АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

На современных атомных станциях с энергоблоками ВВЭР-1000 в качестве регуляторов питания ПГ второго контура преимущественно используются регулирующие клапаны Dó 400 шиберного типа.

Эти клапаны в основном удовлетворяют требованиям эксплуатации. Они удобны в обслуживании, технологичны в ремонте, надежны и экономичны в условиях эксплуатации.

Однако шиберные клапаны имеют и существенные недостатки, так как в отдельных случаях подвержены значительному механическому и эрозионному износу.

Это связано с тем, что они рассчитаны на работу с перепадом давления до 1,0 МПа, а фактически работают и при более высоких перепадах, при которых значительно возрастают усилия на регулирующем органе и возникает кавитация рабочей среды, что, в свою очередь, ведет к резкому усилению механического износа уплотнительных поверхностей регулирующего органа и эрозионного износа проточного канала клапана.

Эти недостатки могут быть устранены с помощью известных конструктивных решений, например, применением задвижки, которая оснащена разгруженным затвором, имеющим опоры каче- ния, благодаря чему отличается сравнительно меньшими усилиями на приводе [1].

Известен также эрозионно стойкий регулирующий клапан Dó 400, предназначенный для систем ПВД блоков ВВЭР-1000, который оснащен противокавитационной защитой, благодаря чему практически не подвержен эрозионному износу [2].

Используя указанные устройства, ВНИИАМ и

ООО “ИНТЕРАРМ” разработали усовершенствованный регулирующий клапан Dó 400, предназна- ченный для системы питания второго контура блока ВВЭР-1000. Клапан выполнен на базе серийного регулирующего клапана 958-400-Э ТУ 108.98580 и оснащен разгруженным затвором, имеющим опоры качения, и противокавитационной защитой проточного канала.

Такой клапан, как показали экспериментальные исследования и подконтрольная его эксплуа-

Kv, ò/÷

725

675

600

525

450

375

300

225

150

75

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 h

) & 1 2 / DF / 0

44

Kv max = 750 ò ÷; hmax = 270 ìì

Шибер 11 содержит твердосплавную наплавку с уплотнительной поверхностью 12, профилированные пазы 13 и отверстие 14, соединяющее разгрузочную камеру 10 с седлом 8.

Седло 8 содержит твердосплавную наплавку с уплотнительной поверхностью 15, дроссельные каналы 16 è îêíî 17, расширительную камеру 18 и завихритель 19 с винтовыми пазами 20.

Клапан работает следующим образом.

При открытии клапана шток 6 под действием привода 4 начинает перемещаться вверх и тянет за собой затвор 7. При этом усилие, необходимое для перемещения затвора по сравнению с затвором серийного клапана, значительно меньше, так как его обойма 9 перемещается на роликах 21, а шибер 11, имеющий разгрузку, сравнительно легко скользит по седлу 8. По мере подъема затвора 7 профилированные пазы 13 совмещаются с дроссельными каналами 16, благодаря чему седло 8 открывается и рабочая среда начинает перетекать через клапан. Проходя дроссельные каналы 16, камеру расширения 18 и завихритель 19, среда срабатывает значи- тельную часть энергии, подзакручивается в выходном патрубке за счет винтовых каналов 20 и стабилизированным потоком выходит в трубопровод.

Закрытие клапана осуществляется в обратном порядке. Затвор 7 опускается вниз и седло 8 постепенно закрывается, благодаря чему расход среды уменьшается. При полном закрытии седла 8 пропуск среды через клапан прекращается.

В процессе разработки клапана велись экспериментальные испытания, которые проводились на моделях шиберного клапана Dó 50 и на опытном образце регулирующего клапана Dó 225.

Испытания велись на гидростенде ВНИИАМ на питательной воде ТЭЦ с температурой до 160°С и давлением до 18 МПа. Испытания опыт-

7

8

275

9 10 1114 13 12151617 1819 20

900

/ DF 44

ного образца велись в промышленных условиях эксплуатации на котле ТГМ-84 ТЭЦ-9 Мосэнерго. Целью испытаний являлось определение гидравлических, виброакустических и силовых характеристик клапана.

При испытаниях моделей измерялись следующие параметры: температура воды, давление на входе и выходе моделей, расход воды, ход регулирующего органа и крутящий момент на приводе.

Температура измерялась ртутным термометром с точностью 0,5°С, давление – образцовыми манометрами класса 0,4, расход среды – дифманометрами с точностью 2%, ход регулирующего органа – механическим индикатором с точностью0,1 мм и крутящий момент – динамометриче- ским ключом с точностью 2 Н м.

При испытаниях опытного образца измерялась температура питательной воды, давление на входе и выходе клапана, расход воды и степень открытия клапана.

Измерения параметров велись с помощью штатных приборов БЩУ котла.

