Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс) / 177_Атомные электростанции с реакторами типа ВВЭР_PWR
.pdf
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
340
реактора (RCS), чтобы обеспе-
чить расчетный отвод тепла от ак-
тивной зоны реактора при работе
на мощности. ГЦН обеспечивают
достаточный расход при выбеге
после потери мощности насосов,
чтобы обеспечить охлаждение ак-
тивной зоны.
Четыре насоса теплоносите-
ля реактора представляют собой
вертикальные одноступенчатые
центробежные насосы с нижним
всасыванием и горизонтальным
нагнетанием. Рабочее колесо на-
соса имеет шлицы и зафиксирова-
но на валу. Соосность вала насоса
поддерживается радиальным под-
шипником с водяной смазкой вну-
три насоса, а также радиальными
и упорными подшипниками, рас-
положенными в стойке двигателя.
Валы насоса и двигателя напря-
мую соединены муфтой.
Рабочее колесо насоса на валу
смонтировано в корпусе насоса
диффузорного типа. Корпус на-
соса представляет собой цельную
конструкцию. Узел вала насоса поддерживается нижним опорным подшип-
ником, смазываемым водой, и комбинированным опорно-упорным под-
шипником, смазываемым маслом. Нижний подшипник представляет собой
обычный гидродинамический подшипник скольжения. Комбинация опор-
но-упорного подшипника состоит из двух опорных подшипников и упор-
ного подшипника двойного действия с наклонной пластиной. Упорный
подшипник воспринимает тягу вверх при нормальной работе и тягу вниз
при работе при низком давлении в системе. Два опорных подшипника ис-
пользуются для увеличения жесткости вала и обеспечения надежного огра-
ничения биения вала во время нормальной работы насоса.
Узел уплотнения вала состоит из двух типов торцовых механических
уплотнений, расположенных последовательно, с контролируемым перепу-
ском протечек, обеспечивающим одинаковый перепад давления на каждой
ступени уплотнения (рис. 3.67). Узел уплотнения рассчитан на перепад дав-
ления 175,8 кг/см
2
и снижает давление утечки от давления первого контура
RCS до давления в компенсаторе давления.
Электродвигатель
Торсион
Станина
двигателя
Муфта вала
Диффузор
Корпус
Всас
Блок упорного
подшипника
Блок уплотнений
Радиальный
опорный
подшипник
Рабочее колесо
. 3.66. Основные компоненты
конструкции ГЦН APR1400
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
341
Отвод
протечек
Дроссель
Дроссель
Импеллер
Опорный подшипник
Рабочее колесо
Эжектор
Дренаж
Муфта
Третья
(конечная)
ступень
Вторая
ступень
Первая
ступень
. 3.67. Принципиальная схема узла уплотнения вала ГЦН APR1400
Третье торцевое пароизоляционное уплотнение низкого давления
в верхней части предназначено для того, чтобы выдерживать рабочее дав-
ление системы, когда насосы не работают. Вода для запирания уплотнений
поступает в трубопровод высокого давления в точке ниже смазываемого во-
дой подшипника и направляется через узел циклонного фильтра/струйно-
го насоса в охладитель высокого давления перед впрыскиванием в систему
уплотнений. Слив из охладителя высокого давления поступает на сторону
высокого давления первого уплотнения и разделяется на два пути. Большая
часть потока перекачивается через опорный подшипник вспомогательным
импеллером. Это охлаждает опорный подшипник и сводит к минимуму по-
падание загрязнений в систему уплотнений. Второй путь потока проходит
через первое уплотнение и через дроссельную катушку к стороне высокого
давления второго уплотнения. Поток от второго уплотнения продолжается
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
342
через другой дроссельный змеевик к третьему уплотнению. Контролируемая
утечка вокруг уплотнений необходима для распределения давления в уплот-
нениях. В случае прекращения подачи запирающей воды контролируемая
байпасная утечка происходит из корпуса насоса и проходит через охлади-
тель высокого давления посредством естественной циркуляции. Как опи-
сано выше, часть этой воды циркулирует посредством вспомогательного
рабочего колеса через подшипник скольжения, охладитель высокого давле-
ния и обратно в зону уплотнения.
