плексу, развивая технологии утилизации РАО, реабилитации территорий. В рамках государственного ведомства, Минатома, эта деятельность хоть как-то координируется, направляется и финансируется. Приватизированная же атомная энергетика оставит государственные военные ядерные структуры один на один с этими проблемами, которые еще долго не будут давать всем нам покоя. Можно сказать так, что разговоры о приватизации атомной энергетики можно начинать только после того, как проблемы прежней деятельности ядерного оружейного комплекса будут решены.

Второе соображение, напротив, связано с будущим. По мнению автора этой статьи, нынешние ядерные технологии производства электроэнергии не пригодны для перспективного широкомасштабного развития. Поэтому современные АЭС не могут иметь приемлемую для приватизации продолжительность коммерческой эксплуатации при выгодной для государства цене приватизации. Будущее атомной энергетики связано с детерминистически безопасными реакторами, проекты которых рождаются из недр сегодняшних атомных технологий. Предназначение этих последних технологий – “родить” новые типы реакторов и технологий и “умереть”.

Но именно потому, что эти “роды” длительны и затратны, “повивальной бабкой” новых ядерных технологий могут быть только государства и международные организации. Частные компании сделают “аборт” инновациям. Упомянутые экономи- ческие особенности атомной энергетики на нынешнем энергетическом рынке объективно заставляют владельцев АЭС продлевать срок службы действующих энергоблоков и тиражировать их эволюционные аналоги. Пока кладовые углеродосодержащего топлива планеты использованы лишь частично, такое положение будет сохранять-

ся и атомная энергетика России не имеет шансов на кардинальные инновации со стороны крупного бизнеса. А значит, в частных руках ее развитие остановится просто потому, что жизненный цикл нового ядерно-энергетического объекта с учетом затрат на НИР и ОКР выше, чем продолжительность человеческой жизни.

Принадлежность к ведомству, регулирующему ЯРБ, побуждает взглянуть на проблему с этой точ- ки зрения. На первый взгляд при приватизации ОИАЭ роль и полномочия регулирующего органа, очевидно, возрастут. Вырастут существенно и затраты на содержание этого органа. Это вытекает из логики приватизации и зарубежного опыта. В обсуждениях будущего рынка ядерной электроэнергии на Западе все чаще звучит четкая и правильная формула: снижение государственного вмешательства в регулирование экономики энергетического рынка должно сопровождаться усилением государственного регулирования ЯРБ. Но в существующих российских условиях приватизация ОИАЭ с высокой степенью вероятности может привести к постепенному закрытию атомной энергетики. Так что со временем у нашего ведомства останется только функция регулирования безопасности при выводе из эксплуатации приватизированных ОИАЭ.

Приватизация ОИАЭ в долговременной перспективе противоречит интересам и органов управления использованием атомной энергии, и существующих сегодня эксплуатирующих организаций, и органов регулирования безопасности, и интересам нашей страны.

Автор выражает искреннюю признательность ведущему специалисту Департамента энергетики США С. Томасу за предоставленные материалы по отдельным аспектам истории атомной энергетики США.

Надежное функционирование систем автоматического регулирования во многом зависит от надежности и технического уровня регулирующих органов и исполнительных механизмов. Широкое внедрение систем автоматического регулирования (САР) на базе микропроцессоров не позволило существенно повысить качество регулирования из-за

низкого уровня технических и функциональных характеристик существующих типов регулирующих клапанов. В атомной и тепловой энергетике применяются в основном одни и те же типы клапанов. Это – шиберные, тарельчатые и плунжерные односедельные, клетковые, поворотно-золотнико- вые и плунжерные двухседельные клапаны. По-

следние три относятся к разгруженным клапанам. Клетковая конструкция разгруженного клапана, широко применяемая за рубежом, является аналогом отечественного поворотно-золотникового клапана и отличается от него поступательным перемещением цилиндрического затвора относительно цилиндрического седла, унаследовав его недостатки, основные из которых: склонность к заклиниванию при наличии в рабочей среде твердых загрязнений, наличие условий для щелевой эрозии уплотняющих поверхностей, большой нерегулируемый расход, низкая ремонтопригодность. Увеличение единичной мощности атомных и тепловых энергоблоков выявило неспособность существующих типов клапанов обеспечить существенное повышение надежности и качественное поддержание регулируемых параметров при возросших расходах рабочей среды и переменных режимах работы.