Íà ðèñ. 3 показана расходная характеристика ìîделей êлапана. Она представляет зависимость G f ( p ), полученную при фиксированном от-

крытии проходного сечения моделей с равной пропускной способностью, где G – расход среды, а p

– перепад давления в относительных единицах.

&

При этом кривая 1 представляет модель серийного клапана, а кривая 2 – модель нового клапана. Кривые 1, 2 состоят из прямолинейного участка, на котором отсутствует кавитация, и криволинейного, отражающего процесс зарождения и развития кавитации, причем граничные точки 3 è 4 разделяют

указанныå ó÷астки в следующем отношении: p2ê p1ê 1,4 èëè p2ê 1,96p1ê.

Одновременно с этим виброакустические измерения моделей 1, 2 показали, что по приращению максимального уровня шума Limax к акусти-

ческому фону посторонних шумов выполняется зависимость L2max 0,33L1max, а по амплитуде

вибрации Àimax – зависимость À2max 0,25À1max.

П р и м е ч а н и е . Регуляторы ПГ-1, ПГ-3 – усовершенствованные, ПГ-2, ПГ-4 – штатные.

Силовые же измерения показали, что сила трения затвора уменьшается в зависимости от площади разгрузочной камеры и в оптимальном значе- нии определяется из следующего равенства F2òð = = (0,5 0 0,7)F1òð.

Из этого следует, что новый клапан имеет зна- чительно больший диапазон бескавитационной работы, меньший уровень шума и вибрации и менее нагружен, благодаря чему работает в сравнительно лучших условиях.

Это подтверждается и результатами испытаний опытного образца, которые показали, что он работает надежно, без шума и вибрации и не подвержен эрозионному износу [3].

Íà ðèñ. 1 показан график пропускной способности клапана Kv = f (h ), полученный по результатам испытаний моделей и опытного образца клапана и представляющий зависимость расхода среды Kv от хода регулирующего органа h при перепаде давления на клапане p = 1,0 ÌÏà.

Такой график является эталоном, по которому определяется расход среды в рабочих условиях эк-

сплуатации, èсходя из следующей зависимости: G 3,2Kv 1p, ãäå G – расход серы, т ч; Kv – ïðî-

пускная способность, определяемая из графика; 1 – плотность среды, т м3; p – перепад давления на клапане, МПа.

Исходя из положительных результатов испытаний были изготовлены два клапана Dó 400, которые в 1997 г. установлены в промышленную эксплуатацию на Калининской АЭС в качестве регуляторов питания ПГ-1, -3 второго контура блока ВВЭР-1000 (ст. ¹ 1).

Íà ðèñ. 4 показана аксонометрическая схема узла питания ПГ-1, -2, аналогичная схеме узла питания ПГ-3, -4.

Она содержит питательные трубопроводы 1, переходники 2, упругие подвески 3, регуляторы питания 4, задвижки 5, неподвижную опору 6, скользящие подвески 7 и байпасные трубопроводы 8.

Далее приведены параметры рабочей среды регулятора питания Dó 400.

Ñмомента пуска регуляторы были поставлены

âподконтрольную эксплуатацию, в процессе которой фиксировались параметры рабочей среды по штатным приборам БЩУ энергоблока, а также велись визуальные наблюдения и прослушивание регуляторов с помощью стетоскопа.

Производились измерения шума и вибрации. При этом шум измерялся с помощью шумометра ИШВ-1, а вибрация – с помощью виброанализато-

" . & 1 %

изменения и, следовательно, патрубок и примыкающий трубопровод не имеют эрозионного износа.

Подконтрольная эксплуатация показала, что усовершенствованные регуляторы удовлетворяют требованиям автоматического регулирования и отличаются высокой надежностью и экономичностью работы. При этом они не создают повышенного шума и вибрации и практически не подвержены эрозионному и механическому износу.

Это полностью подтверждает результаты экспериментальных исследований и говорит о правильности и перспективности принятого конструктивного решения, что позволяет рекомендовать его для широкого применения.

Выводы

1.Разработан регулирующий клапан Dó 400, оснащенный разгруженным затвором шиберного типа и противокавитационной защитой проточного канала.

2.Клапан отличается низким уровнем эрозионного и механического износа и высокой надежностью и экономичностью работы.

3.Клапан предназначается для использования

âкачестве регуляторов питания ПГ второго контура блоков ÂÂÝÐ-1000.

Список литературы

1.À.ñ. ¹ 1451389 (СССР). Задвижка. Опубл. в Б. И., 1989, ¹ 2.

2.Эрозионно стойкий регулирующий клапан Dó 400 Зубков Н. П. и др. – Тяжелое машиностроение, 1998, ¹ 10.

3.Зубков Н. П., Усманов Ф. Х. Эрозионно стойкий регулиру-

ющий клапан Dó 225 разгруженного типа. – Электрические станции, 2003, ¹ 1.