load were performed between the pressure locking tests. Thc closure strokes for static tests were performed at the same initial conditions (pressure and seating force) as the clos strokes prior to the pressure locking tests so that the change in unseating load due to pressure lock could be accurately determined.
To measure the seat tightness, bonnet deprcssurization rate tests were performed. The entire v assembly (including the valve bonnet) was pressurized while in the closed position. Then the upstr and downstream pressute wcte vented. The bonnet pressure as a function of time was measured.
To'easure thc potential for pressure locking      due to bonnet fiuid heat-up, thermally induced boy pressurization rate tests were performed on the Westinghouse and Borg-Warner valves. After ven air from the valve bonnet cavity, each valve was closed while filled with water at approximately psig. The valve bonnet was then heated using an outside heat source. The pressure of the fluid in valve bonnet was measured directly. The temperature of fluid in the valve bonnet for the Borg-Wa valve and the temperature of the outside of the valve bonnet for the Westinghouse valve were measu Initial pressurization rates between 0.5 and 2.0 psi/degree F were measured. Much higher ultir NUREG/CP4152                                    3C-22
 
1 klO    <
Ab-o 9 C tW    e 4C.~W pressurization rates were witnessed during the Borg-Warner tests. The data from this testing is not presented in this report, but is available from ComEd upon request.
PRESSURE LOCKING TEST DATA The following table provides the pressure locking test results comparing the measured pressure locking unseating load to the predicted pressure locking unseating load:
TABLE 1 ercent IncraLse              Conservatism    Notes (Non-Cons.)
1  4 1  14 fan4                                                1 4
                                                                                              ,4 el fg    o fg    o fg    o fg-                                                  1  4 fg    e fge  ~                                                                    el 4 fge  ~
fge  ~
fge  ~
fg    ~
3ce23                          NUREG/CP-0152
 
6 +~~M ~Vw+
c.g(    e% (
tattc                    c                    ercent Unseating            lncratse        d    'onservatism      Notes Thrust                            Increase    (Non-Cons.)
fg  o i                      1    4 fg  o I org-                                                  1    4 rg- . IO rg- . I rg- . I rg"  ~ I NOTES:
: 1. The percent conservatism    values are calculated after a "memory effect" of 3100 lbf (at TSS=1) or 3500 Ibf (at TSS=2) is added to the predicted pressure locking load. Testing indicated that the process of applying and then relieving pressure against one side of the closed valve was sufficient to cause the unseating force to increase by these amounts, even when no pressure was captured in the valve bonnet. This effect was only noted for the Borg-Warner test valve.
: 2. When bonnet pressure significantly exceeds the pressure class rating of the test valve, the pressure locking calculation methodology appears to become non~nservative.
: 3. Tests 86 and 95 were performed to quantify the "memory effect" for the Borg-Warner valve.
Thcsc tests were performed like a pressure locking test in that high pressure    (-  600 psig) was put against one side of the valve disk and then bled off. However, any pressure that entered the vaLve bonnet was relieved prior to the opening stroke.
J
: 4. The AC motor for the test valve staned during this test and the valve did not fully unseat.
Test data suggests that open valve motion was initiated prior to thc stall. Consequently, the measured. increase due to pressure locking is believed to be. correct.
: 5. Thc pressure data for this test is questionable and is being evaluated at this time.
II
: 6. The upstream and downstream prcssure during these tests was approximately 350 psig. This was done to approximate, the LPCI and LPCS injection valve pressure conditions which could exist in the event of a LOCh.
Graphs 1 through 6 provide thc data in Table 1 for the three test valves. Thc total measured unseating load versus the total predicted unseating load and the pressure related portion of the measiued load versus the predicted pressure related portion of the unseating load are plotted for each valve.
NUREG/CP%152                                  3C-24
 
IP It
 
GRAPH    1 Predicted Unseating Thrust Versus Measured Pressure Locldng Unseating Force for Crane Valve
'I  sxNO tm 1mo 0
0  10000  20000  30000  4XOO 60000 000  70000 80000 Total Predicted Uneealng Load 3C-25                NUREGICP-0152
 
GRAPH 2 Predicted Versus Measured Portion of Pressure Thrust bue to Pressure Forces for Crane Valve 4XNO 35000 30MO 25000 20000 15000 10000 5000 0
0  5000  10000 15000  20000 25000 30000 35000 4XNO Predicted Load Due to Pressure NUREG/CP-0152                    3C-26
 
r, oow Ro) he%) cpu GRAPH 3 Predicted Unseating Thrust Versus Measured Pressure Locking Unseating Thrust for Westinghouse        Valve'O 5000 C co 8000
'I g  axo 1000 0
0  1000    2000      3000          4000 5000 Total Predicted Unseating Thrust 3C-27                      NUREG/CP-'0152
 
GRAPH 4 Predicted Yersus Measured Portion of Unseating Thrust Due to Pressure Forces for Westinghouse Valve a      7000 8000 Ch 5000 g  m    <<xe ceo axe
            '1000 0    1000  2000    3000 4000 5000  6000 7000 Predicted Laad Due to Pressure NUREG/C F4152                      3C-28
 
I)
GRAPH 5 Predicted Unseating Thrust Versus Measured Pressure Locking Unseating Thrust for Borg-Warner Valve 10000      15000 '0000      25000 Predicted Unseating Load 3C-29                  NUREG/CP-0152
 
0 GRAPH 6 Predicted Versus Measured Portion of Unseating Thrust Due to Pressure Forces.
for Borg-%amer Valve 10000  "  1$ 0    8NXS PrecHcted Pnasure Fonee NUREGICP-0152                  3C-30
 
14 K~l~+ o            ~~a.i-      h  b-    Oo  ~      P o 1 c.zw          4-  c>4 PRIMARY DIN'ERENCES BETWEEN THE COMMONWEALTHEDISON PRESSURE LOCKING CALCULATION AND THE PRESSURE LOCKING CALCULATION METHOD PUBLISHED IN NUIT/CP-0146 The ComEd methodology is based on calculating the contact load at the edge of the disk which results in an equal and opposite disk deflection to that caused by pressure trapped between the disks, The ComEd methodology differs in several ways from the methodology described in the Reference 4 NUREG.
~ The NUTMEG Methodology ignores disk deflection due to hub elongation. This is non-conservative. For typical disk geometries, the expected impact of ignoring this effect is less than 5%.
~ The hKGKG Methodology is based on using Table 24 of Roark's equations for calculating forces in the disk. This table ignores disk deflection duc to transverse shear stresses.
Section 10.3 of Roark's Equations discusses the conditions under which deflection due to shear is negligible. For typical disk geometries the deflection due to shear is often not negligible. Table 25 of Roark's Equations provides the equations for calculating disk deflection due to shear. Ignoring deflection duc to shear is non~nscrvativc. For small valve sizes where the disk thickness to disk diameter aspect ratio is large () 0.3), ignoring shear may result in under predicting the disk to seat contact load by 10% or more, The ComEd methodology treats the vertical pressure force on the disk separately from the pressure lochng load caused by the increased contact load between the seat and disk. The NUREG methodology relies on use of the open disk factor for translating the increased seating contact force into an increased unseating load. The open disk factor is based on a free body diagram in which the disk hub is unloaded. This is not the case for pressure locking. The NUREG treatment of these two components to the pressure locking unseating load is non-conservative. This source of nonmnservatism is generally much more significant than the other concerns mentioned above for the NUREG method and is the primary ComEd concern with the NUIT method.
The derivations on the following pages are provided to support the discussion above.
3C-31                            NUREG/CP-0152
 
Op~  phAT eACTOR DERIVATlON (Opening        a valve against a differential pressure)
                                                                                %~%~4 o~ ~'
F = Stem Force (tension)      pic i- ~u-'~+
p                                                          ~4 ~  p~i+C P  =  Pressure Force                    < g ~ q, c+ CZG FIGURE 6 DP x Seat Area R  =  Seat Reaction Force pR = Seat Friction Force 8  = Seat Angle Disk Factor (VF) = F / P (by definition)
Sum of forces in direction:
g F, Peos8    Rcos8 -@csin-8                                                                  (31) cM8                                                                            (32)
P cos&+ psia&
Sum of forces in  y~ction:
Z~~e.-h    e  iam-                                                            (33) coe&
F Psfn&  P          . sh8-peas&}
coe&+ csin&
sh cps&+yah&              sh&-icos&)
                ~
cos&+psh&          cos&+psh8 F sin&coe&+psin&~&sh&+            col P                                                                                (34)
P coe&+psh8 hKHKG/CP4152                            3C-32
 
