Что такое гцна в реакторе
Главный циркуляционный насосный агрегат
Главные циркуляционные насосные агрегаты (ГЦНА) – важная и неотъемлемая часть реакторной установки: они обеспечивают интенсивную циркуляцию теплоносителя в первом контуре реактора. От надежной и бесперебойной работы ГЦНА напрямую зависит безопасность любой АЭС.
«Центральное конструкторское бюро машиностроения» является единственным разработчиком и изготовителем главных циркуляционных насосов для водо-водяных реакторов (ВВЭР) российского производства. Многолетний опыт инженеров, проектировщиков и испытателей ЦКБМ позволяет создавать насосные агрегаты, отвечающие мировым стандартам атомной отрасли. Циркуляционные насосы ЦКБМ успешно применяются на станциях в России и за рубежом. Конструкция ГЦНА постоянно совершенствуется, что положительно сказывается на эффективности реакторных установок АЭС.
Циркуляционные насосы третьего поколения: ГЦНА-1391 и ГЦНА-1713
При разработке использовались проверенные в длительной эксплуатации ГЦН-195 технические решения, а также ряд новых решений, которые обеспечивают соответствие требованиям, предъявляемым к основному оборудованию АЭС третьего поколения. В частности, были применены сферический корпус проточной части насоса, водяное охлаждение и смазка радиально-опорного и осевого подшипников насоса, что позволило отказаться от разветвленной маслосистемы в реакторном отделении и перейти на индивидуальную систему смазки подшипников электродвигателя, установленную непосредственно на ГЦНА.
Циркуляционные насосы четвертого поколения: ГЦНА-1753
Особенностью конструкции ГЦНА- 1753 является переход к единому валу: замена соединения валов выемной части и электродвигателя с использованием гибкой муфты на жесткое соединение муфтой. Это позволило отказаться от использования раздельных радиально-опорных подшипников для двигателя и выемной части и перейти к конструкции с единым радиально-опорным подшипником, расположенным в электродвигателе. Также был осуществлен полный переход на смазывание и охлаждение подшипников водой, что позволило отказаться от маслосистемы, а следовательно – повысить пожаробезопасность реакторной установки.
Главные циркуляционные насосы
Главные циркуляционные насосы предназначены для отвода тепла от активной зоны реактора и передачи его воде второго контура в барабанах-сепараторах (одноконтурные АЭС с реактором РБМК) и в парогенераторах (двухконтурные АЭС с реакторами ВВЭР). В качестве ГЦН на АЭС с водным теплоносителем применяются насосы с уплотнением вала и выносным электродвигателем. На рис. 2.2 представлена конструкция главного циркуляционного насосного агрегата вертикального исполнения для двухконтурной АЭС с реакторами типа ВВЭР [2, 3]. Электродвигатель 4 расположен над насосом 1 на цилиндрической раме 2. Роторы насоса и электродвигателя соединены зубчатой муфтой 3. Агрегат комплектуется внешней системой подачи воды на нижний опорный подшипник и на уплотнение вала насоса, а также индивидуальной маслоустановкой для опорно-упорных подшипников роторов насоса и электродвигателя.
Насос консольный, одноступенчатый (рис. 2.3). Проточная часть состоит из подвода, выполненного в виде 90°-ного колена (на рисунке не показан) и прямолинейного участка 1, рабочего колеса 2 одностороннего входа, консольно расположенного на валу 5, и направляющего аппарата 3, состоящего из нескольких частей и крепящегося к сферическому корпусу 4 насоса.
Рис. 2.2. Главный циркуляционный насосный агрегат двухконтурной АЭС с реактором ВВЭР-1000
Рис. 2.3. ГЦН двухконтурной АЭС с реактором ВВЭР-1000
В верхней части корпуса устанавливается крышка 6, в которой размещается система уплотнения 7 вала и нижний опорный подшипник 10. Система уплотнения вала 7 насоса состоит из нескольких ступеней механических торцовых уплотнений, к которым от внешней системы подается чистая холодная запирающая вода с давлением, превышающим давление теплоносителя первого контура.
