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

Г л ав а 8

НА П РА ВЛЕ НИ Я РА З В И ТИ Я ГЛА В Н ЫХ Ц И РК УЛ Я ЦИО НН Ы Х

НА С О СОВ АЭ С

8 . 1 . ОБ Щ ИЕ С ООБ РАЖ ЕН И Я

Направления совершенствования насосных агрегатов, их перспективность определяются в основном требованиями максимального повышения надежности, экономической эффективности АЭС. Следовательно, оправдано внедрение только тех усовершенствований, которые при снижении затрат на эксплуатацию АЭС увеличивают надежность и безотказность ГЦН и тем самым уменьшают непроизводительные простои и, следовательно, повышают коэффициент использования мощности АЭС. Высокая стоимость ГЦН, сложность и длительность их изготовления и монтажа вполне обоснованно подтверждают требование заказчика, т. е. АЭС, иметь фактический ресурс ГЦН равным ресурсу АЭС в целом [1].

Сформулируем ряд требований, определяющих прогрессивность возможных усовершенствований конструкций ГЦН для АЭС с различными типами реакторов. К ним следует отнести: повышение ресурсной надежности; повышение ремонтопригодности; увеличение межремонтного периода; уменьшение объема эксплуатационного контроля; снижение мощности (повышение КПД); снижение металлоемкости; снижение стоимости; повышение показателей унификации и стандартизации.

Принимая решение о внедрении тех или иных усовершенствований, учитывают различные сложившиеся организационно-производственные отношения: сложность и степень новизны промышленной кооперации, располагаемое время на реализацию и т. п. Если усовершенствованные ГЦН предлагается эксплуатировать на данной АЭС наряду с существующими, должны быть проанализированы возможные неудобства для эксплуатационного персонала в основном технического характера.

Ниже приведены некоторые проектные предложения, которые авторами отнесены к перспективным, а также сформулированы частные задачи, успешное решение которых способствовало бы совершенствованию ГЦН.

8 . 2 . ПО УЗЛО ВОЕ УСО ВЕ РШ ЕНС Т ВОВ А НИ Е

Целесообразно выделить в первую очередь перспективные проработки, не вносящие принципиальных изменений в описанные выше компоновочные схемы насосных агрегатов, но тем не менее позволяющие существенно улучшить такие качества, как надежность, экономичность, ремонтопригодность, простота в обслуживании. Ценность

322

этих усовершенствований, как правило, не затрагивающих базовых деталей ГЦН (корпус или бак, элементы крепления к фундаменту), состоит в том, что их внедрение возможно на ГЦН уже действующих или строящихся АЭС.

АЭС с реактором РБМК. Показанная па рис. 8.1 конструкция ГЦН разработана с целью исключить из ГЦН верхний радиально-осевой подшипник, функцию которого может выполнять аналогичный узел в электродвигателе. Для снижения затрат времени и средств па замену механического уплотнения вала 3 соединение вала насоса и ротора электродвигателя выполнено при помощи жесткой проставки 5. Удалив проставку, можно заменить уплотнение вала без демонтажа электродвигателя. Агрегат имеет три подшипниковые опоры. Верхний радиально-осевой подшипник 8 электродвигателя полностью соответствует серийному узлу насоса. Нижний подшипник 7 электродвигателя и гидростатический подшипник 1 насоса оставлены без изменений. В этом ГЦН используются также серийные крышки с горловиной, уплотнение вала, детали проточной части. Из-за отсутствия в ГЦН радиально-осевого подшипника станина 4 электродвигателя будет короче, что позволит на 0,25 м уменьшить высоту всего агрегата. Насос имеет те же обслуживающие системы, что и серийные ГЦН реактора РБМК (см. гл. 4), с той лишь разницей, что маслосистема предназначена для обслуживания электродвигателя.

Для данного насосного агрегата необходим новый электродвигатель с измененным радиально-осевым подшипником и усиленным корпусом.