4'                fQ.'I.
5 c                  h,          h.Q    ca%  Q.o
                                                                          +~ 4i          ~~%    C PRESSURE LOCKING SUM'OF FORCES                                          W~qq        C  >w Q.++ 4 F    = Stem Force (tension)
P    = Pressure Force
                                                          = DP x Seat Area FIGURE 7 Q,  =  Seat Reaction Force (calculated using Roark's) p,Q,  = Seat Friction Force
                                                  , 8    = Seat Angle T = Disk Hub Tension
                                  <a Note that the sum of the forces in the    x~tion      is different than for the seat factor case due to the hub tension force T. Consequently, the Q, value is a typically a much lower portion of the P value under pressure lochng than it is for the seat factor calculation. (This is the benefit of using Roark's equations for calculating the seat load increase.) Therefore, the sum of the forces in the direction should be solved for directly from the free body diagram above, as follows:
P Pz    F pQ,esS -Psbdl+Qp-in8                                                                    (35)
:.F qJpcos8-Iin8)+Mn8 The first term in the equation above is the pressure locking load term in the ComEd methodology. The second term in the equation above is the F or reverse piston effect term              ~
in the ComEd methodology. The ComEd method adds these two terms to the static unseating load and then subtracts the stem rejection load to get the predicted unseating load under pressure locking conditions Rather than use these equations, the NUREG method applies the open seat factor to the Q, value. Because of the relationship in equation 37 below, the NUREG method substantially under predicts the vertical pressure force portion of the required thrust.
Qa  < P cos8/ (cos8    +p  sin8)                                                        (37) 3C-33                                NVREG/CP4152
 
I C-    K    4  4'0      < tg.~        b.) -oa      'W R,<t h.~~+ ~pm' xvr. REHaMNCES nqq    C+< c4          C2 Young, W. C., 1989, Sixth Edition of Roark's Formulas for Stress and Strain, McGraw-Hill Inc.                                            n
: 2. MPR Calculations 101-013-1, "Effect of Bonnet Pressure on Disc to Seat Contact Load",
dated 3/23/95; and 101-013-4, "Estimate of Valve Unseating Force as Function of Bonnet Pressure", dated 3/23/95.
: 3. Electric Power Research Institute, Nuclear Maintenance Applications Center, 1990, Application Guide For Motor-Operated Valves in Nuclear Power Plants, EPRI/NMAC Report NP-6660-D, March.
: 4. Smith, D.E., 1994, "Calculation to Predict the Required Thrust to Open a Flexible Wedge Gate Valve Subjected to Pressure Locking", Proceedings of the Workshop on Gate Valve Pressure Locking and 7hennal Binding, NUREG/CP-0146, July 1995.
NUREG/CP4152                            3C-34
 
gc    +So~        6 lQ he@-~4 ~y ~+
P~)w    6  l <    W1 2, GATE VALVETYPE, GEOMETRY, AND ITS EFFECT ON OPEMNG AND CLOSING THRUSTS There are five different types of gate valves that cover most of the applications in nuclear power plants in the United States. The key features of these designs are shown in Figure 2.1. Variations in the most commonly used gate valves include solid, flexible, and split gates (Figure 2.1a). The two types of parallel expanding wedge gates shown in Figure 2.1b are also used, but their population is smaller. Parallel sliding gate valves shown in Figure 2.1c are relatively uncommon in the United States, but are widely used in European nuclear power plants. The advantages and disadvantages of various design features for these valves are discussed in detail in Reference [13]
Flexible Wedge                  Solid Wedge                    Split Wedge Gate                            Gate                            Gate Figure 2.1a Conventional Solid Wedge, Hexible Wedge, and Split Wedge Gate Valves As shown in these figures, the designs vary significantly in gate geometries. Other important variations that affect performance are related to gate guide arrangements and their dimensions; clearances at critical locations between gate, guides, and seats; seat contact widths; and materials and surface finish in the disc guide sliding interfaces.
Section 2 presents the gate thrust requirements for the above-described variations in gate geometries. This section also addresses the potential for disc tilting during mid-travel due to fluid forces across the disc. Disc tilting causes localized loading between the disc and the downstream seat, or between the disc and the guides. A preliminary analysis approach to determine the localized contact stresses is presented in this section to determine the loading severity based upon valve design and operating conditions.
0 Preliminary analyses of localized contact stresses between disc and seats as well as disc and guides used in typical wedge gate valve designs are presented in this section. The preliminary approach presented here needs further analytical refinement and empirical correlations to develop improved predictive models. Detailed derivations of the equations summarized in this section are included in Appendices A, B, and C.
Stom Down-Upper                                        stream Wodge                                        Disc Upstream                                        Lower Disc                                            Wedge Body                                                                    Stop Pad Seat Sogment Figuxe 2.1b Parallel Expanding Gate Valves Stem Disc Retalnlng Pine Seat Disc Carrier                Preload Spring Figure 2.1c Parallel Sliding Gate Valve
/I
('      4  ~ Waken        A tn.i-
                                                                                                      ~p~+        ~l Waqg 2, l. Stem Thrust for Solid, Flexible, and Split Wodge Gate Valves
                                            'I Even though there are differences in the performance of solid, flexible, and split wedge gate valves as related to their sensitivity, to external piping loads and thermal binding [13],
the equations for their stem thrust requirements based upon free body considerations are the same. Subsections 2.1.1 through 2.1.2 summarize the stem thrust requirements to I
overcome only the differential pressure load across the disc. Subsections 2.1.3 and 2.1.4 give the stem wedging and unwedging thrust requirements to close and open the gate, respectively. The total stem thrust requirements to close and operi the gate are provided in Section 2.4, which include other components such as stem packing load, stem rejection Nn            force (also referred to as blowout force or piston eff'ect force), and stem and gate weight.
  ~am C
2.1.1. Ciosinl, Stem Thrust to Ouereome Gate Di/7erenti al Pressure Ivor          As shown in Section A.1.1 of Appendix A, the stem thrust at the gate to overcome the dgo          diff'erential pressure during closing can be expressed as:
F,=            .      F                              (Eq. 2.1)
[cos6-@sine where Fs = stem load    at gate, Ib Fp                Fp = disc pressure load due to upstream/downstream differential pressure, lb hP x (effective seat area)
Figuxe R2                          coefficient of friction between gate and seat Gate Equilibrium Under                8=  1/2 of gate wedge angle, deg' hP Load During Closing The disc pressure load, Fp, is the product of hP and seat area based on effective disc sealing diameter as discussed further in Section 2.5.
From Equation 2.1 the relationship between the commonly-used term disc factor (some-times called ualue factor) and coefficient of friction, p, can be derived:
Disc Factor =                                                              (Eq. 2. la) cos  8- p sin 8 For'ypical wedge gate valves that use a total wedge angle of around 10 degrees (or 8 = 5')
and a normal range of coefficients of friction, the difference between the disc factor and the coefficient of friction is practically negligible, as discussed in Section 3.1. The disc factor calculated in the closing direction can be as much as 5 percent higher than the coefficient of friction for typical values of 8 and p that are encountered in practice.
I'c 2.1.2. Opening Stem Thrust to Overcome Disc Differential Pressure As derived in Section A.l.2 of Appendix A, stem thrust during opening of a wedge disc against a differential pressure is given by:
F =          ~        F                (Eq. 2.2) cos6+I sin6 From this one can derive the equivalence between the disc factor in the opening direction and the coefficient of friction:
Disc Factor =                                    (Eq. 2.2a) cos 6+ iL sin 6 Figure R3                The disc factor in the opening direction is slightly less Gate Equilibrium Under          than the coefficient of friction for typical ranges of wedge dP Load During Opening          angles and coefficients of friction (within 5 percent of the coefficient of friction), as discussed in Section 3.1.
As stated earlier, the stem force calculated in Equation 2.1 or 2.2 is the force required to overcome the differential pressure resistance only.
2.1.3. Stem WedgingLoad -Closing The stem wedging load is related to the normal seat contact force, Fn, as shown in Section A.1.3 of Appendix A:
F,=2(sin 6+ p cos6) F                  (Eq, 2.3)
It should  be noted  that this equation applies to the case when there is no differen'tial pressure across the gate. When differential pressure is present, the stem force Fs in this equation is the net stem Figure 2A Gate Equilibrium under            force after subtracting the differential pressure Wedging Load During Closing            load.
In some cases, the limit switch instead of the torque switch is used to stop the disc travel in the closing direction. Where acceptable from the shut-off standpoint, this approach can be used to reduce, and in some cases eliminate, the wedging load, F.
\
Q h %+-a.~(~F
> 1,4. Stem UnwedgingLoad - Opening
                                                                                  ~~~~ 8 ~ ~wbg Section A.l.4 of Appendix A shows that the unwedg-ing load to overcome the seat contact force, F, is given by:
F = 2 (lL cos 9- sin 9) F                  (Eq. 2.4)
The seat contact force, F, that is to be overcome dur-Fn                                  ing the opening cycle is developed by (1) wedging load from the previous closing cycle, including inertia overshoot, (2) external piping loads, or (3) differential thermal effects between the valve body and disc. Section 4 provides an analytical method-Figure 2$                    ology to predict stem thrust due to inertia overshoot, Gate Equilibrium under              and Section 5 discusses external pipe load and ther-Unwedging Load During Opening            mal effects that may influence the normal load, Fn.
2.2. Stem Thrust for ParaM Expanding Gate Valves This Subsection 2.2 summarizes the stem thrust requirements for closing and opening directions for the two types of parallel expanding gate valves shown in Figure 2.1b. The same stem thrust equations apply to both types of parallel expanding gate valves shown in this figure. The typical wedge an'gle used in the through-conduit type is 15 degrees, and for the double-disc type is 25 degrees. It should be noted that for coefficient of friction of 0.4Z
(= tan 25') or less, the 25-degree angle between the wedge surfaces (also referred to as back angles) provides a non-locking condition between the wedges.
2.2.1. Stem Thrust to Overcome Gate Differential Pressure - Closing and Opening As shown in Section A.2.1 of Appendix A, the following equation applies to both closing and openihg stem thrusts to overcome gate frictional force due to Fn hP load; Fy F -pF                        (Eq. 2,5) where p = coefficient of friction between seat and disc Closing                Opening Fp    disc pressure load due to Hguxe RS                                        upstream/downstream Gate Equilibrium Under hP Load During                            differential pressure, lb Closing/Opening                                  = hP x (effective seat area)
(l 4
 