Опоры ротора насоса — подшипники скольжения. Нижний опорный гидродинамический подшипник 10 работает на холодном теплоносителе. Верхний опорно-упорный гидродинамический подшипник 8 работает на масле от индивидуальной маслоустановки.
Между опорно-упорным подшипником и системой уплотнения вала расположена жесткая соединительная муфта 9 с проставкой, позволяющей производить замену узла уплотнения без демонтажа электродвигателя. Насос лапами 11 опирается на фундамент через подвижные шаровые опоры, обеспечивающие перемещение насоса при температурных изменениях размеров трубопроводов в процессе разогрева и расхолаживания.
В качестве ГЦН одноконтурных АЭС с реакторами типа РБМК-1000 и РБМК-1500 используются вертикальные насосы ЦВН-8 (рис. 2.4). Электродвигатель 4 насоса 1 крепится на цилиндрической раме 3. Роторы электродвигателя и насоса соединены эластичной муфтой 2 [3]. Насос ЦВН-8 комплектуется внешними системами разгрузки ротора насоса от осевых сил, питания гидростатического подшипника насоса и уплотнения вала, а также индивидуальной маслоустановкой для опорно-упорных подшипников роторов насоса и электродвигателя.
Насос консольный, одноступенчатый (рис. 2.5). Проточная часть насоса состоит из прямолинейного конфузорного подвода 1, центробежного рабочего колеса 4 с односторонним входом, направляющего аппарата 3, крепящегося к крышке 5, и корпуса 2 насоса с входным и напорным патрубками. Крышка насоса крепится к корпусу нажимным фланцем 7 и уплотняется прокладкой 6 трапецеидальной формы. В горловине 10 крышки располагается нижний гидростатический подшипник 8 вала 9 насоса, работающий на теплоносителе. Уплотнение 11 вала насоса — двойное торцовое механическое с подачей к нему запирающей чистой холодной воды с давлением, превышающим давление в контуре. Верхний опорно-упорный подшипник 12 ротора насоса работает на масле от индивидуальной маслоустановки. Опорный подшипник втулочного типа, а упорный — сегментный, типа «Кингсбери».
бетонном перекрытии выполняется таким образом, что корпус с напорным и входным патрубками расположен ниже перекрытия. Насос опирается на фундаментную раму 14 и крепится к ней нажимным кольцом 13.
Основные параметры ГЦН АЭС с водным теплоносителем приведены в табл. 2.3.
главный циркуляционный насосный агрегат
Формула изобретения
Главный циркуляционный насосный агрегат преимущественно для энергоблоков с легководным теплоносителем атомных электростанций, содержащий вертикальный лопастной одноступенчатый консольный насос с нижним расположением рабочего колеса, систему охлаждения и смазки нижнего радиального подшипника скольжения, размещенного на валу насоса над рабочим колесом, перекачиваемой водой, а также систему запирающей воды для узла уплотнения вала насоса, размещенного над указанным подшипником, выполненные с возможностью отбора воды из напорной части насоса через указанную систему охлаждения и смазки в систему запирающей воды при отказе источника подачи воды в систему запирающей воды, предназначенного для нормальных условий работы энергоблока, причем узел уплотнения вала насоса выполнен в виде многоступенчатого блока торцовых уплотнений с внешним байпасированием средних ступеней и с установкой в каждом байпасе дросселирующего устройства, а доохладитель запирающей воды, охлаждаемый водой промежуточного контура системы технического водоснабжения энергоблока, выполнен в виде поверхностного рекуперативного теплообменника, отличающийся тем, что последовательно с каждым из дросселирующих устройств установлена запорная арматура, выполненная с возможностью полного закрытия одновременно с запорной арматурой на трубопроводе слива организованных протечек из узла уплотнения вала насоса, а доохладитель запирающей воды выполнен и поднят над узлом уплотнения вала насоса с возможностью обеспечения устойчивого истечения запирающей воды под действием силы тяжести из этого доохладителя в полость узла уплотнения вала насоса.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к энергомашиностроению, областью его применения являются лопастные насосы с механическим уплотнением вала, входящие в состав главных циркуляционных насосных агрегатов (ГЦНА) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) с легководным теплоносителем, которые предназначены преимущественно для энергоблоков атомных электростанций (АЭС). Как известно, ЯЭУ, в которых в качестве теплоносителя используют обычную (легкую) воду, преобладают в современной мировой ядерной энергетике.
