Якубенко Технологические процессы производства тепловой 2013

5.8. Система питательной воды АЭС с ВВЭР-1000

Система питательной воды (рис. 5.23) предназначена для надежной подачи необходимого количества питательной воды в парогенераторы из деаэраторов повышенного давления через трубные системы ПВД.

При пусках из различных тепловых состояний и остановах энергоблока в целом (плановых и аварийных) система питательной воды работает в режиме планового или аварийного расхолаживания блока, служит для предварительного прогрева и заполнения второго контура, а так же для отвода остаточного тепловыделения реактора при останове или при поддержании блока в горячем резерве.

Система питательной воды – один из важнейших элементов тепловой схемы атомной электростанции, обеспечивающий надежность работы энергоблока и бесперебойность отпуска электроэнергии в сеть.

Задача системы состоит в непрерывном восполнении убыли воды в парообразующей установке – парогенераторе, связанной прежде всего с расходом пара на турбину, а также с расходами пара прочими потребителями через коллектор собственных нужд (КСН), утечками во втором контуре (течи, парения) и т.д.

Система питательной воды состоит:

•из двух деаэраторов повышенного давления, конструкция и принцип работы которых рассматривались выше;

•четырех фильтров питательной воды (3 находятся в работе постоянно, 1 – в резерве);

•двух главных питательных насосов (ТПН) и двух вспомогательных питательных электронасосов (ВПЭН);

•системы регенерации высокого давления (две группы по два ПВД в каждой);

•узла питания, состоящего из индивидуальных регуляторов уровня воды в парогенераторах с основными линиями подачи питательной воды в ПГ и байпасными линиями подачи питательной воды в ПГ с отсекающими задвижками на этих линиях;

•трубопроводов и арматуры.

252

Рассмотрим конструкцию, основные характеристики и принцип работы основного элемента системы питательной воды – главного турбопитательного насосного агрегата (рис. 5.24).

Надежность работы питательного насоса требует, прежде всего, исключения вскипания воды в его ступенях (кавитации). Поэтому деаэраторные баки поднимают над отметкой установки питательных насосов на 15–20 м. Для существенного уменьшения высоты подъема деаэраторов применяют питательные установки с предвключенными бустерными насосами. Вероятность кавитации всегда выше для быстроходных насосов, поэтому бустерный насос выбирается тихоходным. Основной напор создается быстроходным питательным насосом, подпор для которого создает бустерный насос, исключая, тем самым, возможность кавитации.

Для блоков ВВЭР-1000 полного резервирования питательных насосов не предусмотрено. Оба установленных питательных насоса работают на общий питательный коллектор. При выходе из строя одного из них соответственно на 40% снижается мощность блока. Отсутствие резервирования объясняется выбором для этих насосов турбопривода. Многоступенчатые турбины требуют прогрева перед пуском и не могут поэтому использоваться как резервные.

Существуют два типа приводов для питательных насосов – электропривод и турбопривод с установкой специальной приводной турбины.

Электропривод наиболее распространен благодаря своей простоте, быстроте включения и высокому КПД при работе блока на полной мощности.

Положительными качествами турбинного привода являются:

•более экономичное регулирование производительности насосов при частичных нагрузках блока изменением числа оборотов количеством отбираемого из главной турбины пара;

•непосредственный привод питательного турбонасоса без редуктора;

•неограниченная единичная мощность турбинного привода. Для атомных станций турбопривод имеет еще и то преимущест-

во, что в случае аварийного обесточивания энергоблока (потеря напряжения собственных нужд) питание парогенераторов водой второго контура может продолжаться за счет подачи на приводную турбину пара, полученного от остаточного тепловыделения реактора.

254

Бустерный (предвключенный) насос блоков АЭС с реакторами ВВЭР-1000 предназначен для подачи питательной воды из деаэраторов с давлением 0,7 МПа в главный питательный насос и обеспечения бескавитационной работы главного насоса с давлением на входе в него 2,0 МПа.

Предвключенный питательный насос типа ПТА 3800-20 – центробежный, горизонтальный, одноступенчатый, с рабочим колесом двухстороннего входа воды; применен в системе питательной воды турбоустановки АЭС с ВВЭР-1000.

В условном обозначении насоса ПТА 3800-20 цифры и буквы означают:

–ПТА – насос предвключенный питательный с приводом от паровой турбины, для АЭС;

–3800 – подача, м3/ч;

–20 – давление насоса, бар.

Основные технические характеристики бустерного насоса ПТА 3800-20 приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5

Основные технические характеристики бустерного насоса ПТА 3800-20

Главный питательный насос типа ПТА 3750-75 (рис. 5.25) предназначен для подачи питательной воды в парогенераторы бло-

256

ков АЭС с реакторами ВВЭР-1000. В условном обозначении насоса ПТА 3750-75 цифры и буквы означают:

–ПТА – насос питательный, с приводом от паровой турбины, для АЭС;

–3750 – подача, м3/ч;

–75 – давление на напоре насоса, бар.

