Шелегов Насосное оборудование АЕС 2011

Всекции 9 вставлены направляющие аппараты 10, зафиксированные от поворота круглыми шпонками. Уплотнение стыков секций осуществляется металлическим контактом уплотнительных поясков секций, для гарантии надежности устанавливаются резиновые уплотнительные кольца круглого сечения. Крышка секции первой ступени 11 имеет сверления для отбора питательной воды от 1-й ступени ПН к регулятору предельного давления системы регулирования, камера отбора уплотняется со стороны высокого давления стальной прокладкой, со стороны низкого давления – резиновым уплотнительным кольцом. В секциях и направляющих аппаратах в местах уплотнений рабочих колес установлены уплотнительные кольца из нержавеющей стали.

Вцелом внутренний корпус фиксируется от поворота штифтом, запрессованным в направляющий аппарат последней ступени и входящим в отверстие крышки нагнетания.

Ротор насоса состоит из вала 12, трех рабочих колес 13, 14 и 15, разгрузочного барабана 16, рубашек вала, диска упорного подшипника 17, втулок концевых уплотнений. От проворачивания все элементы, насаженные на вал, фиксируются шпонками. Между рабочими колесами находятся втулки, фиксирующие положение колес

исоздающие нажим на уплотнительные кольца. Уплотнительные резиновые кольца установлены между рубашками вала, рабочими колесами, барабаном и втулками, кольца предохраняют от перетока жидкости по валу под ступицами и устраняют таким образом возможную эрозию вала.

Перед передним уплотнением (со стороны всасывания) в расточке полуспирального подвода установлена дросселирующая втулка. Перед задним уплотнением (со стороны нагнетания) расположен разгрузочный барабан. Дросселированием воды в этих устройствах снижают давление перед уплотнениями ПН. После дросселирующей втулки питательная вода отводится во всас БН по трубе с дроссельной шайбой, камера после разгрузочного барабана также соединена со всасом БН трубой с дросселем.

Ротор опирается на два опорных подшипника скольжения 18 и 19. Осевое усилие ротора уравновешивается разгрузочным барабаном и упорным сегментным подшипником типа Митчелла. В торце вала около упорного подшипника установлен датчик осевого сдвига ротора ПН.

201

Ресурс работы ПН до ремонта 12 000 ч, при этом показателем необходимости замены частей является увеличение зазоров в дросселирующих щелях вдвое (до величины от 0,6 до 0,7 мм на радиус).

При подаче масла к подшипникам насос допускает непрерывное вращение ротора валоповоротным устройством турбины с частотой вращения 10–15 об/мин.

На рабочем колесе с односторонним всасом образуется неуравновешенная часть эпюры давления (рис. 8.14), обусловливающая осевую силу, действующую в сторону всасывания. Кроме того, возникает усилие из-за протечки через переднее уплотнение колеса, увеличивающееся по мере износа уплотнений.

Рис. 8.14. Схема уравновешивающих усилий на ПН:

Т1 − результирующее усиление на рабочем колесе; Т2 − результурующее усиление на разгрузочном барабане

Возникающие в насосе осевые силы достигают больших значений, поэтому в конструкции ПН применен разгрузочный барабан 16, представляющий собой массивный цилиндр, жестко установленный на вал за последней ступенью насоса. Между разгрузочным барабаном 16 и втулкой 21, установленной в крышке нагнетания образована цилиндрическая дроссельная щель с зазором 0,1– 0,2 мм. Полость за барабаном соединяется обводной трубой со входом в БН (линия разгрузки), и в этой полости давление равно примерно давлению всасывания. В результате разности давлений слева и справа на барабан будет действовать усилие, направленное в сторону нагнетания.

202

Разгрузочный барабан выполняет две функции:

1)уравновешивание осевой силы, действующей на ротор ПН;

2)снижение давления перед концевым уплотнением ротора со стороны нагнетания ПН.

Длина щели выбирается из конструктивных соображений с учетом возможности обеспечения минимальной протечки через нее для недопущения значительного снижения КПД насоса.

