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

традиционную конструкцию (см. гл. 3). Циркуляция масла обеспечивается масляной системой.

Механическое торцовое двухступенчатое уплотнение вала 7, работающее на контурной воде, для удобства монтажа и демонтажа скомпоновано в отдельный блок. Нижняя ступень уплотнения функционирует при перепаде давления между контуром и ионообменным фильтром установки, верхняя ступень — при перепаде примерно 2 МПа и является разгруженной резервной ступенью. В случае выхода из строя нижней ступени на полном перепаде оказывается верхняя ступень уплотнения. Протечки активной воды после верхней ступени уплотнения и протечки масла из радиально-осевого подшипникового узла сливаются в технологические резервуары установки. Наличие свободного слива после верхней ступени уплотнения и давления масла в полости верхнею подшипникового узла позволяют исключить выход активной воды и аэрозолей в помещение установки. Между проточной частью ГЦН и блоком уплотнения установлен тепловой барьер (холодильник 6), предотвращающий воздействие тепла на уплотнение вала. Передача крутящего момента от электродвигателя к насосу осуществляется торсионной муфтой, состоящей из зубчатой полумуфты 12 и торсиона 11, который выполняет роль гибкого элемента и одновременно является дистанционирующей проставкой, позволяющей проводить замену блоков уплотнения вала и верхнего радиально-осевого подшипника без демонтажа электродвигателя.

Рабочее колесо 2 осевого типа, открытое, с четырьмя лопатками может быть изготовлено из литейной стали и крепиться на валу при помощи конусных втулок, прижимного фланца, шпилек. Направляющий аппарат 3 и напорное колесо 5 — литые. Валы в обоих вариантах «жесткие», двухопорные.

ГЦН, схема которого показана на рис. 8.13, отличается от предыдущих двух вариантов тем, что вал его трехопорный: две опоры — в приводном электродвигателе и одна (радиальный самоустанавливающийся ГСП) — в насосе. Такая конструкция имеет повышенный КПД (не менее 80%) и наименьшую массу (около 19 500 кг). Устойчивый чертеж осевого ГЦН по любому из трех вариантов показан на рис. 8.14.

Проработки по осевым ГЦН на большую подачу показали, что для их создания неполностью решены следующие проблемы: вопросы, связанные с прочностью, эрозией, КПД и кавитацией проточной части; с совершенствованием методики расчета корпусов насосов; с вибрацией и прочностью подшипниковых опор; с выбором перспективных материалов пар трения уплотнений. При этом следует заметить, что ГЦН с уплотнением вала, по-видимому, не в полной мере отвечает требованиям АЭС с повышенной безопасностью. Действительно, наличие вспомогательных систем ГЦН с уплотнением

341

Из сказанного следует, что при создании быстроходных ГЦН только успешное решение названных выше проблем в целом (по компоновке) и по отдельным узлам позволит создать надежные насосы большой подачи для АЭС.

ГЦН реакторов на быстрых нейтронах. Накопленный опыт проектирования и эксплуатации реакторов с натриевым теплоносителем будет использован при вводе в

строй реакторов на быстрых нейтронах мощностью более 1000 МВт — CFR (Великобритания), «Super Phenix» (Франция), SNR-2000 (ФРГ), БН-1600 (СССР). Для съема тепловыделения в таких реакторах необходимы ГЦН с подачей 20 000—40 000 м3/ч. Впервые проработки насосов первого и второго контуров на столь высокую подачу осуществила фирма «Westinghouse Electric» (США) (рис. 8.15, 8.16). Назначение насосов

—съем тепла в реакторе электрической мощностью 4000 МВт. Число петель в установке

—шесть. Основные характеристики ГЦН приведены в табл. 8.3.