Необходимость создания качественно новых разгруженных регулирующих клапанов приобрела особую актуальность в период массового ввода в

эксплуатацию энергоблоков АЭС с реакторами ВВЭР-1000. Низкая надежность регулирующих клапанов шиберного типа, традиционно используемых в отечественной энергетике для подачи воды в парогенераторы (ПГ), явилась причиной большого числа внеплановых остановов энергоблоков. Основные несовершенства шиберных клапанов общеизвестны: недостаточное быстродействие; большие перестановочные усилия; ограничение допустимого перепада давления на затворе (1,0 – 2,0 МПа); большой (до 4% номинального расхода) пропуск в закрытом положении, эрозионный размыв внутренней полости и выходного патрубка. Большие перестановочные усилия приводят к повышенному износу приводов и требуют больших затрат на обслуживание арматуры. Кроме того, так как шиберные питательные клапаны выводятся 1 раз в месяц для проведения технического обслуживания (ТО) на работающем блоке, снижается показатель надежности и увеличивается возможность создания аварийных ситуаций.

В 1991 г. на Ровенской АЭС начались работы по внедрению регулирующих клапанов дисковой конструкции. Первый дисковый клапан Dó 250 с наружным гидравлическим разгрузочным устройством (автор А. И. Фельдман) был установлен для опытной эксплуатации на узле питания парогенератора ¹ 1 блока ¹ 2 с ВВЭР-440. Проведенные испытания показали, что дисковый регулирующий питательный клапан (РПК) имеет преимущества по сравнению с шиберным, особенно в переменных режимах работы блока. Однако широкое внедрение этого клапана сдерживалось наличием громоздкой наружной разгрузочной конструкции со специальным подводом рабочей среды. Кроме того, оставалась нерешенной проблема обеспече- ния оптимального соотношения сил прижатия и

разгрузки золотника к седлу в промежуточных положениях затвора.

Â1992 г. был разработан и изготовлен регули-

рующий дисковый клапан Dó 250, свободный от указанных ранее недостатков1. В 1993 г. клапан был испытан в реальных условиях эксплуатации, а

â1994 г. на Ровенской АЭС началась замена исчерпавших ресурс клапанов поворотно-золотникового типа на регулирующие дисковые клапаны нового поколения, конструкция которого показана на ðèñ. 1. Регулирующий орган клапана “Диск” состоит из съемного седла 3 и саморазгружающегося поворотного золотника 4. Золотник имеет возможность самоустанавливаться за счет наличия муфты 6 и плавающих уплотнительных колец 24 из эрозионно стойкой стали. Выполненная в крышке разгрузочная камера сообщается со сливной полостью клапана через центральные отверстия в золотнике и седле. Изменение текущего значения пропускной способности клапана осуществляется путем поворота золотника 4 относительно неподвижного седла 3, в котором выполнены пропускные окна. Полному ходу затвора соответствует поворот шпинделя 8 на 90°. Внутренний диаметр камеры 5 выбирается таким образом, чтобы обеспе- чить оптимальное соотношение сил прижатия и разгрузки золотника к седлу при максимальном возможно значении пропускной способности данного типоразмера клапана.

Отличительной особенностью клапана является наличие саморазгружающегося поворотного дискового золотника с внутренней обратной связью, что обеспечивает оптимальное усилие прижатия золотника к седлу во всем диапазоне рабочих перепадов и хода затвора. Примененное в конструкции клапана “Диск” запатентованное техниче- ское решение обеспечивает гарантированное прижатие золотника к седлу даже в положении полного открытия затвора за счет гидравлических сил от действия рабочей среды. Все внутренние детали клапана выполнены из коррозионно-стойких металлов. Уплотняющие поверхности седла и золотника наплавлены износоустойчивыми материалами и притерты.