('iQ.i-                  h  w4-~~ ~~
ay    oo~ l20    I 2.2.2. Stem 7Vedging Load - Closing The stem wedging load for a parallel expanding gate valve is shown in Section A.2.2 of Appendix A to be given by:
sill 6+ p cos 6 Fs    p+                                      (Eq. 2.6) cos6-p'sin    6 where coefficient of friction between seat and disc X
coefficient of friction between wedge Fp faces 6    parallel gate total wedge angle, deg Fn      normal force between gate and seat due to Figure 2.7                                wedging, lbs Gate Equilibrium Under Wedging Load During Closing This, equation makes allowance'or the fact that the coefficients of friction at the seat-to-disc interface may be different than that at the wedge interface. Typically the seat faces have a finer surface finish and are overlaid with Stellite hard-facing, whereas the wedge faces have a rougher surface finish and are not hard-faced.
Ifthe  coefficient of friction at the seat faces and the wedge faces is assumed to be the same, p'  p, and this equation reduces to sin'6  1-li  +2gcos6 Fs=                              Fn                                          (Eq. 2.6a) cos 6-csin  6 Equation 2.6a shows that the stem load is proportional to the seat contact force, Fn.
2.2.3: Stem UnwedgingLoad - Opening The stem unwedging load to overcome the seat contact force, Fn, for a parallel expanding gate valve is given by (reference Section A.2.3, Appendix A):
0
                                                                      *a~ kia.l-        a~i      a~S 2c'l
                                                                                      ~s~+
((p p'-  1) sin 8+ (g+ ll') cos 6 F  (Eq. 2.7) cos8~p'sin 6 I'or p = p ', this equation reduces to:
sin 6 p    -1+2pcos6 F-                                Fn      (Eq. 2.7a) cos6+psin6-Figure 2.8 Gate EquiHbrium Under Unwedging Load During Opening As discussed in Section 2.1.4, the seat contact force Fn to be overcome is determined by adding the wedging force from the previous closing cycle to the resultant force from external piping loads and differential thermal expansion loads between the body and disc.
4 2>. Stem Loads for Parallel Sliding Gate Valves - Closing and Opening Most parallel sliding gate valves are equipped with a preloading spring to maintain proper contact and provide a low pressure seal between the disc and seats. As shown in Appendix A, Section A.3.1, the required stem thrust to overcome dP and spring load friction can be expressed as:
FI=2pF>>+pFp                                                                  (Eq. 2.8) where    F>> = disc spring load, lb F>= hP x (eFective seat area), lbs
                                                <s A
                  <n
                                                    ~F ~P Dawn  ~w paW              llP ~~ p4 Figure R9 Gate EquBibrium Under hP Load During Closing
 