Утечки за паровым уплотнением низкого давления собираются и пода-
ются по трубопроводу в дренажный бак реактора.
Подшипник ротора двигателя RCP состоит из нижнего радиально-
го подшипника скольжения и верхнего комбинированного подшипника
скольжения и упора. Оба подшипника смазываются маслом и имеют во-
домасляные охладители, которые отводят тепло от подшипников при вра-
щении вала.
Каждый двигатель снабжен устройством предотвращения обратно-
го вращения. Устройство предназначено для предотвращения вращения
крыльчатки в обратном направлении при выполнении каждого из следую-
щих двух условий:
1) пусковой момент двигателя, если двигатель был неправильно подклю-
чен для обратного вращения;
2) поток теплоносителя реактора через насос в обратном направлении
из-за наибольшего разрыва трубопровода.
Подшипники насоса и двигателя смазываются внутренними масляными
системами. Каждый подшипниковый узел имеет внутреннюю масляную си-
стему, состоящую из масляной ванны или системы принудительной подачи.
При нормальной работе внешние насосы не требуются, поскольку перека-
чивание осуществляется внутренними насосными устройствами. Масло ох-
лаждается промежуточными охладительными контурами.
ПарогенераторAPR1400
Парогенераторы РУ APR1400 (рис. 3.68) представляют собой вертикаль-
ные U-образные теплообменники со встроенным экономайзером, в кото-
рых тепло передается от первого контура теплоносителя реактора ко второму
контуру и паровой турбине.
Два парогенератора (по одному на каждой петле первого контура) пред-
назначены для передачи 4000 МВт тепловой энергии из системы перво-
го контура (RCS) в систему второго контура, производя приблизительно
8,141×10
6
кг/ч насыщенного пара под давлением 70,30 кг/см
2
при темпера-
туре 232,2 °C. Влагоотделители и пароосушители в корпусе парогенератора
ограничивают содержание влаги в пару максимум до 0,25% мас. при нор-
мальной работе на полной мощности.
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
343
Влагоотделительное оборудование в корпусе парогенераторов ограни-
чивает влажность выходящего пара. Для доступа к внутренним компонен-
там парогенератора предусмотрены люки и смотровые отверстия.
Теплоноситель первого контура поступает в нижнюю часть каждого
парогенератора через один входной патрубок, проходит через U-образные
трубы и выходит через два выходных патрубка. Вертикальная перегородка
разделяет впускную и выпускную камеры в днище ПГ (рис. 3.69).
APR1400
Системы безопасности и их функции реакторной установки APR1400
(рис. 3.70) спроектированы как гибридная система, в которой активные
и пассивные системы выполняют необходимые функции безопасности.
Основными системами безопасности (для управления проектными
авариями) являются система аварийного впрыска (SIS), система расхола-
. 3.68. Общий вид конструкции парогенератора вразрезе APR1400
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
344
Патрубок пара
Внешний диаметр
6172,2 мм
Патрубок
рециркуляции
Патрубок
пит. воды
Трубная решетка
Трубчатка
Экономайзер
Патрубок пит. воды
экономайзера
Патрубок продувки
Перегородка
Выходной патрубок
первого контура
Входной патрубок
первого контура
Трубная доска
Дренажный
патрубок
Люки-лазы
первого контура
Внешний диаметр
5235,4 мм
Смотровое окно
Опоры трубной
решетки
Опорная пластина
трубной решетки
Люк-лаз
Сепаратор
Осушитель
1
2
4
3
5
6
7
9
8
. 3.69. Устройство парогенератора APR1400 инаправление потока теплоносителя
первого контура втеплообменных трубках.