ГЦН представляют собой вертикальные одноступенчатые центробежные агрегаты со свободным уровнем натрия. После рабочего колеса в насосе первого контура теплоноситель поступает в улитку, а в насосе второго контура — в направляющий аппарат. Перед рабочим колесом насоса второго контура установлены на всасывании четыре ребра для исключения закрутки потока. Уплотнение напорной камеры от зоны всасывания осуществляется точной посадкой и уплотнительными кольцами. Рабочее колесо гидравлически разгружено от осевой силы. Вал насоса вращается в двух опорах. Нижней опорой является самоустанавливающийся ГСП, верхней — радиально-осевой ГДП, работающий на масле [6, гл. 2].

Система смазки верхнего подшипникового узла — открытая (типа «масляная ванна»), с охлаждением масла встроенным трубчатым водяным холодильником. Радиальный подшипник совмещен с диском упорной пяты. Такая конструкция верхней опоры обладает простотой и высокой надежностью. Для исключения выброса активного газа в атмосферу предусматривается сильфонное уплотнение вала по газу. В качестве запирающей среды используется чистый аргон. Ремонтное уплотнение проектом не предусматривается. Для уменьшения притока тепла в сторону верхних узлов вал насоса выполнен полым.

Биологическая защита представляет собой пробку из серпентинитового бетона высотой 1,5 м. Поддержание уровня натрия на постоянной отметке в ГЦН обеспечивается линией слива протечек с сепарационной системой, исключающей попадание газа в контур. Протечки натрия сливаются в бак реактора. В выемной части имеются щитки тепловых экранов, уменьшающие приток тепла к защитной пробке и верхним фланцам. Традиционно выемная часть извлекается без резки основных трубопроводов, причем обеспечивается полный дренаж системы.

344

Рис. 8.15. Схема ГЦН первого контура реактора фирмы

«Westinghouse Electric»:

1 — электродвигатель; 2 — соединительная муфта; 3 — пята; 4 — вал; 5 — биологическая зашита; 6 — тепловой экран; 7 — вытеснитель; 8— гидростатический подшипник; 9 — рабочее колесо

Рис. 8.16. Схема ГЦН второго контура реактора фирмы

«Westinghouse Electric»:

1— электродвигатель; 2— пята; 3 — уплотнение вала; 4 — тепловой экран; 5 — вытеснитель; 6 — напорное колено; 7 — направляющий аппарат; 8 — ГСП; 9 — рабочее колесо

345

Внасосе первого контура предполагается в напорном патрубке установить обратный клапан, который остается приоткрытым при остановке насоса. В клапане могут быть просверлены отверстия для обеспечения небольшого обратного потока, необходимого по условиям эксплуатации.

Приводом ГЦН служит электродвигатель с фазным ротором. Система смазки подшипников электродвигателя — открытая [20, гл. 3].

ВСССР также ведутся проработки но созданию промышленного реактора на быстрых нейтронах электрической мощностью 1600 МВт и насосного оборудования к нему [11]. Рассматриваются две компоновки реактора (на три и шесть петель). ГЦН в обоих случаях установлен на «холодной» стороне контура.

Подпор на всасывании ГЦН при заданных значениях подачи рабочего колеса и напора является определяющей характеристикой, влияющей на характер проточной части и, главное, па выбор частоты вращения вала. Рис. 8.17 достаточно наглядно иллюстрирует в первом приближении размеры проточной части в зависимости от частоты вращения вала при заданном подпоре рабочего колеса [12]. На рис. 8.18 показаны схемные варианты решения одно-, двух- и четырехпоточных проточных частей. Из анализа следует, что увеличение количества параллельных потоков в проточной части ГЦН приводит к увеличению допустимой (из условий бескавитационной работы) частоты вращения вала, в результате чего можно получить существенный выигрыш в габаритных размерах ГЦН и его стоимости. В этом смысле четырехпоточная схема имеет выигрыш в стоимости около 30% по сравнению с двухпоточной конструкцией и около 20% по сравнению с

346

Рис. 8.17. Зависимость частоты вращения вала и наружного диаметра колеса насоса от подачи и числа потоков (а) и конструкционные схемы организации потоков в насосе при различном их числе i (б)

После рабочего колеса теплоноситель попадает в направляющий аппарат и далее в коллектор. Направляющий аппарат частично извлекается вместе с выемной частью при ремонте.

347