E gl
    .0
 
A>CO tao>sa> S><')>> >> >>>a:                    VCS  a>uu  S>u>>CO 5>OS>> t>o >Orb>OS> >rs  Ons iment: Af, au unit tangential bending moment; Q. ~ unit shear force {force per unit of c'Ircumferencial length); E ~ modulus of elasticity (force
: unit area: v s Poisson's ratio; y ~ temperature coefftcient of expansion {unit strain per degree); a ~ outer radius; b ~ inner radius for annular
    >te; t ~ plate thickness; r ~ radial location of quantity being evaluated; r, ~ radial location of unit line loading or start of a distributed load. F, ul FO and G> to f'>are the several functions of the radial location r. C> to Cs are plate constants dependent upon the ratio aib. L, to L>> are loading                                                                            O nstants dependent upon the ratio air,. When used as subscripts, r and t refer to radial and tangential directions, respectively. When used as osc            . a. b. and o refer to an evaluation of the quantity subscripted at the outer edge, inner edge, and the posinon ol'he loading or start of I'oading.
f'(lls
  ~
cn respectively. When used as a subscript, r refers to an evaluation of the quantity subscripted 'at the center of the plate.
are asar>cia(ed with the several quantities in the following manner: Deflections v and vo are positive upward: slopes () 2nd 84 are positive eflectio>> l increases positively as r increases; moments /)f~ Ill>. >>ml If are positive when creating compression on the top surface; and the O
cn sr force Q is p>sitive when acting upward on the inner edge of a given annular section                                                                                                                                            <n 0
Bc>>di>>g s(recses can be found from the moments /Ifr and Afr by the expreani>>r> o = 6M/t2. The plate constant D = Etal)2{) r ). The singularity                                                                                (>>>
iction brackets ( ) indicate that the expression contained within the brackets must be equated to sero unless r any other brackets. Note that Qa, Q, M, and Mare reactions, not loads. They exist only when necessary edge restraints are provided.
                                                                                                                                                                                          )  ro, after which they are uested        0 0>
  =  -I.-+
rral Pl>>r fssn<2 in and Gonuan>> (or Solid and Annular Circular
        >nrb              >        I    rtr p--j Lb b>>
rj Pla>ca I+rb In r + I- ~ I~
2    r          b            4    Lb bi
                                                                                                                                                            ~J h )I's  't  AQ OOQ    gC)
  . ,''-(-'.)'("*'-')]                                                                              n--.'['-(-.') ("*'-;)]                                                                                  h+4~k,b,a~+ C
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          .([(      )        ']'"      '( )                                                            --:. ([(-.')'"] :.(-.')'-                              )
Pvq~ Q'{ af{-f
  =    If + rl-+
      -I(l              b (I - r)-j rl                                                        C> >u If[(I + r) b +(I r) rl 2                                  bJ                                                                2            ~                      bJ
  =-'.[        -(-:)']                                                                                n--,'[ -(-.')']
  =    '[(-')'- i+ li.,']                                                                            2, =  '[(-')'                  i+  is -']
  =-(I I 2
                    )---
              - r LbIr bK.J                                                                            C,    -'(I a)(-'- -)
  =    2[I+ +ll  >(-) ]                                                                                  - -,'! + . +                i .>(-')
2.
                                                                                                                                                      ]
  =-',I    ""'-'.''. "t'-H'9                                                                        n--.'{                                ', '[      -(-.')'])
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2 I    =                    ') (I o21                                                                                - ( ') ll + sa )]<
                                                                                                                                                                                -")'[I
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' ([(-")'")'-'.(-")*- )                                                                                s. - -," {[(  ')'+ l]~-'+ (-")'- I)<. ..>
      =    I  f                                  rl                                                                                                    rl](r r )4 n~
Ls 2[[(I + rI r +(I                  rl ro J                                                    Ca w-[(I +4) r'+(I                        4)                  0 2i[I        (') ]                                                                            0,    ,'[ -(
                  ') i + Ii.
                                                                                                                            "))<...>'r i, = ;[(              2
                                            ']                                                        C,    -f(.)[(r l -)+2) r]l(,,)4 I
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                                                                                                                          ~                                  ~
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(              r, 155(  ')  2  25!(  ')                                                              -225-'-
                                                                                                                                                                                                      -">''5<
I 4AOO(r          ro) {
                                                                                                              )4.4OO(r                r){                            (I-o'+IIii(        ")
                                                                      + si(  ")'[s(  ") + io]o-'}
42
                                                                                                                                                                                                  +so(        ')'fs(-')'+ io]o-')
r              r (25 l25            + 225{    ') 25(                                                                                rs
                                                                                )                    C,
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                                                                                                                                                    !22 2'5+ 225(          ')        25(  ')
        '-['(-)  (-)              ~        I  -']
[lo-l5+5() +52( )(I+so
                                                            -"(-) -"(-)'["(-)'1"-:)
                                                                                      )]
                                                                                                      '= I'['-(-)'- (-')*"-']<
r )4 r
                                                                                                                                                                  -">'(r
                                                                                                                                                                                        -"(-:) -"(-)'f"(-)']'-:.}
                          ,[is-si-"+n(                    ")'-2(    ")'-5(")'(2+ iso          ')]                                                '+si(
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T~ 24          Foenw(ae for flat cfrcu)ar platee of conetent th)cttneee (Cortgfrscsed)                                                                                                              -+(- 4 I t. Outcr edge kec. 'utntr edge simply    Ismo        Afoao        Afmao>        Q  ao                                If r,  m d  Iloal <<ou(er      edge).
vd ICICI Max  I I                                f;l) sp    (
L Ct
                                                                                                                                                                                                                        'r 4'd              Cs                                          0 axtf m    Af                (I    I )
0 (For numerica values sce case Ib after computing thc luadtng st Ihc Inner cdgc)                                                                                      0 ec 4
If rr                                                                                      4 psao        tssso      Afmao            mo                                        Is d (load at outcr edge),
II. Outcr  edge free. inner edge ftxed                                          Q                                                                                                                                  4 0
                                                                                                                                                      -Irds /CsCs                                                        a Max p      s  =                        Cl) cc Sp    (  Cs
                                                                                                                                                        -uds    C, Max Af a Af< m 5      Cs (For nutncrieal values sce        case  Ib ahtr computing thc loading    at thc mncr edge)
"  Case 2. Annular plate vritb a uniformly distributed prawre 5 over the pordon ftotn r, to d General cxpcasaons for dcformadons, moments, snd shears:
P  a P + tsrFt + Af>>    rl +
D Fs rl Q D Fj    - f reD Cn t atsF                          rl
                                                                                                                        +AfIspr Fs+Qs p Fs t p Cts
                                                                                                                      ~
Afr a ts  Fr + Afmps + /pe f Ctr tD(l sa) r,          r
                                                                                                                                + Jf, For tbc numcrical data given bcknr, ra  03 s  a lf  t a ts D                D Af ss 8'dfds rcstrainm tcr edge wnp)y su inner edge lme Afmao        'q ao                                                                                                                                                          D MsxAf a Af,~
If rr a  8 (usufocss                                                                      C L
8/o            O.l                                  OS          0.7              0.9 0.0587              0,075)            0.0525        0.0525      -O.oocg O.l)20            O.lgol        O. I eel          0.0c77 0.0555            O. I 079          O.I5gl        0 I ISO          O.OC9 I 0495$              0P272              0.2<05        O. I 559          O.OC97 Sb't>>        edge sunply supponed,        Osao        q a4              0        a Inner edge gtddcd                                                          Afm    0 ats        Mxc Af a Afm
(~        g
                                                                        )
xP 8 rr a 5 (utufsra        load over ensue pbtch Afma        g 5/d            O.l              Oy                  08 Cu r                                                                                                                                  0.7                0.9
                                                                                                                                      -0.0575        'OSIS)5
                                                  ~l
(~          g
                                                                      )
0.09I9 0~5 OA) tMS 0~)85
                                                                                                                                                                            -O.OIOS 0.0505 O.I22S
                                                                                                                                                                                        -0.00)5 OA)078 0.04$ 5 0.00052 Q. a    r (dl    rq 0.00$ 0$
Outcr edge simply supptutcd,              a 8(~
2C.
inner edge simply wpponcd              pa    0      Afm  ao      pr  ss 0    Afm ao                                  lf r, a                hmd o cr    cutup)me),
D
    ,l~
C,C                                                              Ald                O. I                  OD                                      nT Ctgts    Csgtt                                                      E                -0.0050
                                                                                                                                            -O.O255
                                                                                                                                                                    -0.0029            0.0008          -n nnn I 0.0 I 5$          0.00$ 5            0 IIIII 2 t, = t,CC +      D Ce D
f.ts A'4                  0.0 I 98 0.2<01 0.0708 O.OI)9 0.0455 0.0552 O.oos 7 0.0 I 0 I nnntl 4 Iut I s I'S 0.0500            4    tlt tn Q a+--
S                                                                                          I.8870 (ds- rs)                                                                                                0.50 I 5          02250              II tnvI
 
If~laooo (Cctctgltl~)                                                                          ~ %  ~
                                                                                                                                                                                      '          ~  C  ~c      7          /~~)F. C 5 ~f. C        +
X Q4 Fctnlttt)od lor fldt cltctl(af gt(4tloo of tcdcott(
Cele no  Cdse IC%l(klhl                                                                                                                                                                                                                      0 (ulcc edge gu(dr(l. Ih(ul rdgc        ps      0        ds  a    0      ds ss 0        Q  a 0                                  (
lf r a              b (undonn load over coute                      ptuc).                                      9 a -rst I
blr                                              "      03                              0.7          0.9 I (tfnC[gb              Cs (c      r~ )    Lts E      ~
O.l O.OS4$                0.0125 0.5 0.0050        0.0004                    O I.co 0          Q    a  (r -rs) 2b A~
Ecl
                                                                                                                                                              -0.7892 0.1146 0.2978 0.0767
                                                                                                                                                                                                      -0.1184 0.0407 0.0$ $ 9 0.0149 0 II(IS<I 0.00167 en Cs -
r2 I ps    a  Sfn      Cs + Q                      L>>
D                D          D I                                                                                                                                                                                                                                K I Afn    = Africa+        ()seCe    rsLtt                                                                                                                                                                    tn If rs a ca Dulce edge f(ee. Inner edge Nmpl)    psao            A(mao            A(mao          Q  ao                                                        b (uniform load ores entice p4cc).
wpponed dsa
                                              -rsr        Ca (e  r    )    Ltt                                            blr                              O,l                    09                0.5          0.7        0.9 DC, Lgrb                                                                        E                                0.11150.1158                              0 0826    -0.0578        0.0051 Ec                                0.1400                  08025            O.ld76        0.1540    -0.0$ 15 Q    a      (rs      rs)                                                                                                  0.1082                  0.1404            0.1479        0.1188      0.0498 2b                                                                              Es
                                                                                                                                                                                                        -03414      -0.1742        0.0521
                                                                        -                                                      Eu                              1.2754                  0.6146 a  dscC      + Q o          fr Ltt p                          p Ca        n 8    = >CCC    + 4-Cs r2 D
                                                                      -  rs D
Lts lf ls (ulcc edge free. Inner edge fised      tsad            8  aO          Af    aO        q aO                                                            b    (unlblln bad        neer Cluue p4IC)i
                                              -r Ifcs(r ,2a]                                                                blr                              O.l                    03              0.$            0.7          0.9 r'                      Qa      2b Ca (c
L gab rs)
E Es Eu
                                                                                                                                                              -0.0757
                                                                                                                                                              -O.O868
                                                                                                                                                              -OSI545 0.0$ 1 dr 0.0512 OAIOS 0.0086 0.0207
                                                                                                                                                                                                        -0.1756
                                                                                                                                                                                                                    -0.0011 0.0046 0.0541 0.00017 0.005SO
                                        ~    Af(s -Cs+
p rs Qa-Cs-D D
L>>
6-Cs
                                                    ~              rs ds  a Sf+-Ca+
                                                *D                                  Lss D          D r
lulsr pbte Iricb n distributed    pcessunt        ecuasuu 6 bnear(7 fieun aero    at rs to 5 nt Ccnccal caprcslions for dcfonoaions, aoacncs. and sbcata P a Ps+    V'i+dfm-Es+  r 2 0-Ea - 9 Dr-r'Cts ra            rer-r, D
0~                          oa D
Af,ad;z,+df~,+q;r,-d r
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                                                                                                          ~ a dape + /gm Es + Q D
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                                                                                                                                                                              ~
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                                                                                                                                                                        ~          ~            ~
For tbc unacriea) dace gnen bcb(nr,    ra  Od eaE-p  ~
rD Cslc no edge reattain(I Outcf edge Nulpll supponc(L                    0        Qao              p,ao          Afm ad                                    Man p                  aps              Max Af a Pfl ~
~ nncl edge kec pl  a              CL                                                                    lf rs a                    b (lincsclp      btseabg bad floss          b  Io ~ ).
ds  a DCI Lts blr Es O.I O.OS17 0.0482 Od O.OS06 0.0470 0.$
0.02S I 0.0454 0.7 0.0114 0$ )$ 58 0.9 0.0015 O.0l dl Es (I,  a r'(CILC                L                                                            E                                0.0186                  0.04 Id          0.04850.0595                0.0166
                                                                          )                                                      Eu                              0.1590                  0.1259          OA)879        0.0514      0.0 1 dd
                                      <a            (ar -rsr-res) 0UI Cf CdgC Nnlpll'lppoltCIL          Psao            Qao              ps  ad      Afm ao                                    Mas s                ape              Mas bf ss bfm lnncl cdgc guided
                                      .Il a
                                                -r'        CCLIC                                                                  lf rs a                    b (linear)7 'uurcw'ng            bsd (nun    b to ~ ),
n LC,  \              LI2) rsLI                                                                              blr                              0.1                    OD                0.5          0.7            0.9 Afn a
                                                      ~
ro)                                                                                                              E                              0 0259                  0 0l SS        -0 0041        0.0005      0.00001 Cs A'                              0.0454                  0.0286          0.0126        0.0051      0.00012 Csg (Csgls                                                                                                      0.1280                  0.0847          0.0447        0.0150      0.00171 Ey Q    a  -dr 4
(Sos        rcr    rs)
 