На АЭС в качестве ГЦН широко применяют лопастные насосы с механическим уплотнением вращающегося вала. Такой ГЦН, как правило, представляет собой вертикальный одноступенчатый консольный насос с нижним расположением рабочего колеса. Ближайшей к последнему опорой вала насоса служит нижний радиальный подшипник (НРП) скольжения, для охлаждения и смазки которого используют перекачиваемую воду. Для предотвращения выхода теплоносителя из первого контура вдоль вала насоса выше НРП устанавливают узел уплотнения вала, образованный из ряда ступеней, которые могут быть, в частности, выполнены в виде торцовых уплотнений. В узел уплотнения для охлаждения и смазки его элементов (питания уплотнения) подают воду, по традиции называемую запирающей (буферной, затворной). Из полости узла уплотнения запирающую воду (после последовательного прохождения ею основных ступеней) отводят по трубопроводу слива организованных протечек в соответствующую систему энергоблока. Некоторая часть запирающей воды через верхнюю (концевую, атмосферную) ступень уходит свободным сливом за пределы насоса.
Вода в систему запирающей воды (при нормальной работе энергоблока) поступает из деаэратора подпитки системы байпасной очистки теплоносителя первого контура. На случай отказа этого (основного) источника система запирающей воды выполнена с возможностью отбора воды с напора ГЦН через автономный контур. Для этого автономный контур и вход запирающей воды в доохладитель связаны перепускным устройством, включающим нормально закрытый обратный клапан, препятствующий в его нормальном положении перетечкам из автономного контура в систему запирающей воды. Если подача воды из деаэратора подпитки прекращена, а отвод запирающей воды в систему организованных протечек продолжается, то вследствие снижения давления в системе запирающей воды воздействие со стороны последней на обратный клапан уменьшается. После открытия обратного клапана вода из автономного контура поступает в узел уплотнения для охлаждения и смазки его элементов.
Узел уплотнения вала ГЦН-195 выполнен в виде блока из четырех одинаковых ступеней торцовых уплотнений с внешним байпасированием двух средних (первой и второй основных) ступеней [там же, с.71, 72 (рис.4.6)]. Уплотнительную поверхность в каждом из торцовых уплотнений образует пара колец из силицированного графита. Вторичные уплотнения (по корпусным деталям) выполнены в виде резиновых колец. Изготовленные попарно уплотнительные кольца из силицированного графита, предназначенные для установки на ГЦН, отбирают, в частности, по величине протечки при заданном перепаде давления (например, не более 50 л/ч при перепаде 18 МПа). Запирающую воду подают в полость между разделительной (нижней) и первой основной ступенями. Снижение давления (дросселирование) до атмосферного происходит при течении запирающей воды через выносные дроссели, установленные на байпасах первой и второй основных ступеней уплотнения.
Недостатком этого ГЦНА (в ситуации полного обесточивания энергоблока, а также при ежегодных гидравлических испытаниях реакторной установки) является неизбежность (из-за наличия байпасов) поступления воды с полным давлением первого контура в полость узла уплотнения перед концевой ступенью, которая остается единственным барьером, разделяющим теплоноситель первого контура и окружающее ГЦН пространство. В ситуации полного обесточивания энергоблока из-за высокой температуры теплоносителя первого контура металл корпуса узла уплотнения интенсивно прогревается, в результате чего вторичные уплотнения (из резины) могут не сохранить работоспособность в течение требуемого времени. При гидравлических испытаниях концевая ступень воспринимает большие изгибающие усилия, возникающие вследствие воздействия на нее давления, используемого для гидравлических испытаний, с одной стороны, и атмосферного давления, с другой, которые приводят к уменьшению площади контакта и увеличению зазора между кольцами из силицированного графита. Увеличение вследствие этого протечки воды через концевую ступень ведет к размыву контактных поверхностей, что при последующей работе в номинальном режиме вызывает более интенсивный прогрев элементов узла уплотнения, снижение долговечности его вторичных уплотнений (из резины) и увеличение утечки теплоносителя первого контура. Таким образом надежность ГЦНА типа ГЦН-195 ограничена наличием единственного барьера на возможном пути утечки теплоносителя первого контура через узел уплотнения вала остановленного ГЦН за его пределы, а также последствиями воздействия высокого перепада давления на концевую ступень узла уплотнения (при гидравлических испытаниях реакторной установки) и отказами вторичных уплотнений из резины узла уплотнения (в случае полного обесточивания энергоблока).
