Шелегов Насосное оборудование АЕС 2011

Другая часть, которая значительно больше первой, проходит через каналы в корпусе уплотнения через выносной байпасный дроссель, снижающий давления вдвое, и тоже поступает во вторую основную ступень.

В свою очередь, запирающая вода, подведенная ко второй основной ступени, делится на две части. Незначительная часть проходит через жиклеры на поверхности трения графитовых колец, охлаждая их, а вторая часть – через выносной дроссель − поступает в полость концевого торцевого уплотнения, охлаждая его.

Из полости между второй основной ступенью и концевой ступенью осуществляется слив запирающей воды в деаэратор подпитки. Часть запирающей воды, подаваемой в полость над разделительной ступенью (до 0,75 м3/ч), проходит через зазор между трущимися поверхностями графитовых колец разделительной ступени и может попадать в первый контур.

При нормальной работе уплотнения давление между основными торцевыми ступенями распределяется примерно поровну, за счет вынесенных байпасных дросселей. В случае выхода из строя одной из торцевых ступеней оставшаяся ступень будет дросселировать полный перепад давления, при этом расход организованных протечек возрастет в два раза. В случае выхода из строя обеих торцевых ступеней полый перепад давления дросселирует концевая ступень уплотнения при обязательном отключении ГЦН и закрытии вентилей на линии свободного слива уплотняющей воды.

6.3.5. Опорно-упорный подшипник

Опорно-упорный подшипник (рис. 6.19) предназначен для восприятия осевых и радиальных усилий, действующих на вал.

Упорный гребень выполнен заодно с шейками радиальных подшипников, насажен на вал насоса и вращается между верхним и нижним упорными кольцами подшипника, воспринимающими осевые усилия вала.

В упорных кольцах закреплены упорные колодки, залитые баббитом Б83 толщиной 3 мм. Осевые усилия, действующие на вал насоса, через упорный подшипник передаются на упорные колодки, которые опираются на рычажную балансирную систему типа «Кингсбери», обеспечивающую равномерное распределение на-

121

грузки между колодками. Упорные колодки выполнены составными.

Рис. 6.19. Верхний опорно-упорный подшипник ГЦН-195М:

1 – обойма; 2 – гребень; 3 – кольцо храповое; 4 – электромагнит; 5 – корпус; 6 – поддон; 7 – кулак; 8 – кольцо упорное верхнее; 9 – кольцо упорное нижнее; 10 – вкладыш нижний; 11 – подушка упорная нижняя; 12 – колодка уравновешивающая верхняя (верхняя); 13 – колодка уравновешивающая нижняя (верхняя); 14 – обойма нижняя; 15 – подушка упорная нижняя; 16 – колодка уравновешивающая верхняя (нижняя); 17 – колодка уравновешивающая нижняя (нижняя); 18 – вкладыш верхний; 19 – обойма верхняя; 20 – бак напорный; 21 – термопара; 22 – пробка сливная; 23 – зубчатое зацепление для торсиона; 24 – полость маслосборника ГУП; 25 – зубчатое зацепление вала насоса

122

Работу смазываемого минеральным маслом упорного подшипника с рычажной уравнительной системой «Кингсбери» (рис. 6.20) можно объяснить следующим образом: диск 3 пяты опирается на восемь колодок 2, установленных на верхние уравновешивающие рычаги 1, которые, в свою очередь, двумя заплечиками держатся на заплечиках нижних уравновешивающих рычагов 6. Последние цилиндрическими выступами, расположенными радиально по середине, опираются на плоскость обоймы 7. Таким образом, упорные колодки в комплекте с верхними и нижними рычагами представляют собой замкнутую по кругу рычажную систему.

Рис. 6.20. Принцип работы подшипника с рычажной уравнительной системой «Кингсбери»:

1 – верхний уравновешивающий рычаг; 2 – колодка; 3 – диск пяты; 4 – центр упора колодок; 5 – геометрическая ось симметрии колодок; 6 – нижний уравновешивающий рычаг

Для создания масляного клина между упорным диском пяты и колодками центры 4 упоров колодок смещены от оси симметрии рычагов на расстояние и в сторону вращения.