.I TMLx25 I)soar sfalacttossa        for Oat ckcxatar ptalaa ol conatant %~000                                                                                            4+4-s            cft ~f        > Q Nerhmolf: g>, p, andy            are the deflections at b, 4, and rrespectively, caused by transYelse shear stresses. jl, E', and h . are deflection coeflicients dcfined by the other notation and for the relationshipsg, a Ega/f(r for an annular line load and p, a Egct/IG for all distributed loading (See Table 26 for all loading cases referenced)
Tsbolsad tsiocs fot v-f$ cc$ 6c casss w C- S              4-e~
Csss oo.
n.l              h.$              0.%                n.r              no      C Ig tt In
                                                ~                                                                                                                                                CI IJs Ik lc, 11,9    <<>>  RAga                            6Y>>.                                          ~ s V'                  A    4          OA I              nutso            $
ts 0
tb. fc. fl, 10  << . a <<>>      -4~[1 (-') <<+ 21                )]                                            -4.'fSSS            0.2050        '.1210                -0.0451        -4.405$
                                  "+(
ts Sa. Sb. Sc. St,  Il $$                        [$  -$          ")'($ +$ $ -')]                                  -O.l ISS            0.0776          0.04$ 0          -0.0166        -0.0019 a
                                                ,[$ -$ $    "+$$ (    ") -( ")(!$ $ III -')]                                      -0.0411            0.0ftS              OANS4          4.00095 4a, 4b, 44. 4t,  If                          s 0.06SS t.lc          0.2              0.4              0.6              0.5            1.0 li, lj. lb. II      <<>> a  Qa      - Id o
                                          'n    ''Var.        6 > 0)
                                                                                                                                                                                            <<161 I 0.1                0.1654          0.66$ 4          1.2901            I ANa J OJ                                0.1$ $ 1        0.4991          0.9416          IA445 03                                                  0.ISIS          OASI2          O.SSI 5 0.7            Ysbsss  of <<>>                                        4.12 Sf        OA2 50 0$                                                                                  0.1264 ttfc                                            03                0.7            0.9
: 21. fj. ft. fl            -0.50[1    - (") ] I -"          (N~ 6 > 0)
O.I            OJ
                                                                                                                                                                              -4.$ 9$ $          4.2$ 0$
0.1            -OANOO              08995            0.7242 OD                                OANOO                f O.f 99            08$ 9$      -4.1292 OS                                                0.0000            0.10$ 4    -0.0674 0.7          Yatws af <<>>                                            0.4044      -0.0257 OP                                                                                    0.0040
                    '-- -'"[ :-"(-)('- 2"-")]        t                                                  0.1 OD I AN45          IAN9$
OA494 OPISI OA 209 0.6665 0320$
                                                                                                                                                                                              -OfS67
                                                                                                                                                                                              -O.ISIS n
08                                                0.1909            0.1640      -0.0122 0.7                                                                  OANI0            0.0149 04                                                                                -4.006t i,sj,SI    Sl      <<>>  a    OW 2      - \
                                          ~        ~
1st JJ  ba s
praas>0)                            a t,fc          O.I            04              OS                0.7              0.9 O. I              4 4444          44$ $ $                                                      ca OA024            P.SI52          4.1274 04 OS OANOO                f O.l 77            0.1$ 7$          OANST OANOO 0.7 08 Yabsa of    ~                                          0.0$ 4$
OANOO 0.0741 0.0146
                                  '    [$ ($ $    ")s    -'-    ~ + $ "(-")'($ - ~$ ")]            O.l                0.7949
                                                                                                                                                                                            -0.0000 n$                                                                                                                OA5$ 5          IL$$ 2 7 tiVsfa 6 > 0) 04 08 Od IO I          0~                08$ 5$
0.175$
0.1216 0.0619 0.7 Vabsa of    ~                        0.1$ 0$          OAI9$7 OAI~  If 4.0$ aj 4.0 I 57 04 ts          a OAIO 4  f
                      <<>> a
( ~ ) ]b, ';        la~6>0) 4I, 4j, 4b, 41                    0.10 S                                                                      tsfc          O.l              Oa
[        o                                                          L                                                                    0.7            0.9 O. I              OANOO            0.2$ $ 5        04517            OAIIW          v.oa OJ                                OANOO            OAN94            0.0941 0$                                                                                  0.042 6 0.0000            4AISTS        O.ott9 0.7            Vabsa  of <<                                          0.0000        0.049$
0.9 0.0040 0.1                08791          OA905            04407            O.f 472        0.0555 t                                                                              OJ 08 OMTO            0.'I 554          O.ltst        0.0460
                                                              +(-")'(IS- Itb -"))        firer.s>0)      0.7 OAN90            OAN5$          0.0251 0.9 OAIS12        0.01 f9
                                                                                                                                                                                            -0.0021
 
(Enclosure 2 consists of the Disposition to Calculation No. A10.1-AD-003, titled "Pressure Locking Evaluation of MOVs." Enclosure 2 has 13 pages,
~
    ~
which are numbered from 1 to 13)
 