Основные технические характеристики главного питательного насоса ПТА 3750-75 приведены в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Основные технические характеристики главного питательного насоса ПТА 3750-75

Главный питательный насос ПТА 3750-75 (см. рис. 5.25) является центробежным, горизонтальным, двухкорпусным, трехступенчатым. Он состоит из крышек всасывания 3 и нагнетания 9, наружного 5 и внутреннего 6 корпусов, ротора, подшипника скольжения 2 и опорно-упорного подшипника 13, вспомогательных трубопроводов 16 и плиты 17. Насос соединен с приводной турбиной при помощи зубчатой муфты.

Базовой деталью насоса является наружный корпус, представляющий собой цилиндр, выполненный из поковки, с приварными входным и напорным патрубками, направленными вертикально вниз. Корпус насоса в местах стыков высокого давления наплавлен эрозионностойким металлом.

257

В верхней части корпуса расположены два вентиля Ду10 для удаления воздуха и замера давления во входной и напорной полостях насоса, патрубок отбора перекачиваемой жидкости от первой ступени (расход – 10 м3/ч, давление – 5,2 МПа).

Опорные поверхности лап корпуса расположены в горизонтальной плоскости, проходящей через ось насоса, что предотвращает вертикальную расцентровку при нагреве. Тепловое расширение насоса в горизонтальной плоскости возможно в сторону упорного подшипника, что обеспечивается двумя поперечными шпонками, установленными в лапах корпуса со стороны входного патрубка, и двумя продольными шпонками, расположенными на патрубках насоса.

Для измерения температуры металла корпуса установлены в его верхней части один, а в нижней части три термометра сопротивления. В целях предотвращения недопустимых искривлений корпуса при пуске максимально допустимая величина разности температур в верхней и нижней его частях не должна превышать 15 °С. В противном случае возможны нарушения центровки ротора со статором и их заклинивание, нарушения центровки насоса с приводной турбиной.

Кторцовым поверхностям наружного корпуса шпильками крепятся входная и напорная крышки, выполненные из поковок. Во внутренней расточке крышек установлены втулки концевых щелевых уплотнений ротора. В крышках просверлены отверстия для подвода и отвода холодного запирающего конденсата и отвода протечек в сливную систему. Во внутренней расточке напорной крышки установлена еще и втулка разгрузочного поршня 8, а в самой крышке просверлено отверстие для отвода жидкости разгрузки из камеры поршня.

Квходной крышке крепится полуспиральный подвод 19, представляющий фасонную стальную отливку, во внутренней расточке которого установлена втулка 20 для дросселирования жидкости, отводимой на вход предвключенного насоса ПТА 3800-20.

Внутренний корпус секционного типа центрируется в насосе на заточках крышки нагнетания и наружного корпуса, фиксируется от проворота штифтом 23. В секциях 21 первой и второй ступеней насоса установлены направляющие аппараты 18. Внутренний корпус насоса образуют ротор с секциями и направляющими аппара-

259

тами. Уплотнение стыков секций осуществляется металлическим контактом уплотнительных поясков секций. Для гарантии надежности в стыках дополнительно устанавливаются термостойкие резиновые уплотнительные кольца. В секциях и направляющих аппаратах в местах уплотнений рабочих колес установлены металлические уплотнительные кольца 22.

Ротор состоит из вала 1, рубашек (защитных втулок) вала 4 и 10, трех рабочих колес 7, разгрузочного поршня 8, диска 14 упорного подшипника, водоотбойных 11 и маслоотбойных 12 колец. Рабочие колеса надеты на вал по скользящей посадке. Между рабочими колесами расположены втулки 24, фиксирующие положение рабочих колес и предохраняющие вал от коррозии. Между рабочими колесами и втулками устанавливаются термостойкие резиновые кольца, препятствующие перетоку жидкости по валу.

Камеры подвода и выдачи питательной воды, рабочие колеса и направляющие аппараты образуют проточную часть насоса.

Ротор вращается в подшипниках скольжения, смазываемых маслом от индивидуальной маслосистемы агрегата и подпитываемых маслом от маслосистемы главной турбины. Во внутренней расточке корпуса подшипника находится вкладыш, выполненный из двух половин, зафиксированный от проворота штифтом. Для разгрузки осевого усилия ротора служит разгрузочное устройство – гидравлический поршень, а для восприятия остаточного осевого усилия ротора – двусторонний упорный сегментный подшипник с самоустанавливающимися баббитовыми вкладышами. К крышке 25 упорного подшипника специальным приспособлением крепится датчик осевого сдвига 15.

Осевое усилие ротора компенсируется разгрузочным поршнем следующим образом: питательная вода после последней ступени питательного насоса через щелевой зазор попадает в разгрузочную камеру; величина щелевого зазора выбирается из расчета создания определенного давления в разгрузочной камере; таким образом, в разгрузочной камере создается необходимое для компенсации осевого усилия давление.

Материалы основных деталей насоса: корпус и крышка – сталь 22К; вал – сталь 40ХФА; рабочее колесо – отливка 20Х13Л-3; направляющий аппарат – отливка 20Х13Л-1; секция, поршень, рубашка – сталь 20X13; уплотнительное кольцо, втулка – сталь 30X13.

260