во-первых, увеличение числа последовательных равноценных барьеров на возможном пути утечки теплоносителя первого контура через узел уплотнения вала за пределы насоса,
во-вторых, снижение скорости прогрева узла уплотнения вала,
в-третьих, исключение необходимости снабжения насоса стояночным (аварийным) уплотнением в виде отдельного узла.
Кроме того, изобретение обеспечивает возможность проведения диагностики узла уплотнения вала непосредственно на энергоблоке АЭС.
В качестве решения задачи предлагается главный циркуляционный насосный агрегат, преимущественно для энергоблоков с легководным теплоносителем атомных электростанций, содержащий вертикальный лопастной одноступенчатый консольный насос с нижним расположением рабочего колеса,
систему охлаждения и смазки нижнего радиального подшипника скольжения, размещенного на валу насоса над рабочим колесом, перекачиваемой водой, а также систему запирающей воды для узла уплотнения вала насоса, размещенного над указанным подшипником,
выполненные с возможностью отбора воды из напорной части насоса через первую из двух указанных систем во вторую при отказе источника подачи воды во вторую систему, предназначенного для нормальных условий работы энергоблока,
причем узел уплотнения вала выполнен в виде многоступенчатого блока торцовых уплотнений с внешним байпасированием средних ступеней и с установкой в каждом байпасе дросселирующего устройства,
а доохладитель запирающей воды, охлаждаемый водой промежуточного контура системы технического водоснабжения энергоблока, выполнен в виде поверхностного рекуперативного теплообменника,
который отличается от прототипа тем, что
последовательно с каждым из дросселирующих устройств установлена запорная арматура, выполненная с возможностью полного закрытия одновременно с запорной арматурой на трубопроводе слива организованных протечек из узла уплотнения вала,
а доохладитель запирающей воды выполнен и поднят над узлом уплотнения вала с возможностью обеспечения устойчивого истечения запирающей воды под действием силы тяжести из доохладителя в полость узла уплотнения вала.
На чертеже изображена схема системы запирающей воды для узла уплотнения вала насоса (в частном выполнении) и системы охлаждения и смазки НРП.
ГЦНА включает вал 1 насоса, на котором установлено рабочее колесо 2. Напорная часть насоса связана с автономным контуром 3 (системой охлаждения и смазки НРП 4 скольжения), расположенными между ними внутри насоса гидравлическими лабиринтами (в масштабе чертежа элементы последних не выделены).
Система запирающей воды для узла уплотнения 5 вала 1 включает входной трубопровод 14, доохладитель 15, подводящий трубопровод 16 и трубопровод слива организованных протечек с запорной арматурой 17. Входной трубопровод 14 соединен с источником подачи воды в систему запирающей воды, предназначенным для нормальных условий работы энергоблока (например, с системой байпасной очистки первого контура, элементы которой на чертеже не показаны). Запирающую воду после доохладителя 15 по подводящему трубопроводу 16 подают в полость узла уплотнения 5 между разделительной 6 и первой основной 7 ступенями. Запорные арматуры 11 и 13 выполнены с возможностью закрытия одновременно с запорной арматурой 17.
