Якубенко Технологические процессы производства тепловой 2013

Улитка представляет собой цельнолитой корпус из нержавеющей стали мартенисто-аустенитного класса 06Х12Н3ДЛ с приварными коваными переходниками из стали 10ГН2МФА во всасывающем и напорном патрубках. Внутренняя поверхность переходников наплавляется антикоррозионной наплавкой из стали 08Х18Н10Т. Отводной канал в улитке выполнен в виде спирали переходящей в диффузор.

Нижняя проставка является основной несущей конструкцией насоса и изготовлена с тремя кронштейнами и биологическим кольцом. Проставка нижним фланцем крепится к улитке насоса, а на ее верхний фланец устанавливаются радиальные штифты, обеспечивающие центровку приводного электродвигателя и насосного агрегата. Проставка имеет три окна для трубопроводов вспомогательных систем насоса. Кронштейны предназначены для передачи веса на опорные устройства насоса.

Опорные шаровые устройства позволяют ГЦН свободно перемещаться при температурном расширении трубопроводов ГЦК в направлении продольной и поперечной оси на 80 мм. Полости шаровой опоры заполняются консистентной жировой смазкой. Улитка ГЦН также имеет три цапфы, конструкция которых обеспечивает присоединение замков с вертикальными тягами (для восприятия сейсмических нагрузок и нагрузок от разрыва всасывающего патрубка) и горизонтальными гидроаммортизаторами (для восприятия сейсмических нагрузок). Кроме того, для восприятия сейсмических нагрузок выполнено раскрепление гидроаммортизаторами и двигателя. Схема раскрепления ГЦН приведена на рис. 4.10.

Верхняя проставка предназначена для установки электродвигателя. В проставке установлен поддон маховика электродвигателя, который препятствует выбросу масла из нижней крестовины подшипника электродвигателя. Проставка имеет три окна, которые закрываются сетчатыми щитками.

Биологическая защита предназначена для защиты от нейтронного прострела в районе улитки насоса. С этой целью на горловину улитки установлена металлическая обечайка (кольцо) толщиной 315 мм. Сверху ее перекрывает биологическая обечайка из стали 08ГДНФЛ-III толщиной 300 мм, совмещенная с нижней проставкой насоса. Перекрывающая биологическая обечайка служит также основанием для установки кронштейнов нижней проставки.

181

Торсионная муфта предназначена для передачи крутящего момента от электродвигателя к насосу. В отличие от жесткого соединения, торсионная муфта обеспечивает значительно большую несоосность валов насоса и электродвигателя. Верхний конец торсиона входит в зацепление с ротором электродвигателя; с помощью эвольвентных шлицов, нижний конец торсиона входит в зацепление эвольвентными шлицами с обоймой, которая связана с упорным гребнем вала насоса также при помощи эвольвентных шлицов.

Крутящий момент передается торсионом через обойму на упорный гребень и далее упорным гребнем через шлицевую втулку на вал насоса. Нижний конец торсиона подрессорен тарельчатой пружиной. Материал торсиона – сталь 36Х2Н2МФА. Нижняя рабочая полость торсионной муфты заливается турбинным маслом в объеме 5,5 л. Для заливки масла и удаления воздуха на торсионной муфте выполнены отверстия с пробками.

Выемная часть ГЦН-195М состоит из следующих деталей и узлов:

•корпуса;

•вала;

•нижнего подшипника скольжения;

•блока торцевого уплотнения вала;

•опорно-упорного подшипника;

•антиреверсного устройства;

•электромагнитного разгрузочного устройства;

•рабочего колеса;

•вспомогательного колеса;

•теплового экрана;

•теплового барьера.

Корпус выемной части представляет собой сварную конструкцию из поковок стали 08Х18Н10Т. Корпус служит для установки на нем блока уплотнения вала, нижнего подшипника скольжения, теплового барьера и теплового экрана, нажимного фланца главного разъема и прокладок вторичного уплотнения главного разъема.

Вал (из стали 14Х17Н2) вращается в двух подшипниках: верхнем – опорно-упорном подшипнике и нижнем – подшипнике скольжения.

Опорно-упорный подшипник предназначен для восприятия осевых и радиальных усилий, действующих на вал насоса.

182

Нижний подшипник скольжения является опорой вала и предназначен для восприятия только радиальных нагрузок.

Тепловой барьер (пакет пластин) выемной части служит для экранирования теплового потока со стороны горячей среды первого контура от охлажденной зоны автономного контура за колесом насоса.

Тепловой экран защищает вкладыш нижнего подшипника скольжения от прямого воздействия горячей воды первого контура при возможном ее забросе в зону автономного контура в период полного обесточивания блока.

Антиреверсное устройство служит для предотвращения проворачивания ротора остановленного ГЦН обратным ходом теплоносителя (при других работающих ГЦН).