Во втором варианте насосного агрегата (рис. 8.2), сохраняющем все достоинства первого (удобство демонтажа уплотнения вала, отсутствие подшипника скольжения и выемной части), использован практически неизменный электродвигатель серийного ГЦН и, следовательно, отсутствует в обслуживающих системах маслобак. Агрегат имеет четырехподшипниковую линию вала: два гидродинамических подшипника электродвигателя и два — насоса (ГСП, не отличающийся от серийного, и двухрядный подшипник качения 4). Остальные узлы и детали аналогичны таковым серийного агрегата.

Подшипник качения воспринимает направленную вверх осевую силу (около 200 кН), действующую на вал стоящего ГЦН. У работающего в номинальном режиме ГЦН осевая сила направлена вниз и не превышает при работе на холодной воде (благодаря наличию системы разгрузки) 150 кН. В этом режиме нагрузка воспринимается односторонним осевым подшипником электродвигателя. Таким образом, в длительных рабочих режимах нагрузка на подшипник качения насоса отсутствует. По расчетным оценкам, диаметр вала в области установки подшипника качения будет равен 220 мм. При таком диаметре возможно применение серийного подшипника, который пособен нести

323

статическуюнагрузку до 1100 кН, что в данном случае более чем в 5 раз превышает реальную осевую силу.

АЭС с реактором ВВЭР-1000. На рис. 8.3 показана конструкция ГЦН с полуосевым (диагональным) рабочим колесом на частоту вращения 1500 об/мин и подачу 20 000 м3/ч [2]. Насос и электродвигатель соединены жесткой муфтой 5. Такое решение позволяет применить три опоры для вала агрегата. Подшипники 1 и 4 электродвигателя работают на масле, а гидростатический подшипник 8 насоса — на перекачиваемой среде. Радиальноосевой подшипник 1 расположен в электродвигателе и обслуживается вынесенной маслосистемой. Достаточно большая масса ротора электродвигателя (17 т) обеспечивает необходимый выбег без установки дополнительной инерционной массы (маховика). Крепление агрегата выполнено в виде шаровых опор, которые обеспечивают устойчивое положение агрегата при тепловых расширениях корпуса насоса и примыкающих к нему трубопроводов. Описанная конструкция обладает и рядом недостатков, присущих насосным агрегатам с жестким соединением валов (см. гл. 2).

8 . 3 . ВО З МОЖ НЫ Е С ХЕ МЫ И КО МПО НО ВКИ

В данном параграфе описаны некоторые перспективные проекты ГЦН, существенно отличающиеся от выпускаемых серийно. Концепции их разработаны, с одной стороны, с учетом новейших требований к конструкциям такого типа, а с другой — реальной возможности создания с точки зрения современной технологии.

АЭС с реактором РБМК. В отличие от насосных агрегатов, показанных на рис. 8.1 и 8.2, третий вариант ГЦН для этой АЭС (рис. 8.4) [3] имеет единый ротор 3, вращающийся в двух подшипниках электродвигателя — верхнем 2, воспринимающем все осевые усилия, и нижнем 4, радиальном. Собственно насос подшипников не имеет. Рабочее колесо 7 консольно закреплено на роторе с помощью торсиона 1. Крутящий момент от электродвигателя к колесу передается с помощью торцового зубчатого зацепления. Остальные элементы проточной части аналогичны серийным. Крышка с горловиной меньшей высоты, легче и не имеет патрубков. Вместо двух тяжелых станин в данном варианте используется одна станина 5, более легкая.

Для смазки радиально-осевого подшипника 2 применяется серийный маслобак. Нижний подшипник 4 размещен в маслованне. Система запирающей воды также соответствует системе серийного ГЦН.

При необходимости доступа к уплотнению вала 6 последнее демонтируется вместе с электродвигателем. При этом рабочее колесо с торсионом из насоса не извлекается. Поскольку ГСП в данном варианте отсутствует, а рабочее колесо и направляющий

324

Рис. 8.1. Схема трехопорного ГЦН для реактора РБМК-1500:

325