Â1994 – 1995 гг. четыре клапана “Диск” Dó 300 были установлены для подачи греющего пара в деаэраторы из отборов турбин К220-44-2 на блоках ¹ 1, 2 Ровенской АЭС. В качестве привода клапанов используются проектные исполнительные механизмы МЭО250-25/0,25.

За 9 лет эксплуатации этих клапанов на влажном паре не было ни одного отказа и не выявлено дефектов, требующих восстановительного ремонта.

Â1999 г. на блоке ¹ 3 Ровенской АЭС установлен регулирующий дисковый клапан Dó 300/400 íà

1 Регулирующий дисковый клапан с внутренней разгрузкой/ Матусяк В. Л., Дворецкий А. В., Гузунов Р. А., Дзюбо В. Н. – Электрические станции, 1999, ¹ 1.

850

à)

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0

20 40 60 80 100 , %

á)

! " #

$ $ $ $ ! "%

Dó = 400 ìì; Pð = 12 ÌÏà; Tð = 250°Ñ; 1 – корпус; 2 – стакан; 3 – седло; 4 – золотник; 5 – камера; 6 – муфта; 7 – цилиндр; 8 – шпиндель; 9 – бугель; 10 – грундбукса; 11 – планка нажимная; 12, 13 – корпус подшипника; 14 – втулка; 15 – шпонка; 16 – ðû- ÷àã; 17, 18 – подшипник; 19, 22 – шпилька; 20, 23 – гайка; 21, 24 – кольцо; 25 – фиксатор; 26 – крышка

напоре насосов слива сепарата СПП турбоустановки К-1000-60/3000 вместо поворотно-золотни- кового клапана Т-153б. Клапан используется для поддержания уровня в сепаратосборнике СПП. Номинальный расход воды составляет 840 т/ч при мощности блока Ný = 1010 МВт. Клапан при этом открыт по указателю положения (УП) на 72%. Расходная характеристика имеет форму, близкую к линейной. Пропуск клапана в закрытом положении по результатам испытания на стенде составил 0,025% номинального расхода. В качестве привода используется проектный исполнительный механизм МЭО630 – 63/0,25.

Âдекабре 2000 г. на узле питания ПГ-1 блока

¹3 Ровенской АЭС был установлен для опытной

эксплуатации дисковый клапан Dó 400 (ðèñ. 1) вместо шиберного РПК 958-400-Э.

Перед пуском блока были проведены испытания на плотность затвора клапана. По результатам испытаний пропуск клапана в закрытом положе-

нии составил не более 0,07% номинального расхо-

да при перепаде 2,5 МПа. В качестве привода используется исполнительный механизм МЭО160025/0,25 (мощность 0,18 кВт, быстродействие 25 с). Применение дискового РПК с временем сервомотора 25 с и отсутствием ограничений по числу управляющих воздействий в единицу времени (для шиберных РПК заводом было установлено ограничение не более 114 срабатываний в час) позволило установить оптимальные настройки на регуляторе уровня в ПГ-1.

После выхода блока на номинальный уровень мощности были проведены испытания по отклю- чению ГЦН-3 (главный циркуляционный насос). Данное испытание является самым тяжелым возмущением для регулятора уровня в ПГ-1, так как максимальная нагрузка из трех оставшихся в работе ПГ ложится на противоположный от ПГ-3. Переходные процессы по результатам испытаний регулятора уровня ПГ-1 с регулирующим клапаном “Диск-400” при отключении ГЦН-3 показаны на графике, выполненном программой “Спрут” (ðèñ. 2). Представлены кривые изменения мощности турбогенератора, степени открытия питательного клапана, расхода питательной воды в ПГ-1, уровня в ПГ-1, тепловой нагрузки ПГ-1. Результаты испытаний клапана “Диск-400” в сравнении с результатами испытаний проектного клапана шиберного типа, взятыми из отчета Львовэнерго за 1988 г. по работе “Режимная наладка регуляторов первого и второго контуров энергоблока ¹ 3 РАЭС на четырех этапах освоения мощности”, приведены далее.