Достоинства разгрузочного барабана – сохранение работоспособности при запаривании насоса и простота конструкции, недостаток – компенсация осевого усилия только в одном (расчетном) режиме, поэтому установлен двухсторонний упорный подшипник.

Подшипники насоса

Двухсторонний упорный подшипник типа Митчелла (рис. 8.15) предназначен для восприятия неуравновешенного усилия рабочих колес в переменных режимах работы.

Основные детали упорного подшипника:

два комплекта упорных колодок (по 6 шт. на каждую сторону); сепараторы, крепящие упорные пластины и удерживающие ко-

лодки в определенном положении; пластины, вставленные в прорези сепараторов и способные про-

гибаться при упоре в них колодок, что способствует равномерному нагружению колодок.

Осевое усилие, действующее на вал, передается на диск упорного подшипника, жестко насаженный на вал и воспринимается через масляный клин упорными колодками. С каждой стороны упорного диска установлено по шесть упорных колодок, с помощью пружин усилие от упорных колодок передается на сепараторы. За счет прогиба пластин при упоре на них колодок усилия распределяются равномерно по окружности.

Подвод масла к упорному подшипнику осуществлен двумя трубками к каждому комплекту колодок. Внутренняя полость подшипника в районе колодок полностью заполнена маслом, которое отводится через отверстие в верхнем кольце во внешнюю камеру и сливается в нижней части корпуса подшипника.

Опорный подшипник скольжения служит для восприятия весовой нагрузки ротора и радиальных усилий, возникающих при работе насоса. Подвод масла к опорному подшипнику осуществляется

203

через нижний вкладыш, контроль за подачей масла − через смотровое окно на сливном маслопроводе. Вкладыши опорного подшипника залиты баббитом. От проворачивания вкладыши фиксируются штифтом.

Рис. 8.15. Подшипники питательного насоса:

1 – упорный диск; 2 – упорная колодка; 3 – сепаратор; 4 – пластина; 5 – стопорная гайка; 6 – верхний вкладыш опорного подшипника; 7 – нижний вкладыш опорного подшипника; 8 – баббитовая заливка; 9 – корпус подшипника; 10 – вал насоса; 11 – датчик осевого сдвига; 12 – крышка торцевая

Концевые уплотнения ротора ПН

В качестве концевых уплотнений (рис. 8.16) используется одинарное торцевое уплотнение с импульсным уравновешиванием аксиального подвижного элемента.

204

Уплотнение состоит из трех основных узлов:

1)аксиально-подвижного (статорного) элемента;

2)вращающегося элемента;

3)винтового насоса.

Аксиально-подвижный элемент состоит из обоймы 1, в которой установлено графитовое кольцо 2. Обойма размещена в неподвижной части уплотнения 3, которое крепится к корпусу 4 нажимным фланцем 5. Графитовое кольцо и обойма фиксируются от проворачивания относительно корпуса винтами. Зазоры между деталями уплотнения фиксируются резиновыми кольцами.

Рис. 8.16. Концевые уплотнения ротора ПН:

1 – обойма; 2 – графитовое кольцо неподвижное; 3 – неподвижная часть уплотнения; 4 – корпус; 5 – нажимной фланец; 6 – резиновое кольцо; 7 – рубашка ротора; 8 – вращающаяся обойма; 9 – графитовое кольцо вращающееся; 10 – гайка; 11 – пружина; 12 – винтовая нарезка; 13 – рубашка; 14 – втулка

Детали вращающегося элемента закреплены на рубашке 7 ротора. Вращающаяся обойма 8 фиксируется там же с помощью поводка. Во вращающейся обойме установлено графитовое кольцо 9, которое фиксируется относительно обоймы поводками. Вращающийся элемент крепится на валу насоса гайкой 10, которую фиксирует от самоотвинчивания стопорная гайка. Уплотнения достигаются за

205

счет плотного прилегания друг к другу графитовых колец неподвижного (статорного) и вращающегося элементов. Плотное прилегание обеспечивается пружинами 11.

