Насосы С11АЭ,11МТ,11ТС / 11-МТ / 2.Ксерокопии книг / 03.Книга.ГЦН_АЭС

эффективности теплового барьера, введенного внутрь корпуса насоса для защиты от перегрева подшипника и уплотнения вала, позволило уменьшить высоту ГЦН и повысить эксплуатационную надежность его основных элементов [6, 7]. Переход к новой форме корпуса насоса с симметричным расположением напорного патрубка относительно вертикальной оси насоса вместо тангенциального расположения, а также замена радиального рабочего колеса диагональным способствовали значительному снижению массы ГЦН и повышению его КПД.

Главные циркуляционные насосы для зарубежных реакторов типа BWR. Фирма „General Electric" специализируется на разработке и производстве реакторов BWR с установкой внутри корпуса реактора вокруг активной зоны системы струйных насосов, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя. Для непрерывной подачи к струйным насосам рабочей воды с напором 126—161 м используются центробежные насосы фирмы „ Вyrоn Jackson” (два на реактор). Конструкционная схема насоса приведена на рис. 5.24. Применение в конструкции гидростатического подшипника позволяет отказаться от холодильника и специального автономного контура, а также увеличить запас по критической частоте вращения вала в связи с существенным уменьшением консоли. Впервые именно в этих насосах применено механическое торцовое уплотнение, рассмотренное в гл. 3 [3, гл. 2].

Помимо трех, наиболее известных фирм поставкой ГЦН на АЭС занимаются и некоторые другие зарубежные компании. Наибольший интерес представляет ГЦН осевого типа, встроенный непосредственно в корпус кипящего реактора, разработанный австрийской фирмой „Andritz” ( рис. 5.25). Он отличается компактностью и отсутствием вспомогательных систем. Маслохозяйство для радиально-осевого подшипника в виде маслобака и холодильника размещено в корпусе насоса. Всего таких ГЦН в реакторе электрической мощностью 723 МВт шесть [3, гл. 4]. Отметим только одну особенность этих ГЦН: при монтаже насоса его проточная часть — рабочее колесо 9 и направляющий аппарат 7 вместе с кожухом 8 — устанавливается изнутри реактора.

Конструкторы фирмы направляют свои усилия на повышение не только техникоэкономических показателей ГЦН, но и на совершенствование и, главное, сокращение времени монтажа и демонтажа ГЦН и обеспечение удобства обслуживания при эксплуатации. Наиболее значительным техническим решением следует признать запатентованную в США и Франции конструкцию ГЦН реакторов PWR со съемным подшипником, что позволяет проводить осмотр или замену нижнего радиального подшипника без разгерметизации главного разъема (см. рис. 4.11) [8].

201

Для уплотнения вала используется одна ступень гидростатического торцового уплотнения, а внешняя герметичность, обеспечивается концевым гидродинамическим торцовым уплотнением. Замыкающее уплотнение механического типа работает только при стоянке.

Рис. 5.24. Насос фирмы «Byron Jackson»:

1 — спиральный отвод; 2 — корпус; 3 — рабочее колесо; 4 — прокладка; 5 — выемная часть; 6, 8— уплотнение вала; 7— вал; 9— шарикоподшипник; 10 — станина электродвигателя; 11 — гидростатический подшипник

202

Рис. 5.26. Конструкции насоса реактора БР-5:

204

количество пара натрия в электродвигателе, на валу установлено фторопластовое кольцо с натягом 0,1 мм. Полости насоса и электродвигателя соединены через ловушку паров натрия. Выемная часть насоса уплотняется с баком посредством медной прокладки из трубки диаметром 4Х1 мм. Кроме этого имеется еще страховочное уплотнение, изготовленное из тонкого стального листа и приваренное к фланцам насоса и бака. Прочие разъемы агрегата уплотняются с помощью резиновых прокладок. Вал агрегата изготовлен из стали 20X13, все остальные детали — из стали 10Х18Н9Т.