0 T NAGARA                                                                                                      Peoe    1  INaxi)
V NUCLEAR MOHAWK ENGINEERING 0'tel Li(t't                i  3 u
Project: NINE MILE POINT NUCLEAR STATION                          Unit (1,2 or 0=Both):        ~            Discipline:    +<<~~
Ti le                                                                  Calcullt tion No.                            Rev                    Disp m~f.c o s,          Uac.'(I('eg      l:- u    Ku- I('o~                A,tOd'l-      A5-OO~                    0      t              g I P, Wo<      s                                                  nginator o~r~>>          4      6 c-~a        A,,q,      ate M/r r Ag
                                                                                                                                        /
(Sub) System(s)
                    ~mP                                  Index No.      Checker                                          Date Change No.
KePS+Cfir Approver V Xe+JOlO Ae~            "'-                Date
                                                                                                                                    /lrql /9 Safety Class: (SR/NSR/QXX):                                                  NMPC Acceptance/Date Superseded  Document(s):            Q,om(
Descnption of Change hwpeetA'aw              iw      ~(a'R~~ +o ~.~~~~"t ~~~'>" "                                                              +
I ~ 'f4%. C,N'%(4 4 ~~~d'1 waif                                RI
    '2  ~      P    w ~on 5'7A/Q, ie %he. P~y'E~~
g  ~p y          ~og r gb 44E. 0ve/LA'ti '@~V 5h,Q,
(
                                                                                  ~c(./~8'              ~~ P $ &Ou &7Al8 AIVt      ~ < ~ Ag r" h rR,ups ) %De~ $ 0 4+0 Q l ~0                                                d    ~
4P th~ce.i4 pr~is~a,s.Cw %dasrt Id(                                                          ~
C
        ~                          pV +o -77 e~ m +4 P< +0 2.d A      4 P g~s 'IIX +
                                                                                      "r~  'l
                                                                                              $  cs4
                                                                                                            $ o4+
44s.(i Xd1 pobd+I <                        7 esolution l4,~          X>ZI ~~A,~~ ~~X w f(v'~~g 44K. 44%o                          0
(
e.
                                                                      ~          +%~ ~ur.le 4 ~~4 I)~~>~~
C  4        W.hruS1' 5
                    "hOe5 C Va t>w                  4    4  >
gg,'ro,.i(          o>      ua      P Cross Reference Changels):
tZ- eeW                                                                                97- 03                    4 on irmaoon    equire      es  o:                  ina ssue tatup            i e ocation                  perations      cceptance See Page(s):                                      (APPIFIO/(/OII:    + Pi    (Ca(outa(/oo/Heidi:+d(d      Rea d(Yea(I/'IAI:                (d Cl Evaluation Number(s): 2 Og 3T                0    - 7 0%'h          Component IDls)(As shown in MEL):
Copy of Applicability Review Attached) Yes rU~
29%9 fC A L-pP<<ops), Z5g+'o C                        &#xc3;-V-4 2.~Ps      ~gcgfge maw WnV O(
a+A4      -      7 Key Words: F                                                            ~s~ P v Woe c 7n- +<T      c  '7A oo Thrc                  s(~                                      z~~ p ~ woo > 4 '7                                    .
ArWg2            I g+ /
r    9> <<O7 ws    ~ p + WMM /b-    D c
                                                                                                            /3 AG7 I
((e f aa 0 r SOS f0 34 2l Page    25                                          NEP-DES-08 Rev 04
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation                                NMP2                                                                  Page2ot Ato.t.AD%03, Rev. 01 t3 NuctearEngineering                                    Calculation Cont. Sheet Originator/Date  Dno~'mQ ~ 4        Q~ /cf /<~(>~          Checker/Date gVtt      IJrq /R <
Disp. 01A Valve ID no: ";"<<VP'"'IQVtGA Re uired        0 enin Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),            P    .'=108          Valve Bonnet pressure (psig),            P  bonn<<.=108 p
pressure (psig), P down 0                                                                                      'ownstream Valve Disk Geometry:                                                                                  I hubradius,        b:=3.375          meanseatradius,                  a .'=3.91    averaae disk thickness,                t:=0.48 6:= a n
hub length,      L:=0.125            seat angle,            a  '.= 10              ~
6 = 0.087 2 180 Valve Disk Material Properties:                                                                    6 rs r','2!r <.'/s.'.:..:2gie ot modulus of elasticity,        E '.=29400000              Poisson's Ratio, v .'=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          D stern .'=1.625        Static Unseating Thrust                F po 9232
                                                                              &#xb9; (reference: Test 25, 70/6/94)
Valve Factor        VF:=0.65                    r'/eference: N.":R-2'-Ot0)
CALCULATIONS:
cos<6>
Coefficient of friction between disk and seat, sin(6)
VF 1                        It =0 686        t  reference              Prte, up+ down Average DPAcross Disk,              DPavg        Pbonnet-                                  gives,    DP av< =54
    'I Disk Stiffnes Constants,          D:=        E\                nnd          G:=        E 12    I-v  2 III 2  (2+2I) which gives,    D=2.97710                  and            G = 1.131 10 ~
Geometry Factors,        C2'.=-I 4
I-    b a
1+2    In a
b C3',=  b 4a b
                                                                                                  +1 a
In  a b
                                                                                                                        +  I b
a 1
C8:=- 1+v+
2 b
a C9    '=-    -  In  +                  I 2
whichgives,        C2 =8.91910                  C3 =3.96510 C 8 =0.911                  C 9 =0.121 COMED PL                                        Valve ID: 2SWP'MOV66A                                                                      page    1 EvaitjationlNPswp66aaa.mcd
 
1t
  ~,
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                      NMP2                                                    Page  3of t'tt Catctrlation Cont. Sheet                                Ato.t.AD4103, Rey, 111 Nuctear Engineering Originator/Date ~ ~ 1~a e    A8      ~X fflt~t~7                Checker/Date
                                                                                      /dc'//e lfv                              Disp. 01A Additional Geometrt/Factors,                                    rp '.=b 2              4              2                2
                              -5                                        2+  ln-rp L11 '=    1 64 1+4 a
0 a
0
                                                      -4 a
0 a
a rp L17 1
4 1-1- v 1-4
                                          '0 a
4 a
2
                                                        '0 '+(1+v) ln rp a
which gives,            L 11 =1.378        10            and                L 17 = 8.641.10 Moment Factors, M rb'.=-
DPavg a C8 which gives, 2
C9 f 2ab    (a  -r0 ) L r7                            Qb'a      2b
                                                                                                                -r0)
M,b =-8.373                and              Qb =31.18 Deflection from pressure/bending, 4
a'                                  avg a
ybq  'rb
                              ~
                                =
D
                                              'C2+Qb D
C3-D L11 which gives,                y bq =-1.937 10 Deflection from pressure /shear, 2
sa'vg .2a Ksa'3        2'In a
b 1+
rp a
                                                            '        2'I rp b
sq'G which gives,              K sa =-0.012                  and                  ysq      1796 10" Deflection from pressure          /hub stretch, P force'L (2 b force''(a              ) DPavg                            y stretctt
                                                                                            'abb 2E which gives,                P  f        = 661.191              and        y stre<ctt =-3.928 10 COMED PL                                            Valve ID: 2SWP'MOV66A                                                      page 2 EvaluationlNPswp66aaa.mcd
 
/ 0 Niagara Mohawk Power Corporation                                    NMP2                                                Page4of i3 NuclearEnginee ring                                      Calculahon Cont. Sheet                              Ato.t.AD403. Rev.01 Originatorloate  'D c ~>~>e        Q ~ I ~t      W  ~  f    Checkedoate yves
                                                                                      ~    +ii'><iqrt                  Disp. 01A Total Deflection due to pressure,                              y q:=y bq+ y sq+ y stretch which gives,          y q =-3.771 10 Additional Geometer Factors r .'=a 0'p 1+v ln + .
2                            2 1-v 1-      ro L3    '.= .
4a ro
                                  +1    ln +
a        ro 1        L9'=
a p
2 a
rp      4            a a            ro          a which gives,            L3 =0                  and          L9=0 Deflection from seat load bending,I                          w .'=1 y.b      .=
asw C2 rpC9 C8      b L9          p b
3
                                                                      +L3    whichgives,        ybw =-L83S      10 Deflection from seat load/shear, rp      rp Ksa .'=-1.2 a
In- b y    '.= Ksa tG a
which gives,          Ksa =-0.177 y sw    1'272'10 I
Deflection from seat load hub compression, L
ycompr  'b
                              -2na      2 E
which gives,                y compr =
Total Deflection from unit seat load, y w:=y bw+ysw+'ycompr                            which gives,          y w =-3.122 10 Equilibrium contact load distribution, yq w equilibrium
                                  'w              which gives,              equilibrium
                                                                                          = 12.081 yq =296.797 Load per seat=          2 n  a yw Pressure Locking Force, COMED PL                                          Valve ID: 2SWP MOV66A                                                page 3 EvaluationlNPswp66aaa.mcd
 
e Niagara Mohawk Power Corporation                            NMP2                                              Pages  ot+
NuclearEngineering Originator/Date  Q  ~  <~~~ lL,. ~      g lrgtyq Catoutaoon Cont. Sheet Cheotterjoate gvg y/rg/gg AlO.t-AD403. Rev. 01 Disp. 01A pres  lock:=  2na    '(it~os(8)-sin(8)).2 Vq Yw whichgives,    Fp,es lock=354.165 Piston Effect Force,                          Pu aun  ''=0 n>>
          "piston effect  '    'tem  '(  bonnet      atm which gives,    F piston effect  223.986
    'Reverse Piston Effect'orce, I
F een , [n'.=e (2 FOonnet        np      Oownj] ein(8) which gives,      F vert  452 088 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin, F tot  I:=F pres lock+ F po+ F vert- "pisto~effect which gives,,      F total = 9.814267 10    .
ACTUA TOFt CAPAGILlTYt Actuator Nodei /Slzet                                                                  = 8MB-00-1$
  &fotor Torque Output:                                                                  '=
TQm 14.74                ft- Ibs Gear Ratio:                                                                    OGR:=41.0 Application Factor:                                                              Af:=0.9 Pullout ENciencyt                                                                Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                  RV:= 0.8838 Torque Oufput:                TQout:=TQmRV OGRAf Eff                          TQout = 169.939          ft- Ibs Stem Factor;                                                                      Sf '= 0.016407 Tht ust Capat3llityt                    TQout THcap:=
                                        ~
THcap = 1.036 10          lbs Sf iVOTEr RV lS SQUARE /F ACTUATQR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LQCKtNG NETHQDQLOGK                                        KEI:='.20 Thrust Margin:= THcap- F >~.KEI Thrust Margin =-1.419 10          lbs ARy aot
 