Доохладитель 15 выполнен в виде поверхностного рекуперативного теплообменника, охлаждаемого водой промежуточного контура энергоблока (элементы этого контура на чертеже не показаны) с возможностью устойчивого истечения из него запирающей воды в узел уплотнения 5 под действием силы тяжести. Для обеспечения этого доохладитель 15 выполнен с минимальным, по возможности, гидравлическим сопротивлением по запирающей воде и без подъемных участков (по направлению ее течения к узлу уплотнения 5), а установлен с превышением над узлом уплотнения 5 (например, на 10 м). В частности, теплообменная поверхность доохладителя 15 может быть составлена из лежащих в вертикальной плоскости U-образных теплообменных трубок с двумя горизонтальными прямолинейными участками. При этом подводящий трубопровод 16 целесообразно выполнить так, чтобы его самой высокой точкой являлся выход запирающей воды из доохладителя 15.
Перепускное устройство 18 между автономным контуром 3 и входным трубопроводом 14 системы запирающей воды может быть выполнено в виде, например, трубопровода, снабженного нормально закрытым обратным клапаном, который в своем нормальном положении препятствует отводу воды из автономного контура в систему запирающей воды.
В режиме гидравлических испытаний реакторной установки и в ситуации полного обесточивания энергоблока вспомогательные системы данного ГЦНА функционируют следующим образом (приводимые числовые величины характерны для эксплуатации ВВЭР-1000).
При гидравлических испытаниях энергоблока останавливают все ГЦНА данного энергоблока и закрывают всю арматуру, через которую возможен выход воды первого контура за пределы насоса, в том числе запорную арматуру 17 на трубопроводе слива организованных протечек. Прекращают подачу воды через входной трубопровод 14 в доохладитель 15. Запорные арматуры 11 и 13 на соответствующих байпасах узла уплотнения 5 закрывают одновременно с запорной арматурой 17. В первом контуре устанавливают давление 3,5 МПа и температуру не выше 45°C. Введя ГЦНА в работу, разогревают первый контур до температуры 120°C (при этом вода в доохладителе 15 и в подводящем трубопроводе 16 сохраняет первоначальные параметры, соответствующие началу работы насоса на низком давлении для разогрева первого контура). После остановки ГЦНА поднимают (с помощью подпиточных насосов) давление в первом контуре до 25 МПа, при этом вследствие открытия перепускного устройства 18 давление в полости узла уплотнения 5 между разделительной 6 и первой основной 7 ступенями также поднимается до 25 МПа. Но на возможном пути утечки теплоносителя первого контура через узел уплотнения 5 остановленного насоса за его пределы остаются три последовательных равноценных барьера: первая 7 и вторая 8 основные, а также концевая 9 ступени торцовых уплотнений. Возникновение утечки теплоносителя первого контура возможно только в результате последовательного отказа этих трех ступеней. При отсутствии же запорных арматур 11 и 13 за счет гидравлической связи по байпасам давление воды перед концевой ступенью 9 сравнялось бы с давлением первого контура, а концевая ступень 9 была бы единственным барьером.
В ситуации полного обесточивания энергоблока прекращается, в частности, электроснабжение приводящих ЭД ГЦН и все ГЦНА останавливаются, при этом вода в первом контуре сохраняет рабочие параметры (температура
300°C и давление 15,6 МПа). После завершения выбега ГЦНА закрывают запорную арматуру 17 на трубопроводе слива организованных протечек (такая возможность обеспечена подключением этой арматуры к источнику аварийного, «надежного», электропитания). Запорные арматуры 11 и 13 на соответствующих байпасах узла уплотнения 5 закрывают одновременно с запорной арматурой 17. При обесточивании энергоблока прекращается подача воды через входной трубопровод 14 в доохладитель 15, давление запирающей воды в узле уплотнения 5 из-за продолжающегося отвода запирающей воды в систему организованных протечек снижается и перепускное устройство 18 открывается. Вследствие этого за время выбега ГЦНА давление в полости узла уплотнения 5 между разделительной 6 и первой основной 7 ступенями поднимается до уровня давления в первом контуре. Как и в режиме гидравлических испытаний, на возможном пути утечки теплоносителя первого контура остаются три последовательных равноценных барьера в виде трех одинаковых ступеней торцовых уплотнений.