Если некоторые из упорных колодок по каким-либо причинам выйдут из контакта с пятой, то остальные через рычажную систему будут перемещать их до тех пор, пока осевые усилия, действующие на все колодки, не станут одинаковыми. Данная система распределения нагрузки между колодками, хотя и представляется сложной и трудоемкой при изготовлении, обеспечивает равномерность осевой нагрузки по всем колодкам.

123

Упорный подшипник в насосе ГЦН-195М выполнен в одном блоке с двумя радиальными гидродинамическими подшипниками. Опорные подшипники ГУПА воспринимают радиальные усилия, действующие на вал насоса, и каждый представляет собой самоустанавливающуюся втулку, залитую баббитом Б-83.

При работе ГЦН-195М на номинальных оборотах в ГУП выделяется тепловая мощность, равная 140−150 кВт. Это требует подачи больших объемов масла не столько для смазки, сколько для охлаждения подшипника (сравните: подача масла на ГУП 22 м3/ч, а на двигатель 5–6 м3/ч).

Смазка и охлаждение опорно-упорного подшипника производится маслом Т-22С (Тп-22), подаваемым под давлением маслосистемой ГЦН.

Нормальное давление масла в полости ГУП составляет 0,6– 1,25 кгс/см2, при отклонении от него ГЦН аварийно отключается действием защиты.

Масло, проходя через зазор опорных подшипников, стекает в сливной поддон, а с упорного подшипника – в сливной бачок, откуда через дроссельное отверстие по переливной трубе Дy80 поступает в сливной трубопровод Дy150. При этом давление масла дросселируется до атмосферного.

При обесточивании маслонасосов во время выбега остановленного ГЦН (до 5 мин) масло из сливного бачка обратным ходом поступает на смазку опорно-упорного подшипника и зазоры опорного подшипника – в сливной поддон.

В режиме прекращения подачи питания МНС ГЦН через 8 с после отключения маслонасоса давление в ГУП при номинальных зазорах в подшипниках должно оставлять не менее 0,6 кгс/см2. С поддона масло сливается в бак аварийного слива (в этот бак сливается масло с двух ГЦН) и далее в маслосистемы ГЦН УД 50, 60.

6.3.6. Нижний подшипник скольжения

Нижний подшипник скольжения (рис. 6.21) − опора вала, предназначенная для восприятия радиальных нагрузок.

Нижний гидростатический подшипник ГЦН-195М состоит из таких основных узлов и деталей, как вал, подвод воды автономного контура, отвод воды автономного контура, вкладыши из графито-

124

пласта, втулка, штифт, экран, импеллер (вспомогательное рабочее колесо).

Подшипник изготовлен из стали 12Х18Н10Т с вкладышами из графитофторопластовой прессмассы 7В-2А (предназначены для предохранения рабочей поверхности подшипника от оплавления и схватывания при пусках и непредвиденном прекращении питания), по которым работают посаженные на вал втулки, изготовленные из стали 25Х17Н2Б-III с поверхностной термообработкой ТВЧ.

Рис. 6.21. Нижний подшипник скольжения ГЦН-195М

125

Как правило, фторопласт не выдерживает температур выше 200 °С, при этом начинает происходить его формоизменение и распухание. Поэтому инструкция по эксплуатации ГЦН ограничивает предельную температуру автономного контура на уровне 150 °С.

Подшипник смазывается и охлаждается водой, циркулирующей в системе автономного контура. При работающем ГЦН циркуляция воды в системе автономного контура обеспечивается вспомогательным рабочим колесом (импеллером). Вспомогательное колесо (импеллер) – центробежного типа, с закрытыми цилиндрическими лопатками. Оно установлено за рабочим колесом по посадке движения при помощи гайки, застопоренной шайбой на вал основного насоса. На стоящем ГЦН циркуляция воды обеспечивается специальным герметичным насосом ВЦЭН-315, установленным в обвязке ГЦН.