В период ППР-2001 на блоке ¹ 3 Ровенской АЭС была выполнена замена оставшихся трех питательных шиберных клапанов на дисковые. Динамические испытания не проводились. Были проведены испытания по проверке плотности, которые подтвердили предыдущие результаты, а также проведена корректировка настроек регуляторов уровня в ПГ-2, -3, -4. В дальнейшем переменные режимы, имевшие место на блоке, подтвердили правильность настроек и способность клапанов удерживать уровни в ПГ в допустимых пределах при максимальных динамических возмущениях. Степень открытия РПК при номинальной мощности блока составляет 70 – 75% по указателю положения.

Íà ðèñ. 3 показана расходная характеристика клапана “Диск-400” при перепаде 0,7 МПа. Из графика видно, что расходная характеристика близка к линейной. При номинальной нагрузке блока расход через основной питательный клапан составляет 1420 т ч при степени открытия затвора 72%. Это меньше номинального расхода на парогенератор (1520 т ч), так как параллельно основному клапану обеспечивается постоянный расход воды через открытый на 50% пусковой клапан Dó 100 на байпасной линии (требование регламента по эксплуатации Ровенской АЭС).

Уровень вибрации клапанов находится в пределах 3,0 – 5,4 мм с, пиковые значения вибрации – в пределах 5,4 – 8,0 мм с. Это меньше допустимого значения, равного 12,7 мм с по европейскому

стандарту (ASME OMA S G-1991 STANDART, Part 3).

Все клапаны “Диск” выполнены с пропускными характеристиками, близкими к линейной. Нерегулируемый расход в 20 – 40 раз меньше, чем в большинстве других типов клапанов. Сниженное давление в разгрузочной камере и отсутствие поступательного перемещения шпинделя обеспечи- вают повышение ресурса сальникового уплотнения шпинделя не менее чем в 2 раза. Саморазгружающийся дисковый золотник обеспечивает уменьшение усилия прижатия золотника к седлу не менее чем в 10 раз. В результате этого значительно уменьшаются мощность привода (0,2 – 0,4 кВт против 1,0 – 7,0 кВт в шиберных РПК) и износ рабочих поверхностей седла и золотника.

G, ò/÷ 2000

/ 1 1

$ $ 2

Простота конструкции и значительное уменьшение числа взаимодействующих деталей по сравнению с существующими дисковыми аналогами позволили обеспечить вероятность безотказной работы клапана не менее 0,96 в течение 4 лет, или 30 тыс. ч (требование ОТТ-87 для арматуры АЭС). Исчезла необходимость в специальных устройствах по предотвращению отрыва диска от седла (“ахиллесова пята” существующих дисковых аналогов).

Для привода клапанов “Диск” используются дистанционные исполнительные механизмы типа МЭО или встроенные типа МЭОФ.

В настоящее время клапаны “Диск” эксплуатируются в следующих системах Ровенской АЭС: “Пар на деаэраторы с отборов ТГ”; “ Периодиче- ская продувка ПГ”; “Продувочная вода на СВО”; “Система теплофикации”; “Сепарат СС СПП ТГ К1000-60 3000”; “Регулирующие клапаны питания ПГ-1, -2, -3, -4”; “КГП ПВД-7, -8”; “КГП ПВД-6 в деаэратор”.

Всего на АЭС и ТЭС установлено более 50 регулирующих клапанов “Диск” с условным диаметром от Dó 80 äî Dó 600. За все время их эксплуатации не было ни одного отказа, ни одному из них не

потребовалось проведение восстановительного ремонта.

Клапаны используются для регулирования расхода воды, пара и двухфазной среды пар – вода.

Выводы

1.Разработан и опробован в реальных условиях эксплуатации новый регулирующий разгруженный дисковый клапан, предназначенный для работы в системах АЭС и ТЭС.

2.Новый клапан удовлетворяет требованиям надежности и качества, предъявляемым к оборудованию АЭС. Клапан позволяет повысить надежность и качество поддержания регулируемых параметров в стационарных и переменных режимах работы энергоблоков.

3.Клапан “Диск” по основным техническим и функциональным характеристикам превосходит существующие аналоги.

4.Клапан имеет простую конструкцию, увели- ченный межремонтный период, не требует техни- ческого обслуживания в межремонтный период, ремонтопригоден в условиях АЭС, ТЭС.