Насосы реактора БОР-60 выполнены по схеме погружного заглубленного насоса колодцевого типа с нижним гидростатическим подшипником, работающим на натрии от напора собственного рабочего колеса (рис. 5.27). Верхний радиально-осевой подшипниковый узел расположен в газовой полости насоса. Насос состоит из бака 11, выемной части 12 и приводного электродвигателя 17. Выемная часть демонтируется из бака без резки основных трубопроводов. Бак представляет собой цилиндрический сосуд с переменной толщиной стенки для обеспечения равномерной жесткости. В нижней части бака имеются два патрубка: радиальный (всасывающий) и осевой (нагнетательный), к которым привариваются соответствующие трубопроводы. Выемная часть устанавливается в бак и крепится к нему с помощью фланца. Герметичность разъема обеспечивается «усиковым» сварным швом [5, гл. 4; 9].

Выемная часть содержит проточную часть с рабочим колесом, канальным направляющим аппаратом 6 открытого типа со сборно-кольцевым отводом и всасывающим колоколом 4. Натрий от сборного коллектора отводится четырьмя трубами 3 диаметром 100 мм, объединяющимися в напорный патрубок по оси насоса. Всасывание осуществляется непосредственно из бака, причем перед самым входом на рабочее колесо установлен профилированный коллектор, дающий равномерное распределение скоростей, несмотря на боковой вход потока в бак. Протечки из подшипника 7 через переливные окна с малым сопротивлением сливаются на всасывание. Поскольку насос заглубленный, то во время работы уровень в нем снижается в соответствии с гидравлическим сопротивлением подводящей трассы. Допустимое колебание уровня в насосе 2 м. В целях исключения захвата газа па всасывании к выемной части насоса по наружному диаметру сборного коллектора приварена юбка высотой 0,7 м, благодаря чему обеспечивается нормальная работа насоса в различных переходных режимах, когда увеличивается сопротивление всасывающего трубопровода и уровень в насосе падает ниже рабочего колеса. В выемной сборке установлены кольцевые вытеснители, предназначенные для уменьшения объема натрия в контуре. Бак насоса служит одновременно и компенсатором объема.

205

Торцовое уплотнение вала по газу обеспечивает герметичность насоса относительно внешней среды. Верхний подшипниковый узел состоит из несущего корпуса, системы смазки, включающей в себя масляный насос и масляную ванну со встроенным в нее холодильником, и радиально-осевого сдвоенного шарикоподшипника. Система смазки подшипника замкнута внутри масляной ванны. Масло из ванны подается винтовой втулкой, посаженной на вал. Нижний радиальный подшипник 7— гидростатический, камерный со взаимообратным щелевым дросселированием. Рабочие поверхности подшипника наплавлены стеллитом ВЗК. Вал насоса — полый, сварен из двух частей: верхней из стали 10X13, нижней из стали Х18Н9. Ремонтное уплотнение 13 расположено ниже верхнего подшипникового узла 14 и в случае ремонта последнего, а также ремонта уплотнения 15 герметизирует газовые полости насоса от окружающей среды. Уплотняющим -элементом ремонтного уплотнения является фторопластовое кольцо, закрепленное на подвижном фланце, и конусная втулка, герметично посаженная на вал. Осевое перемещение фланца при включении ремонтного уплотнения осуществляется подачей газа во внутреннюю полость сильфона давлением от 0,6 до 1 MПа (см. рис. 3. 44).

Насосы первого и второго контуров унифицированы по основным узлам и различаются только размерами рабочего колеса и направляющего аппарата. Кроме того, в насосе второго контура по условиям работы отсутствует биологическая защита.

Насосы реактора БН-350 (рис. 5. 28) консольные (расстояние между рабочим колесом и нижним подшипником равно 2 м), с наружной линией возврата протечек. Конструкционное исполнение проточных частей насосов первого и второго контуров аналогично обычно применяемым конструкциям консольных вертикальных насосов для воды [15, гл. 4; 9].