== Conclusion:==
Open Thrust t0ergin is negative, therefore this valve and actuator                      are-~44~
overcome the theoretical pressure torking conditions evaluated.
COMED PL                                      Valve ID: 2SWP'MOV66A                                            page 4 EvaluationINPswp66aaa.mcd
 
0 Niagara Mohawk Power Corporation                                NMP2                                                    Page tc2ot  l3 Nuclear Engineering Originator/Date 422~>~y~    A    ~        g tgg(q y Catculation Cont. Sheet Checker/Date af/r4/4o A10.1.AD403. Rev. 01 Disp. 01A Valve ID no: 282t V!'MOVE:~A Re uired          0 enin      Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPIJTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),              P    .'= 108          Valve Bonnet pressure (psig), P bonnet              108 p
Downstream pressure (psig), P down                  0 Valve Disk Geometry:
hub radius,        b:= 1.25          mean seat radius,            a'.=1.88    averaae disk thickness,        t:=0.626 a x hub length,        L:=0.25            seat angle,          a  '.=10          e:=                e =0.087 2 180 Valve Disk Material Properties:                                                              e js  hair 'I pk ij)oje  tx modulus of elasticity,        E:=29400000              Poisson's Ratio, v '.=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          D stern .'=1.375      'tatic Unseating          Thrust,    F po'.=4056 (reference: Test        &#xb9; 8, 5/17/98)
Valve Factor        VF.'= I                      ( je/erence: NER-Bk0$ 0 )
CALCULATIONS:
cos(e)
Coefficient of friction between disk and seat,                It:=
0 1
VF sin(e)
It =1091    t referee::eft3 up+ down Average DP Across Disk,                  avg  'onnet                    2 gives,    DP ayg    54 Disk Stiffnes Constants, Et              nnd        G:=      E 12    1-v                              2(1+v) which gives, Geometry Factors, D = 6.605 10 C  2.'=-1 4
I-  b a
and 1+2      In a,
G = 1.131 10 b
C3  '.= b
                                                                                  '4a      b a
                                                                                                  +I    In a      b
                                                                                                              +  I a
C 8 '.=  1+v+(I 2
                                                        - v) ~    b a
2 C 9:=-      -  In  +              I 2
which gives,      C 2 = 0.049                  C 3 = 5.093 10 C 8 =0.805                  C 9 =0.241 COMED PL                                        Valve ID: 2SWP'MOV67A                                                  page      1 EvaluationlNPswp67aaa.mcd
 
II, Niagara Mohawk Power Corporation                                      NMP2                                                Page'7 ot At0.t-AD%03. Rev.
IP 01 Nuctear Engineering                                    leapCalcutation Cont. Sheet Originator/Date  Q ~,~    ~  4    ~/Vl              y            Checker/Date X4
                                                                                                  'I u] el~~
Disp. 01A Add/'tionat Geometr3/        Factors,'p'.=b 2              4              2              2 I+4 4                                      2y  In-
                ~
I          fp              rp              rp              fp 64          a              a                a              a          rp 4              2.
I      I-v              P              0 I+(I+v) In        a L17 4        4              a              a                            rp whichgives,            L11=4.48110                      and              L 17 =0.046 Moment Factors, M ~b '.=-
DPavg cg which gives, a
2 C9 2ab l
(a  - r 0 ) - L ~r                      ob:=    2b
                                                                                                      '"'(*-    0*)
M rb --13.186                and            Qb    42.593 Deflection from pressure/bending, a
a                    a              avg ybq:=Mrb            C2+Qb                C3-                  L11 D                    D              D which gives,                  yh    =-1.752      10 Deflection from pressure /shear, 2
                      '.3    2 a
In 1+
rp 2
                                                              ~
I 2  In-brp                        sa'vg    a Ksa                                                                                      t.o b              a which gives,              K sa =-0.078                  and              ysq =-2.09  10 Deflection from pressure          /hub stretch,
                                                                                              -P force L orce''(al2 -b        ) DPavg                          y stretch
                                                                                            'tb 2E which gives,                P force        334 525            and      y stretch =-2.897 10 COMED PL                                              Valve ID: 2SWP'MOV67A                                                  page 2 EvaiuationlNPswp67aaa.mcd
 
ll 0
18 lp
 
Niagara Mohawk Power Corporation                            NMP2                                                Page  ~ot t 3 Nuclear Engineering                                Catcutabon Cont. Sheet                            Ato.t.AD403. Rev. 0t Originaterlnate Qss~ lW~      g'~ /+      f< 0 IO)
CheokerrDate gad    N/err/W Disp. OtA Total Deflection due to pressure,                        yq  '=y bq+ y sq+ y stretch hfch gives          yq =-4.131      10 Additional Geometry Factors                  rp.'=a L3'.=  rp 4a ro a
2
                                +1  ln + -1 a
ro ro a
2 L 9:= .
a ro I+v 2
ln +
rp a      I-v 1-4          a 0
2 which gives,          L3 =0                and          L9=0 I
Deflection from seat load bending,                      we  1 y'bw awC2p9 D      C8      b Lg rp C3 b
                                                              +L3, evhichgivss            y bw =-1.465 10 Deflection from seat load shear, I fp      rp Ksa .'=-1.2 a
ln- b y',= Ksa        a tG which gives,          Ksa =-0.49 y sw =-1.301 10 I
Deflection from seat load hub compression, L
                        ,'= -2na    2 which gives,                          1  023    0 y compr                                                      compr            1 nb      E Total Deflection from unit seat load, y w:=ybw+ysw+ycompr                        which gives,          y w =-2.868 10 Equilibrium contact load distribution, w equilibrium    'hich yq yw giv          w equilibrium  14'406 yq =170.165 Load per seat=        2 n a yw Pressure Locking Force, COMED PL                                      Valve ID: 2SWP MOV67A                                              page 3 EvaiuationlNPswp67aaa.mcd
 
tl NMP2                                                Page Iof 17 Niagara Mohawk Power Corporation                                                                                      At0.t-AD403. Rev. Ot Nuclear Engineering                                                Calculation Cont. Sheet ortginatorroate  % +>~ 'to A.                    ~/~(ry (yq            checkerroate  ~
                                                                                                    /vJ  e/~/~~
Disp. ptA Yq F pres Ioc k'.=                  2tt a      (It cos(e)-sin(e))        2      which gives,    F pres lock w
Piston Effect Force,                                          P:=0 aun
                                                        '(/                                                            =
2 piston    effect''tem                            bonnet      atm            wl Ich gives,  Fpistpn effect 160.368
    'Reverse Piston Effect'orce, F vert '.a                    ~
2 P bonnet up      gown      sin(e)        which gives,      vert  04 Total Force Re uired to Overcome Pressure Lockin, F total:=F pres lock+ F pp+ F vert- F pistpn effec which gives,          F to~ = 4.340478 10 ACTLrAWR CAPAGILITV'cfuetor IHodel /'ize:                                                                              = SM8-000-5 Motor Torque Output:                                                                                TQm ,'=5              ft- lbs Gear Ratio:                                                                                        OGR:=57.0 Application Factor:                                                                                  Af:=0.9              /
Pullout Efficiency."                                                                                Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                                    RV l=0.8816 Torque Output:                              TQout:= TQm RV OGR Af Eff                            TQout = 79.743          ft- Ibs 8temF acfor:                                                                                        Sf:=0.014263 Thrust Capatv7ltrrr:
THcap  '.=TQout Sf                                  THcap = 5.591 10        Ibs ItIOT'F; RtrIG SQUARE                        IF ACTLIATORIS AC.
FWHAeCEO PRESSURE LOCIr,'AVO urETHOaoLOOI"                                                        KEI:= 1.20 Thrust Margin'.=THcaP- Ftot I KEI Thrust Margin = 382.299            lbs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Nerain is Positive. fherefore this valve and actuator are Iilrely fo overcome the theoretical pressure locking conrIIBons evaluated.
COMED PL                                                      Valve ID: 2SWP'MOV67A                                              page 4 EvaluationlNPswp67aaa.mcd
 