Рабочее колесо предназначено для перекачивания теплоносителя первого контура от всасывающего патрубка насоса к напорному. Рабочее колесо – трехлопастное, центробежное, закрытого типа, с лопатками двойной кривизны, выполнено из стали 10Х18Н9ТЛ.

Электродвигатель ГЦН состоит: из статора; ротора; клеммой системы. Электродвигатель вертикальный, асинхронный закрытого типа с самовентилирующим действием ротора. Соединение валов двигателя и насоса осуществляется с помощью торсионной муфты, не передающей осевые усилия от насоса.

Двигатель выполнен с вертикальным валом, с двумя направляющими подшипниками и подпятником, рассчитанным на восприятие осевой нагрузки только от веса ротора и маховика. Смазка подшипников и подпятника циркуляционная, от маслосистемы насосов. Охлаждение обмоток двигателя осуществляется четырьмя встроенными водяными воздухоохладителями. Контроль температуры нагрева электродвигателя ГЦН осуществляется с помощью термометрических преобразователей сопротивления.

4.7.Резервная дизель-электрическая станция на АЭС

сВВЭР-1000

При эксплуатации АЭС решающее значение имеет безопасность работы реакторной установки. Один из основополагающих принципов, на котором базируется безопасность работы реакторной установки, – это ограничение последствий возможных аварий.

183

При нормальной работе блока АЭС с ВВЭР на мощности тепловая энергия, вырабатываемая в реакторе, отводится через парогенераторы во второй контур, где она срабатывается на турбогенераторе. После останова реактора мощность активной зоны быстро снижается, но за счет запаздывающих нейтронов, радиоактивного распада продуктов деления и аккумулирующей способности материалов небольшое тепловыделение активной зоны продолжается.

Вреакторах типа ВВЭР через 60 с после срабатывания аварийной защиты остаточное тепловыделение составляет около 5,7 % от номинальной мощности, через 15 минут оно снижается до 3,2 %, а через сутки – до 0,9 %. Даже после достаточно длительной выдержки ядерное топливо продолжает выделять остаточное тепло.

Вусловиях нормальной эксплуатации температура оболочек

тепловыделяющих элементов находится на уровне 340 °С, при этом температура в центре топливного стержня достигает 1600 °С (температура плавления двуокиси урана 2800–2900 °С). При внезапном прекращении подачи теплоносителя в активную зону реактора в оболочках ТВЭЛ могут появиться дефекты из-за перегрева их стенок. Это обусловливает необходимость применения аварийных систем охлаждения активной зоны, способных вступить в действие при нарушении циркуляции теплоносителя в контуре охлаждения реактора.

В соответствии c требованиями правил [3, 10, 7, 14] в проектах реакторных установок должны иметься средства, направленные на предотвращение проектных аварий и ограничение их последствий. В составе систем безопасности должны быть также предусмотрены многоканальные обеспечивающие системы, выполняющие функции снабжения их рабочей средой и, что очень важно, энергией для создания условий их постоянного функционирования.

Рабочее и резервное питание потребителей собственных нужд АЭС осуществляется от главной электрической схемы станции через понижающие трансформаторы (рис 4.30). В ходе некоторых аварийных ситуаций возможна полная потеря питания собственных нужд.

По условиям допустимого перерыва в электропитании все потребители электроэнергии на собственные нужды можно разбить на три группы:

184

а) первая группа потребителей электроэнергии, которые не допускает перерыва в питании (в том числе и при проектных авариях) более чем на доли секунды;

б) вторая группа потребителей электроэнергии допускает перерыв в питании на десятки секунд, но требует обязательного питания после срабатывания аварийной защиты реактора;

в) третья группа потребителей электроэнергии допускает перерыва питания и не предъявляет к нему особых требований.

Рис. 4.30. Упрощенная схема надежного электроснабжения АЭС:

1 – трансформатор собственных нужд; 2 – дизель-генератор; 3 – шина электроснабжения второй категории; 4 – аккумуляторные батареи; 5 – шина электропитания первой категории

Для потребителей первой, второй и третьей групп предусматривается нормальное рабочее и резервное питание от двух независимых источников питания, связанных с сетью энергосистемы. Для потребителей первой и второй групп, помимо перечисленных источников, в аварийных режимах предусматривается дополнительно электроснабжение от специально установленных аварийных источников, не связанных с сетью энергосистемы. В качестве аварийных источников для потребителей электроэнергии первой группы являются аккумуляторные батареи. Отметим, что емкость аккумуляторных батарей систем безопасности выбирается из условия питания потребителей первой группы в течение примерно 30 мин.

185

При обесточивании секций надежного питания они должны автоматически отключаться от блочных секций и к ним должны подключаться аварийные автономные источники питания (см. рис. 4.30). В качестве аварийного автономного источника для питания секций надежного питания используются дизельные электрические станции с быстродействующим запуском.

Комплекс устройств, подающих электропитание на потребители электроэнергии первой и второй категории, при обесточивании трансформаторов собственных нужд относится к обеспечивающим системам безопасности.