В отличие от гидравлических испытаний при полном обесточивании энергоблока вследствие высокой температуры теплоносителя первого контура значительный тепловой поток идет на корпус узла уплотнения 5 по валу 1 насоса, а также через его корпус (последний на чертеже не показан). Но запирающую воду, протекающую через зазоры между уплотнительными кольцами из силицированного графита первой 7 и второй 8 основных и концевой 9 ступеней торцовых уплотнений и уходящую свободным сливом за пределы насоса, замещает холодная вода, поступающая (под действием силы тяжести) из доохладителя 15 по подводящему трубопроводу 16 в полость между разделительной 6 и первой основной 7 ступенями. Такое охлаждение уменьшает скорость прогрева элементов узла уплотнения 5 и обеспечивает, как показали испытания, увеличение времени прогрева запирающей воды в полости последнего до температуры, при которой еще сохраняется структура вторичных уплотнений из резины (например, 180°С), до нескольких десятков часов. Таким образом, обеспечение основным узлом уплотнения 5 вала 1 основных функций стояночного (аварийного) уплотнения исключают необходимость выполнения последнего в виде отдельного узла насоса.
Измеряя давление запирающей воды в полости между первой 7 и второй 8 основными ступенями узла уплотнения 5 в режиме стоянки ГЦНА, по величине этого давления и изменению его во времени получают представление о герметичности первой ступени 7, что позволяет прогнозировать необходимость и планировать объем предстоящего ремонта узла уплотнения 5 насоса этого ГЦНА.
ЦКБМ разработает новый ГЦНА для реакторов со свинцовым теплоносителем
«Центральное конструкторское бюро машиностроения» с 2012 года принимает участие в проекте по созданию опытно-демонстрационного реактора на быстрых нейтронах «БРЕСТ-ОД-300» в части разработки главных циркуляционных насосов первого контура. В реакторе мощностью 300 МВт в качестве теплоносителя применяется расплав свинца с номинальной температурой 420 ‘С. Компоновка блока реакторной установки предусматривает применение четырех вертикальных агрегатов с насосами погружного типа.
Реактор «БРЕСТ-ОД-300» станет частью проекта «Прорыв» по осуществлению замкнутого топливного цикла, который позволит выполнять регенерацию отработавшего ядерного топлива для его повторного многократного использования. В 2016 году ЦКБМ спроектировало и поставило в АО «СХК» одну из технологических линий фабрикации топлива для реакторов на быстрых нейтронах.
Научный портал «Атомная энергия 2.0“ – это открытое к сотрудничеству прогрессивное цифровое СМИ с элементами управления знаниями и ценностного лидерства, ставящее своей целью решение главной проблемы фундаментальной системообразующей атомной отрасли – образования и общения широкой общественности и специалистов об инновационном развитии экологически устойчивых и полезных ядерных и радиационных наук и технологий в России и за рубежом. Мы предлагаем Вашей организации стать одним из партнеров нашего проекта и получить комплексный пакет уникальных рекламных услуг.
Развитие конструкций ГЦН для АЭС с реакторами ВВЭР
Выводы.
Система КИП и А ГЦНА-1391.
Контроль протечек главного разъема ГЦНА.
Система воды отмывки бора с концевой ступени уплотнения ГЦНА.
Система воды промежуточного контура.
Система смазки электродвигателя ГЦНА.
Система смазки и охлаждения радиально-осевого подшипника.
Система подачи запирающей воды в уплотнения ГЦНА.
Система воды автономного контура.
Электродвигатель ГЦНА-1391.
Торсионная муфта.
Выемная часть.
Сферический корпус.
Проставки и опорное устройство.
Развитие конструкций ГЦН для АЭС с реакторами ВВЭР.