Niagara Mohawk Power Corporation                              NMP2                                                      PagelOol  \g N trotear Engineering                                Catoulation Cont. Sheet                                At0.t.AD403. Rev. 01 ohginalorloate    Q  ~l~ j'e Ar ~/Vlcglp f              checkerroate
                                                                                  +tIcrI Disp.otA re /r 9/Orr Valve ID no: BSSVP >;"Ot/6TB Re uired          0 enin      Force Deternmination under Pressure Lockin Conditions COMED Method DESIGN INPUTS:
Design Basis Conditions at time of Pressure Locking Event:
Upstream pressure (psig),            P p.'= 10S        Valve Bonnet pressure (psig), P bonn<<              .'= 10S Downstream pressure (psig), P down                0 Valve Disk Geometry:
hubradius,          b:=1.25          meanseatradius,              a .'=1.88  averaae disk thickness,            t:=0.626 hub length,        L:=0.25          seat angle,          ct '.= 10          e:= a rt 2 180 e =0.087 Valve Disk Material Properties:                                                            e is h tir di:-'..;tngie a modulus of elasticity,          E:=29400000            Poisson's Ratio, v '.=0.3 Other Valve Parameters:
Valve Stem Diameter,          Dstcm.'=1.375        Static Unseating Thrust,          F~.'=2444 (reference: Test          &#xb9; 13, 5/26/9B)
Valve Factor          VF .'= I                I reference:      NER-2'-Ot0)
CALCULATIONS:
cos(e)
Coefficient of friction between disk and seat,              p, .'=
I VF sin(e)
It =1.091    ("eference ="6; up+ down Average DP Across Disk,                  avg  'onnet                    2 gives,      DP avg =54 Disk Stiffnes Constants,                    Et              and        G:=      E 12  I-v                              2/1+ v) which gives, Geometry Factors, D =6.605 10 C 2'.=-
I 4
I-  b a
                                                  ~
and I+2 In    a, G =1.131 10 b
C3.'=
                                                                                '4a b
b a
                                                                                                  +I    ln a
b
                                                                                                              +  I a
b CS:=-
2
                                          '+'+('-')            b a
C9 a
                                                                                  '=-b I+v ln 2
a b
                                                                                                          +
I-v 4
I b
a which gives,        C 2 =0.049              C3 =5.093        10 C 8 =0.805              C 9 =0.241 COMED PL                                      Valve ID: 2SWP'MOV678                                                      page    1 EvaluationlNPswp67baa.mcd
 
Niagara Mohawk Power Cofgoration                                      NMP2                                                Pagetiof  1 2h Caioulation Cont Sheet                              A10.1.AO403, Rev. 01 Nooiear Engineering o 'creere roar af cr      re A      ~err(<+(rr                    ceeee rcce                                              Disp.01A gute vb~)~o Additional Geometry'actors,                                      rp:-"b 2                4              2              2 I
64 1~4 1'p a
5 rp  fp a
4 a
2+    In-fp a          rp L17 4
I  I-  I-
                          ]  y 4'
fp 4
fp a
2 I+(I+y) ln        a t'p which gives,            L11 =4481.10
                                                                'nd                        L 17 =0.046 Moment Factors, M fb:-"-
DP avg a C8 2
                                    ~  .C9 2'a'b a  rp        -L17                    oh:=      2b
                                                                                                        '"'('-  0')
which gives, M rb "13.186              and            Qb =42593 Deflection from pressureNending, 4
ybq:=Mrb D,
a' C2+Qb D
C3-        avg D
a L 11 which gives,                  y bq =-1.752 10 Deflection from pressure        Ishear, 2                                                      2 Km'DP avg K:=-0.3 sa      '  2 In    Iy a
I  In-b rp    ~
2 fp ysq
                                                                                                  '=
a which gives,                K sa =-0.078                  and                ysq =-2.09 10 Deflection from pressure        /hub stretch, ecerch    't    force' b  .2E which gives.                p            = 334.525            and        y stretch =
COMED PL                                            Valve ID: 2SWP'MOV67B                                                  page 2 EvaluationlNPswp67baa.mcd
 
h I
0
 
Niagara Mohawk Power Corporation                                NMP2                                                  Page 12ot  1 g
Nuctear Engineering                                    Cahuiation Cont. Sheet                                A10.1.AD403, Rev. 01 Ottgnator/DateWsem>>qual
                                ~ (tt,        gg9itrpy      Checker/Date pe        lr/ 19 /gQ Disp.ot A Total Deflection due to pressure,                            yq 'bq+ysq+ystretch which gives,            y q =-4.131 10 Additional Geometry Factors                          .'=a rp L 3 .'"
4a
                          'o a
2
                                +1      ln '+
a rp
                                                    'o -1 a
2 L9  '= .
1' a
1+v 2
ln a
rp
                                                                                                      +
1 4
v 1-  rp a
2 which gives,                L3 =0                and            L9 =0 I
Deflection from seat load bending,                          w .'=1 ybw.=-
s w D
C3 Cs rccg -Lg  b r~C3 b
s.L3 whichgives,              y bw =-1.465 10 Deflection from seat load shear, I I
ro      ro Ksa .'=-1.2 a
In-  b ysw'sa          a tG which gives,          Ksa =-0.49 ysw =-1.301      10 Deflection from seat load /hub compression, L
2'tt 'a 2 y compr
                        'tb          E which gives,                  cpm P r  1 023 10 Total Deflection from unit seat load, yw'bw+ysw+ycompr                                which gives,            yw      2'868'10 Equilibrium contact load distribution, yq equilibrium  'w                which gives,              equilibrium Load per seat=
yq =
2 tt a        170.165 yw Pressure Locking Force, COMED PL                                        Valve ID: 2SWP'MOV67B                                                  page 3 EvaluatlonlNPswp67baa.rncd
 
Niagara Mohawk Power Corporation                          NMP2                                                Pager 9of At0.t.AD403. Rev. 01 l3 Nuctear Engineering                              Calculation Cont. Sheet Ortgtnatorlnate Qep~~g      >  4  ~4lj PbP            Checker/Dale XV4 Vlr~l~z Disp.ot A F pres lock      2 rt a Yq W
(p, cos(8 ) sin(0 ) ) 2        which gives,    F pres lock =    "
Piston Effect Force,                          Pan:=0 effect''tem 2 '(/p bonnet          atm which gives,    F piston effect = 160.368 piston
    'Reverse Piston Effect'orce, F      , I en'.=[n  s (2 p bonnet      np- psronss}] sin(8)            which gives,      F ert = 104.517 Total Force Re uired o Overcome Pressure Lockin, F total:= F pres lock+'  po+ F vert- F piston effec which gives,      F  <<~ =2.728478        10 ACTUATOR CAPABILITYr Actuator Nodel Size:  I                                                                = Sl'f8-000-5
                                                                                        '=5              ft- lbs Motor Torrfue Output;                                                            TQm Gear Ratio:                                                                      OGR:=57.0 Application Factor:                                                              Af '=0.9 Pullout Efficiency:                                                              Eff:=0.4 Reduced Voltage:                                                                  RV:= 0.8825 Torque Output;                TQout:= TQm RV OGR AfEff                          TQout = 79.906          ft- Ibs Stern Factor:                                                                    Sf:= 0.014263 Tlu ust CapBbflityr                    TQout THcap'.=                                      THcap = 5.602 10 3
Ibs Sf NOTE: RV IS SQUARE IF ACTUATOR IS AC.
ENHANCED PRESSURE LOC/C NG METHODOLOGY:                                    ,
KEI:>> 1.20 Thrust Margin '=THcap- F to~ KEI Thrust Margin =2.328 10          lbs
 
== Conclusion:==
Open Thrust Margin ls posftivep therefore this valve and actuator are likely to overcome the theoretical pressure locking conditions evaluated.
COMED PL                                    Valve ID: 2SWP'MOV67B                                              page 4 EvaluationlNPswp67baa.mcd
 
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Latest revision as of 11:11, 6 January 2025

Rev 1 to A10.1-AD-003, Pressure Locking Evaluation of Movs
ML18040A362
Person / Time
Site: Nine Mile Point Constellation icon.png
Issue date: 10/21/1997
From: Cruz D
NIAGARA MOHAWK POWER CORP.
To:
Shared Package
ML17059C644 List:
References
A10.1-AD-003, A10.1-AD-003-R01, A10.1-AD-3, A10.1-AD-3-R1, NUDOCS 9904300086
Download: ML18040A362 (305)


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