Рассмотрим более подробно общее устройство резервной ди- зель-электрической станции АЭС с ВВЭР-1000 АСД-5600 (рис. 4.31, 4.32).

Рис. 4.31. Общий вид дизельгенератора

186

должна быть рассчитана на работу без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

В состав сооружений ДЭС входят помещения, в которых размещены дизель-генератор, вспомогательное оборудование и промежуточный подземный склад топлива. Дизель-генератор, обеспечивающий один канал системы безопасности, должен устанавливаться в изолированной ячейке и оборудоваться автономными системами топлива, смазки, охлаждающей воды, пускового воздуха, управления, защиты и сигнализации. Объединение цепей и коммуникаций дизель-генераторов, принадлежащих к разным каналам, не допускается.

Для поддержания дизель-генератора в состоянии постоянной готовности к пуску, допускается оборудовать их системами подогрева воды внутреннего контура и смазки. Дизель-генератор должен допускать запуск и последующую работу без снабжения технической водой в течение не менее 90 с с момента пуска.

Электростанция дизельная автоматизированная АСД-5600 предназначена для использования в качестве автономного, аварийного, а также резервного источника электроснабжения ответственных потребителей атомной электростанции с ВВЭР-1000. Дизельгенераторы систем надежного питания в нормальном режиме АЭС не работают и не могут быть использоваться для иных целей, кроме аварийного питания.

Предусмотрена отдельная независимая дизель-электрическая станция для каждой системы безопасности. Итого на одном блоке смонтировано три автоматизированных дизель-электрических установок типа АСД-5600.

Система автоматического управления дизель-электростанции АСД-5600 включает системы автоматического регулирования скорости, напряжения, температуры воды внутреннего контура и температуры масла. Также она обеспечивает контроль и управление технологическими операциями при пуске, работе под нагрузкой, останове и дежурстве в режиме ожидания.

Запуск РДЭС с приемом нагрузки обеспечивается из режима «ДЕЖУРСТВО» при температурах воды и масла в ее системах в пределах 25–55 °С, а также воздуха в камере всасывания не менее 200 °С. При этом время с момента команды «ПУСК» до подключе-

188

ния РДЭС на электрическую секцию надежного электропитания составляет не более 15 с.

План и разрез помещений здания РДЭС приведен на рис. 4.32. Резервная дизель-электрическая станция типа АСД-5600 состо-

ит из следующих основных систем и агрегатов:

•дизеля;

•синхронного генератора;

•систем автоматического управления дизель-генератором;

•системы возбуждения;

•аварийной системы подогрева воды и масла;

•водо-, масло- и топливоподкачивающих систем;

•системы пускового воздуха.

Дизель монтируется на фундаментных балках. Генератор смонтирован на фундаментной плите, которая устанавливается на специальный общий бетонный фундамент. Дизель и генератор соединяются между собой при помощи эластичной муфты.

Здания дизель-генераторных станций располагаются между каждыми двумя блоками АЭС. Они рассчитаны на установку трех дизельных электростанций АСД-5600 и имеют размеры 55,2×21 м. Здания заглублены на глубину – 7,5 м, отметка кровли здания 11,2 м.

Помещения (оперативное название «ячейки») смежных дизельгенераторных станций в здании являются независимыми и разделены огнестойкими перегородками.

Для повышения надежности при компоновке дизельгенераторов зданий был применен принцип «физического разделения», поэтому в каждом здании два дизель-генератора относятся к одному блоку и один к другому.

Дизель-генераторы и компрессоры расположены на нулевой отметке здания. Насосные станции технической воды расположены в подземной части соответствующей «ячейки» здания на отметке – 7 м. На отметке 4,8 м расположены расходные топливные баки. Конструкция подвала до отметки 0,0 м и фундаменты под дизельгенераторы выполняются из монолитного железобетона, надземные конструкции – из сборного железобетона.

Вместе с дизель-генератором на АЭС поставляется комплектное устройство предназначенное для управления, защиты, сигнализации и автоматического регулирования РДЭС (рис. 4.33). Ком-

189

плектное устройство состоит из 4-х релейных шкафов управления и блока регламентных циклов аккумуляторов.

Комплектное устройство обеспечивает постоянную готовность дизель-электрической станции к автоматическому пуску. Также оно обеспечивает аварийную остановку дизель-электрической станции с отключением нагрузки и включением аварийной световой и звуковой сигнализации.

Рис. 4.33. Общий вид комплексного устройства

В проекте РДЭС применен генератор синхронного типа СБГД- 6300-6У3, предназначенный для работы в составе стационарного автоматического дизель-электрического агрегата, используемого для резервного питания систем безопасности.

Основные технические характеристики генератора СБГД-6300- 6У3 приведены в табл. 4.7.

Способ охлаждения генератора – самовентиляция по замкнутому циклу через выносные воздухоохладители, охлаждаемые тех-

190