Учебно-тематический план
№ | тема | Всего в трудоемкости | В том числе аудиторных | Сам. раб. | |
всего | лекций | семин. | лабор. | ||
1. | Понятие, задачи и источники уголовно-исполнительного права РФ | — | |||
2. | Историко-правовые аспекты развития российской пенитенциарной системы | — | — | — | — |
3. | Международные стандарты в пенитенциарной сфере | — | — | — | — |
4. | Учреждения и органы, исполняющие уголовные наказания | — | |||
5. | Правовое положение лиц, отбывающих уголовное наказание | — | — | ||
6. | Исполнение наказания в виде лишения свободы | — | — | ||
7. | Режим в исправительных учреждениях | — | — | ||
8. | Исправление осужденного, как цель работы уголовно-исполнительной системы | — | — | — | — |
9. | Места содержания под стражей лиц, подозреваемых и обвиняемых в совершении преступлений | — | — | — | — |
10. | Исполнение наказаний, не связанных с изоляцией осужденного от общества | — | — | — | — |
11. | Исполнение уголовных наказаний в отношении осужденных военнослужащих | — | — | — | — |
12. | Исполнение смертной казни | — | — | — | — |
13. | Освобождение от отбывания наказания | — | — | — | — |
14. | Применение принудительных мер медицинского характера и принудительных мер воспитательного воздействия | — | — | — | |
ВСЕГО: | — |
2 Назначение и основные технические характеристики ГЦНА – 1391 и сравнение его с ГЦН – 195 М.
3 Конструкция основных составных частей ГЦНА-1391 и сравнение их с прототипом ГЦН – 195 М.
3.6 Вспомогательные системы ГЦНА – 1391.
ГЦН ® реактор ® парогенератор ® ГЦН.
Надежность эксплуатации реакторной установки, ее работоспособность в нормальных и переходных режимах зависят от наличия циркуляции теплоносителя в первом контуре, т.е. от работоспособности ГЦН. Основным эксплуатационным требованием, предъявляемым к ГЦН, является высокая ресурсная надежность. ГЦН должны надежно и устойчиво работать при параметрах окружающей среды, характерных для мест их расположения, без всякого вмешательства обслуживающего персонала в течение длительного времени, равного, по меньшей мере, периоду между плановыми предупредительными ремонтами энергоблока.
Радиоактивность теплоносителя, загрязнение внутренних поверхностей активными продуктами коррозии, размещение в защитных боксах под гермооболочкой практически исключают возможность ремонта ГЦН с заходом персонала в помещение. В связи с этим предъявляется требование обеспечения замены элементов проточной части и отдельных узлов ходовой части без резки циркуляционных трубопроводов с минимальным временем нахождения ремонтного персонала вблизи ремонтируемого ГЦН.
Конструкция ГЦН по условиям радиационной безопасности должна гарантировать отсутствие протечек наружу радиоактивного теплоносителя. Важность этого требования обуславливается тем, что даже следы радиоактивного теплоносителя на оборудовании требуют достаточно громоздких защитных устройств при проведении ремонтных работ, а наличие полостей с плохо удаляемым теплоносителем усложняет процесс дезактивации.
Стабильная работа ГЦН в большой степени зависит от надежной работы вспомогательных систем. Поэтому число их должно быть минимальным, что и применено при создании ГЦН – ГЦНА 1391.
В первых реакторах с водой под давлением (ВВЭР-210, ВВЭР-365 и в первых ВВЭР-440) наблюдалась ярко выраженная тенденция использования бессальниковых герметичных насосов в качестве ГЦН. Герметичные ГЦН первоначально были разработаны для судовых ядерных энергетических установок, где были существенно важны малая масса и габариты, высокая надежность и малое число обслуживающих систем. Характерной особенностью бессальникового герметичного ГЦН является отсутствие устройств, герметизирующих вращающийся вал насоса. В таких насосах собственно насос и электродвигатель соединяются в единый герметичный агрегат.
Однако при последующем конструировании и сооружении энергетических реакторов типа ВВЭР с увеличенной единичной мощностью (последующее поколение реакторов ВВЭР-440, ВВЭР-1000) проектанты стали ориентироваться на электромеханические насосы с уплотнением вращающегося вала. Переход на насосы с механическим уплотнением вала был обусловлен тем, что при мощностях насоса N>2 МВт возникали большие технологические сложности при изготовлении герметичных насосов.