Охлаждается уплотнение водой, циркулирующей в автономном контуре охлаждения. Циркуляцию охлаждающей воды в контуре охлаждения обеспечивает винтовой насос, образованный многозаходной винтовой нарезкой 12 на наружной поверхности рубашки 13 и втулкой 14. Охлаждение жидкости в автономном контуре осуществляется в выносных теплообменниках.

Теплообменник контура торцевых уплотнений выполнен двухходовым поверхностного типа по принципу труба в трубе. Жидкость автономного контура циркулирует во внутренней трубе 1. Охлаждающая вода подается во внешнюю трубу 2.

Основные технические характеристики представлены в табл. 8.1

и на рис. 8.17–8.18.

206

В верхней части корпуса расположен вентиль для выпуска воздуха.

Насос установлен на плиту четырьмя лапами, которые для уменьшения вертикальных перемещений корпуса подняты возможно ближе к оси насоса.

Тепловое расширение в продольном направлении организовано в сторону упорного подшипника от неподвижной точки (фикспункта), организованного продольными шпонками в корпусе и двумя поперечными цилиндрическими шпонками, расположенными в лапах корпуса со стороны зубчиковой муфты.

Ротор БН состоит из вала 2, рабочего колеса 3, рубашек вала (защитных втулок), диска упорного подшипника 4, зубчиковой полумуфты 5.

Рабочее колесо выполнено с расширенной входной частью для придания ему более высоких антикавитационных свойств. Для компенсации осевого усилия рабочее колесо имеет двусторонний вход воды. Небаланс осевого усилия воспринимается упорным подшипником типа итчелла, конструкция упорного подшипника аналогична конструкции упорного подшипника ПН. Опорами ротора служат подшипники скольжения 6. Смазка опорного и упорного подшипников − принудительная, масло поступает из системы смазки.

Насос допускает работу на линию рециркуляции при частоте вращения менее 1260 об/мин, а также кратковременную работу с частотой вращения 2000 об/мин.

В качестве концевых уплотнений используется одинарное торцевое уплотнение с импульсным уравновешиванием аксиального подвижного элемента (см. рис. 8.16).

Уплотнение состоит из трех основных узлов:

1)аксиально-подвижного (статорного) элемента;

2)вращающегося элемента;

3)винтового насоса.

Аксиально-подвижный элемент состоит из обоймы 1, в которой установлено графитовое кольцо 2. Обойма размещена в неподвижной части уплотнения 3, которая крепится к корпусу 4 нажимным фланцем 5. Графитовое кольцо и обойма фиксируются от проворачивания относительно корпуса винтами. Зазоры между деталями уплотнения уплотняются резиновыми кольцами.

209

Детали вращающегося элемента закреплены на рубашке 7 ротора. Вращающаяся обойма 8 фиксируется на рубашке с помощью поводка. Во вращающейся обойме установлено графитовое кольцо 9, которое фиксируется относительно обоймы поводками. Вращающийся элемент крепится на валу насоса гайкой 10, которая фиксируется от самоотвинчивания стопорной гайкой. Уплотнения достигаются за счет плотного прилегания друг к другу графитовых колец неподвижного (статорного) и вращающегося элементов. Плотное прилегание обеспечивается пружинами 11.

Охлаждается уплотнение водой, циркулирующей в автономном контуре охлаждения. Циркуляцию охлаждающей воды в контуре охлаждения обеспечивает винтовой насос, образованный многозаходной винтовой нарезкой 12 на наружной поверхности рубашки 13 и втулкой 14. Охлаждение жидкости в автономном контуре осуществляется в выносных теплообменниках.

Теплообменник контура торцевых уплотнений выполнен двухходовым поверхностного типа по принципу труба в трубе. Жидкость автономного контура циркулирует во внутренней трубе 1. Охлаждающая вода подается во внешнюю трубу 2.

Основные технические характеристики представлены в табл. 8.2

и на рис. 8.20 и 8.21.

Таблица 8.2

Технические характеристики бустерного насоса (тип ПТА-3800-20)

210