Вода автономного контура охлаждается до приемлемой температуры (40−60 °С) в выносном теплообменнике – холодильнике автономного контура. Согласно алгоритмам ТЗиБ при температуре автономного контура более 110 °С на ГЦН налагается автоматический запрет включения, при температуре более 150 °С он отключается действием защиты.

6.3.7. Тепловой барьер

Тепловой барьер (пакет пластин) выемной части (рис. 6.22) служит для экранирования теплового потока со стороны горячей среды 1-го контура от охлажденной зоны автономного контура за колесом насоса.

Тепловой барьер испытывает значительные нагрузки из-за наличия большого температурного перепада (+288 °С в проточной части ГЦН и +40–60 °С в автономном контуре).

На случай усталостного и температурного разрушения шпилек крепления теплового барьера к корпусу выемной части ниже его расположения приварены три страховочных упора. Они не позволят тепловому барьеру при разрушении крепления упасть на рабочее колесо.

126

После пуска насосов упоры под действием центробежной силы, переворачиваясь на пальцах, выходят из зацепления вала насоса. При остановке насоса центробежная сила перестает действовать на упоры, и они входят в зацепление с зубцами храпового колеса, надежно предохраняя насос от проворачивания вала.

Рис. 6.23. Схема антиреверсного устройства

6.3.10. Электромагнитное разгрузочное устройство

Данное устройство (рис. 6.24) предназначено для частичной компенсации осевого усилия, действующего на упорный подшипник, состоит из разгрузочного диска и корпуса с катушкой.

Рис. 6.24. Устройство электомагнитное разгрузочное:

1 – пружина; 2 – торсион; 3 – крышка; 4 – штифт; 5 – упор; 6 – кольцо храповое; 7 – корпус упорного подшипника; 8 – электромагнит; 9 – зубчатое зацепление

128

Корпус электромагнита, цельнокованый, изготовленный из магнитной углеродистой стали, установлен на поверхность опорноупорного подшипника и одновременно служит для него крышкой. Имеются подвод и отвод охлаждающей техводы к холодильнику, установленному в корпусе электромагнита. В корпус холодильника укладываются две электрокатушки, последовательно соединенные между собой. Катушки изолированы от корпуса кремнийорганической изоляцией, класс изоляции – Н. Электромагнит питается постоянным током, питание подводится к клеммнику, установленному на корпусе электромагнита.

Разгрузочный диск закреплен на обойме, связанной с гребнем опорно-упорного подшипника (ГУП) и передает ему действующее вниз усилие 28–30 т, создаваемое электромагнитом. При неработающем разгрузочном устройстве возникающее осевое усилие приводит к «всплыванию» вала и передаче больших нагрузок на верхние колодки ГУП. Поэтому разрешается работа ГЦН при давлении более 110 кгс/см2 не более 5 ч при неработающем электромагнитном разгрузочном устройстве.

С целью уменьшения нагрузки на антиреверсивное устройство рекомендуется ограничение числа пусков и время работы при давлении менее 20 кгс/см2. При отключении ГЦН, работающего при давлении в 1-м контуре до 40 кгс/см2, электромагнит должен быть включенным.

6.3.11. Рабочее колесо

Предназначено для перекачивания теплоносителя 1-го контура от всасывающего патрубка насоса к напорному.

Рабочее колесо, трехлопастное, центробежное, закрытого типа, с лопатками двойной кривизны, изготовлено из стали 10Х18Н9ТЛ. В ступицу рабочего колеса запрессована втулка, которая имеет центрирующие конусы. Это обеспечивает посадку рабочего колеса на валу насоса без зазора независимо от температуры рабочей среды.

Рабочее колесо устанавливается на валу при помощи эвольвентных шлицов, выполненных во втулке, и в осевом направлении крепится гайкой с левой резьбой. На нижнем конце вала, вплотную к рабочему колесу, установлен обтекатель, поджимаемый к рабочему колесу болтом.

129