1 – патрубок пара; 2 – осушитель; 3 – сепаратор; 4 – патрубок питательной воды; 5 –
трубчатка; 6 – патрубок питательной воды экономайзера, 7 – патрубок продувки; 8 –
входной патрубок 1 контура; 9 – выходной патрубок 1 контура
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
345
живания (SCS), резервуар для хранения борной воды в защитной оболоч-
ке (IRWST), система сброса давления первого контура (SDVS), система
спринклерная в защитной оболочке (CSS) и вспомогательная система пита-
тельной воды (AFWS).
Системы для управления тяжелыми и запроектными авариями: систе-
ма защитной оболочки из преднапряженного бетона (RCB), система пода-
вления водорода (HMS) с пассивными рекомбинаторами PAR, аварийная
спринклерная система в защитной оболочке (ECSBS), система залива шахты
реактора (CFS), система внешнего охлаждения корпуса реактора (ERVCS).
Контейнмент
Спринклерные
форсунки
БРУ-А
ГППК
Регулятор пит. воды
Парогенератор
Парогенератор
Компенсатор
давления
ОР СУЗ
Реактор
Емкость аварийного
впрыска
ГЦН
Регенеративный ТО
ТО расхолаживания
. 3.70. Блок-схема систем безопасности РУ APR1400
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
346
Системааварийноговпрыска(SIS)
Система аварийного впрыска (SIS) состоит из четырех независимых те-
пломеханических каналов безопасности без каких-либо соединительных
линий между линиями впрыска (рис. 3.71).
IRWST
Защитная
оболочка
. 3.71. Блок-схема каналов системы аварийного впрыска (SIS) APR1400.
SIP – насос аварийного впрыска; SIT – резервуар пассивного залива активной зоны;
S/G – парогенератор; RCP – ГЦН; RV – реактор
Каждый канал имеет один активный насос аварийного впрыска (SIP)
и один резервуар пассивного залива активной зоны (SIT), оснащенный
устройством профилирования потока (FD). Чтобы удовлетворить требова-
ния к производительности, каждый канал обеспечивает 50% минимальной
производительности впрыска для разрывов, превышающих диаметр труб
линии прямого впрыска в реактор (DVI). Для разрывов, равных или мень-
ших диаметра трубопровода прямого впрыска в реактор, каждая линия име-
ет 100% требуемой производительности.
В компоновке SIS отсутствуют насосы низкого давления и общий кол-
лектор, а функции аварийного впрыска и расхолаживания разделены.
Каждый канал имеет независимый трубопровод от IRWST (кольцевая ем-
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
347
кость запаса борировонной воды, расположенная в гермооболочке) до па-
трубка DVI в верхней части корпуса реактора. Насос аварийного впрыска
и клапаны с электрическим приводом могут питаться как от штатных источ-
ников электропитания, так и от аварийных источников питания, таких как
аварийные дизельные генераторы (EDG). Силовые соединения осущест-
вляются через четыре независимых канала электропитания.
Благодаря использованию пассивного регулятора [устройство жидкост-
ного профилирования потока (FD)] в SIT рабочие режимы впрыска под
высоким давлением, впрыска под низким давлением и рециркуляции объ-
единяются в один аварийный режим работы системы. Соответственно, на-
сосы низкого давления исключены из системы SIS, а вода для аварийного
впрыска берется только из IRWST.
Вода, охлаждающая активную зону, подается непосредственно в корпус
реактора таким образом, чтобы исключить возможность течи нагнетаемого
потока через возможный разрыв холодной ветви петли. Для этого четыре
линии аварийного впрыска соединены непосредственно с патрубками DVI,
расположенными над горячей и холодной ветвями в верхней части корпуса
реактора.
Устройствожидкостногопрофилированияпотока(FD)
В APR1400 используется устройство профилирования потока FD
(рис. 3.72), установленное внутри гидроемкости SIT в качестве пассивного
конструктивного элемента, чтобы обеспечить эффективное использова-
ние воды SIT. Эта конструктивная особенность позволяет APR1400 мини-
мизировать потери воды в системе аварийного охлаждения активной зоны
(ECC).
Основой концепции FD является гидравлическое сопротивление вих-
ревому потоку. Когда вода течет через трубный вертикальный стояк, ко-
торый установлен в соосном направлении с выходным патрубком, в FD
создается низкое вихревое сопротивление и поддерживается высокая ско-
рость потока. Когда уровень воды становится ниже верхней части стоя-
ка, входной поток переключается на регулировочные отверстия, которые
установлены в тангенциальном направлении с выходным патрубком, что
создает высокое вихревое гидравлическое сопротивление и снижает рас-
ход потока впрыска.
Конструкция устройства такова, что позволяет уменьшить возможность
попадания газообразного азота N
2
в контур во время впрыска воды и эффек-
тивно использовать объем воды, расположенной ниже уровня устройства FD.
Устройство FD в APR1400 обеспечивает высокий расход воды впрыска
на начальной стадии. Когда фаза наполнения полостей трубопроводов при
разрыве прекращается, расход воды в системе резко падает, но все еще оста-
ется достаточно большим, чтобы компенсировать любое остаточное тепло-
вовыделение во время фазы повторного заполнения.
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
348
Гидроемкость
САОЗ
Вертикальная
труба
Смесительная
пластина
Нижняя пластина
Труба впрыска
Крышка
Камера смешения
Рабочая пластина
. 3.72. Конструкция иэлементы устройства профилирования потока (FD)
Из-за сильного вихревого движения в FD коэффициент потерь давле-
ния в период низкого расхода почти в десять раз выше, чем в период с вы-
соким расходом. Изменение перепада давления помогает увеличить общую
продолжительность впрыска воды в систему SIS и позволяет эффективно
использовать запасы борной воды SIT в течение длительного периода вре-
мени, сдерживая скорость опорожнения SIT, что также позволяет отказать-
ся от насоса аварийного впрыска низкого давления.
Резервуардляхраненияборнойводывзащитнойоболочке(IRWST)
Резервуар для хранения борной воды в защитной оболочке (IRWST) рас-
положен внутри защитной оболочки и спроектирован таким образом, чтобы
закачиваемая охлаждающая вода активной зоны могла возвращаться в ре-
зервуар. Такая конструкция исключает действия оператора по переключе-
нию всаса насосов SIP с IRWST на приямок рециркуляции воды в защитной
оболочке. IRWST является компонентом системы хранения воды в защит-
ной оболочке (IWSS).
3.3. APR1400 — усовершенствованный энергетический реактор
349
IRWST является неотъемлемой частью внутренней конструкции зда-
ния защитной оболочки и представляет собой железобетонную конструк-
цию с облицовкой из нержавеющей стали. IRWST расположен на плите
фундамента, между внешней защитной стеной и защитной оболочкой
(рис. 3.73).
АА
А–А
IRWST
. 3.73. Расположение кольцевого резервуара для хранения воды взащитной
оболочке APR1400 (IRWST)
Конструктивно IRWST состоит из кольцевого цилиндрического резерву-
ара, расположенного на образующей защитной оболочки на небольшой
высоте, резервуара для выдержки (HVT) и четырех внутренних приямков.
Устойчивость резервуара для хранения воды к внешним воздействиям обе-
спечивается путем размещения его внутри защитной оболочки непосред-
ственно на фундаментной плите.
Функции IRWST заключаются в следующем:
• хранение запаса борной воды (теплоносителя первого контура) для
бассейна перегрузки;
• источник борной воды для систем безопасности аварийного впрыска
SIS, расхолаживания SCS и спринклерной системы CSS;
•емкость для конденсации пара, отводимого cистемой сброса давле-
ния первого контура (SDVS) из компенсатора давления PZR, при
авариях для предотвращения расплавления активной зоны под вы-
соким давлением или обеспечения условий аварийного расхолажи-
вания;
• подача охлаждающей жидкости в систему затопления шахты реактора
(SFC) для защиты активной зоны от расплавления в случае серьезных
аварий.
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)