Бак 1 насоса, сваренный из нержавеющей стали Х18Н9, является опорой выемной части и соединяется с ней при помощи накидного фланца. Бак формирует проточную часть, включающую в себя всасывающий патрубок, направляющий аппарат канального типа, напорный коллектор 3 с патрубком и цилиндр бака с патрубком 9 слива протечек и биологической защитой 4. В крышке бака имеется холодильник для снижения температуры в области нижнего подшипника. Крышка насоса крепится к баку болтами, герметизация стыка осуществляется с помощью «усикового» сварного шва. На баке снаружи размещены электрические нагреватели для разогрева его перед заполнением. Крышка и бак насоса имеют наружную изоляцию.

Подшипниковые узлы насоса — выносные, их газовая полость соединяется с газовой полостью бака кольцевой щелью между биологической защитой в корпусе и валом. Слив

207

Рис. 5.28. Конструкция насоса реактора БН-350:

1 — бак; 2 — рабочее колесо;

3 — напорный коллектор; 4 — биологическая защита; 5 — радиально-осевой подшипник; 6 — уплотнение вала; 7 — муфта; 8 — электродвигатель; 9 — патрубок слива протечек

208

масла из подшипников свободный. Для исключения проникновения масла из подшипников в натриевую полость на крышке бака установлены лабиринты. Вал насоса полый, сварен из нескольких частей. Рабочее колесо насоса разгружено от осевых сил за счет лабиринтного уплотнения и разгрузочных отверстий на ведущем диске, а также неподвижных ребер на корпусе.

Уплотнение вала по газу — торцового типа с использованием масла в качестве уплотняющей жидкости. Ремонтное уплотнение (см. рис. 3.44) служит для отсечения полости насоса при замене торцового уплотнения.

Привод насоса — электрический. Электродвигатель 8 асинхронный, с короткозамкнутым ротором, двухскоростной (с двумя обмотками в статоре), вертикального исполнения. Крепится он на стальной станине, установленной вместе с насосом на одной опорной плите. Условия работы насосов таковы, что за счет сопротивления по всасывающему трубопроводу давление на всасывании меньше давления газа в баке насоса. Для исключения возможности попадания газа через разгрузочные отверстия на всасывание насоса в зоне разгрузочных отверстий применено щелевое уплотнение вала с гарантированной протечкой в бак, сливаемой в основной контур через патрубок 9. Для ее возвращения в насос используется перепад давления газа в бакс и во всасывающем патрубке. Работа системы поддержания уровня рассмотрена в гл. 4.

Насосы первого и второго контуров реактора БН-350, так же как и насосы реактора БОР-60, унифицированы по основным узлам и отличаются только размерами проточной части и наличием биологической защиты в насосе первого контура.

Насосы реактора БН-600 первого и второго контуров принципиально различаются параметрами и конструкцией проточной части [9]. Насос первого контура (рис. 5.29)— заглубленный, устанавливается в кессон реактора. Рабочее колесо двухстороннего всасывания закреплено на нижней консоли вала 6, вращающегося в двух радиальных подшипниках: верхнем — масляном гидродинамическом, нижнем — гидростатическом с обратнощелевым дросселированием, работающем на натрии. Осевая нагрузка в насосах воспринимается масляным осевым гидродинамическим подшипником 15.

Расположение торцового уплотнения вала 13 ниже радиально-осевого подшипника предотвращает попадание в натриевые полости масла, используемого в подшипнике, а наличие ванны случайных протечек под уплотнением исключает такую возможность даже в аварийных ситуациях.

Проточная часть насоса изготавливается сварной с последующей механической обработкой из отливок стали 10Х18Н12МЗЛ и включает в себя рабочее колесо двухстороннего всасывания, верхнюю 4 и нижнюю 2 улитки и направляющий аппарат.

209