Также переход был продиктован стремлением повысить КПД насосных агрегатов, который в случае использования герметичных насосов заведомо меньше 60%, а также неизбежным усложнением конструкционных решений в герметичных насосах с ростом их мощности.
В то же время в насосах с уплотнением вала эта задача решается без особых трудностей за счет искусственного увеличения момента инерции ротора агрегата установкой в электродвигателе массивного маховика (постоянная выбега у ГЦН-195М с механическим торцевым уплотнением вала равна 30 секунд, после этого его подача снижается всего лишь в 2,7 раза).
Для реакторной установки ВВЭР-1000 (РУ В-187) 5-го энергоблока Нововоронежской АЭС были разработаны и поныне эксплуатируются главные циркуляционные насосы ГЦН-195. При разработке последующих проектов реакторных установок ВВЭР-1000 (В-302, В-338, В-320) были применены главные циркуляционные насосы ГЦН-195М в сейсмостойком исполнении, отличающиеся от ГЦН-195 более совершенными техническими решениями.
На реакторных установках типа В-320 применяется главный циркуляционный насос ГЦНА-195М (рис.1). Этот насос серийно изготавливается с 1980 года. К настоящему времени находится в эксплуатации 26 энергоблоков ВВЭР-1000 с насосами ГЦН-195М. Максимальное время эксплуатации имеют насосы, установленные на блоке №1 Южно-Украинской АЭС. За время эксплуатации все ГЦНА-195М и их отдельные элементы показали надежную работу.
Для реакторной установки 4-го поколения В-428 применен главный циркуляционный насосный агрегат ГЦНА-1391 (рис. 2). В качестве прототипа для ГЦНА-1391 был принят главный циркуляционный насос ГЦН-195М, находящийся в настоящее время в эксплуатации на всех энергоблоках АЭС с реакторами ВВЭР-1000. Далее проведем сравнение ГЦН реакторных установок В-320 и В-428 и коротко рассмотрим конструкцию ГЦН – ГЦНА – 1391 реакторной установки В-428.
1- улитка; 4- нижняя проставка; 8 – верхняя проставка; 6 – электродвигатель; 9 – опора.
Рис. 1. Главный циркуляционный насос ГЦН-195М
Рис. 2. Главный циркуляционный насосный агрегат ГЦНА-1391
2 Назначение и Основные технические характеристики ГЦНА – 1391 и сравнение его С ГЦН – 195 М.
Главный циркуляционный насос ГЦНА – 1391 предназначен для создания циркуляции теплоносителя 1-го контура и обеспечения теплосъема от активной зоны реактора ВВЭР-1000 и передачи тепла в парогенератор.
ГЦНА представляет собой вертикальный центробежный одноступенчатый насосный агрегат, состоящий из гидравлического корпуса, выемной части, выносного асинхронного электродвигателя, верхней и нижней проставок, опор и вспомогательных систем. Направление вращения вала ГЦНА-1391 аналогично ГЦН-195М – против хода часовой стрелки, если смотреть со стороны электродвигателя.
Напорно – расходные характеристики насосов приведены на рис. 3 и 4.
Основные технические характеристики главных циркуляционных насосов представлены таблице 1.
Основные технические характеристики ГЦНА-1391 и ГЦН-195М
Рис. 3. Зависимость напора от подачи на горячей воде для ГЦН-195М
Рис. 4 Зависимость напора от подачи на горячей воде для ГЦНА-1391
3 Конструкция основных составных частей ГЦНА-1391 и сравнение их с прототипом ГЦН – 195 М.
Главный циркуляционный насосный агрегат ГЦНА-1391 состоит из следующих составных частей и деталей:
Конструктивные схемы ГЦН представлены на рис. 5 и 6.
Рис. 5. Конструктивная схема ГЦН-195М
Рис. 6. Конструктивная схема ГЦНА-1391
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет