Шелегов Насосное оборудование АЕС 2011

2)связывания радиоактивных изотопов иода в атмосфере оболочки с помощью бората калия. Иод в атмосферу оболочки поступает через течи теплоносителя в герметичную оболочку, приводящие к разрушению твэлов активной зоны реактора;

3)аварийного заполнения бассейна выдержки отработанного топлива.

9.2.2.Состав оборудования системы

Спринклерная система состоит из трех функциональных групп, входящих в состав трех каналов систем безопасности АЭС каждая. Каждая группа имеет независимые технологические связи, приборы КИП и цепи блокировок, штатные и аварийные источники питания. Общими для функциональных групп являются бак (помещение ГА-201) аварийного запаса борной кислоты 16 г/кг и насос перемешивания раствора бората калия в баках его хранения.

Каждый из трех каналов состоит из спринклерного насоса (рис. 9.6), водоструйного насоса, бака запаса спринклерного раствора (бората калия), теплообменника аварийного и планового расхолаживания, арматуры, трубопроводов КИП.

Рис. 9.6. Спринклерный насос:

1 – вал насоса; 2, 8 – подшипники; 3, 5 – встроенные теплообменники; 4 – корпус; 6, 7 – торцевые уплотнения; 10 – опорная плита

221

Насосное оборудование, теплообменники, баки и часть трубопроводов системы размещены в специальных помещениях, раздающие коллекторы спринклерной системы, оснащенные распыляющими форсунками, − под куполом центрального зала ГО.

9.2.3. Принцип работы системы

Система при нормальном режиме работы блока находится в режиме ожидания, т.е. заполнены все всасывающие трубопроводы и система подключена по всасу к баку. Бак заполнен раствором бората калия и отключен от струйного насоса.

Спринклерная система вводится в работу автоматически по сигналам защиты блока («разрывные защиты» САОЗ) по рабочему электропитанию без выдержки времени, а также в режиме обесточивания энергоблока на 30-й секунде по АСП. На 10-й секунде после включения насоса открываются задвижки на рециркуляции и насос работает на рециркуляцию.

При повышении давления в ГО до 30 кПа (0,3 кгс/см2) открывается задвижка из бака бората калия.

При повышении давления в ГО до 20 кПа (0,2 кгс/см2) открываются задвижки от спринклерного насоса под ГО на форсунки и происходит разбрызгивание раствора в паровом объеме ГО. При работе спринклерного насоса часть воды с напора подается на сопло водоструйного насоса. Струя воды, выходящая под давлением с большой скоростью из сопла, увлекает за собой из всасывающей полости насоса раствор бората калия из бака, после чего, расширяясь в диффузоре, поступает на всас спринклерного насоса. Всё это приводит к конденсации пара и снижению давления в ГО, а также связыванию иода. В первоначальный момент используются запас борированной воды бака и раствор бората калия из бака, а в дальнейшем − сконцентрированная вода паровоздушной смеси, сливающаяся из гермообъема в бак помещения ГА-201 через водоприемные люки.

При увеличении расхода от насоса до 480 м3/ч закрывается рециркуляция насоса и насос работает только в ГО.

При снижении давления в ГО до 0,08 МПа (0,8 кгс/см2 (абс)) автоматически закрываются задвижки в ГО от спринклерной системы и насос переводится на работу на рециркуляцию.

222

9.2.4. Конструкция насосов

Водоструйный насос

Насос водоструйный типа СН-10/50-К (рис. 9.7) предназначен для перекачивания раствора бората калия из бака на всас спринклерного насоса. Материал корпусных деталей насоса – сталь

08Х18Н10Т.

Рис. 9.7. Водоструйный насос марки СН-10/50-К

Струйные насосы отличает простота устройства и обслуживания, поскольку отсутствуют трущиеся части и клапаны. Такие насосы малочувствительны к загрязненным жидкостям. По всей видимости поэтому они и выбраны проектировщиками для перекачки раствора бората калия, имеющего при некоторых условиях склонность к кристаллизации.

223

Струйный насос (рис. 9.8) состоит из следующих основных элементов: рабочего сопла 2, камеры смешения 3, диффузора 4, входного участка горловины (конфузора). Полость, куда поступает перекачиваемая жидкость, обычно называют всасывающей камерой.

Рис. 9.8. Конструкция струйного насоса:

1 – подвод рабочей жидкости; 2 – рабочее сопло; 3 – камера смешения; 4 – диффузор; 5 – отвод; 6 – подвод перекачиваемой жидкости

Насос для перемешивания растворов в баках

Для перемешивания растворов бората калия во всех трех баках установлен один общий для всех этих баков насос перемешивания бората калия марки Х45/90-К-2Г:

тип − центробежный, горизонтальный, одноступенчатый; подача − 45 м3/ч; напор − 0,9 МПа;

уплотнение − двойное, торцевое; максимальные протечки через уплотнения − 0,01м3/ч.

Спринклерный насос ЦНСА-700-140 − основной насос, предна-

значенный для подачи воды из бака через теплообменники аварийного расхолаживания в герметичный объем защитной оболочки и разбрызгивания там воды через форсунки.

Насос ЦНСА-700-140 – центробежный, горизонтальный, одноступенчатый с рабочим насосом двухстороннего входа.

Для обеспечения рабочего диапазона работы насоса на его напоре врезана дроссельная шайба:

рабочее давление − 1,47 МПа (15 кгс/см2); перепад на шайбе 0,68 МПа (6,9 кгс/см2). Форсунки спринклерные:

224

проектный перепад давления − 0,098 МПа (1 кгс/см2); проектный расход на форсунку − 30 м3/ч; число форсунок на одно кольцо − 20; угол распыления факела форсунки 75°;

эквивалентный диаметр капель распыления − 800 мкм.

Насосы можно использовать и для аварийного заполнения бассейна выдержки.

На линии рециркуляции насосов установлено по две арматуры и дроссельные шайбы для обеспечения работы насосов в рабочем диапазоне.

Принцип работы насоса заключается в преобразовании механической энергии приводного электродвигателя в гидравлическую энергию перемещаемой насосом жидкости. Преобразование механической энергии в гидравлическую производится вращающимся колесом, снабженным лопастями.

Насос (см. рис. 9.6) состоит из корпуса 4, вала 1, встроенных теплообменников 3 и 5, подшипников 2 и 8, торцевых уплотнений 6 и 7, плиты опорной 10 и вспомогательных трубопроводов.

Корпус насоса – литой, стальной с полуспиральным подводом и спиральным двухзавитковым отводом, имеет горизонтальный разъем, который уплотняется паронитовой прокладкой толщиной 1,0 мм. Входной и напорный патрубки насоса выполнены под приварку с трубопроводами и расположены в нижней части корпуса.

Корпус насоса опирается на чугунную литую плиту четырьмя лапами и крепится к ней с помощью шпилек с дистанционными втулками; Между дистанционными втулками и плоскостью лап корпуса предусмотрены зазоры для свободного перемещения насоса при его нагреве. Сохранение центровки обеспечивают две продольные шпонки, расположенные под корытами корпуса насоса.

Для сохранения величины допускаемых осевых зазоров зубчатой муфты, передние лапы корпуса зафиксированы двумя цилиндрическими штифтами. В местах уплотнения рабочего колеса, в корпусе насоса установлены уплотнительные кольца, изготовленные из стали 30Х13 ГОСТ 5632-72. В кольцах предусмотрены пазы для свободного прохода частиц механических примесей, имеющихся в перекачиваемой жидкости.

Ротор насоса состоит из вала, рабочего колеса, подшипников, втулок колец маслоотбойных, кольца, деталей крепления и пред-

225

ставляет собой самостоятельную сборку. Вал изготовлен из стали 14Х17Н2 ГОСТ 5632-72. Рабочее колесо − сварно-литое, из стали 20Х13Л-1 ГОСТ2176-77, посажено на вал по посадке К6. Эта посадка выбрана из условий:

1)обеспечения повышенных требований по допустимой величине вибрационной скорости;

2)исключения нагрузок на вал со стороны рабочего колеса, которые имеют место при режимах, отличных от номинального.

Опорами ротора служат подшипники скольжения с кольцевой масляной смазкой и водяным охлаждением. Применением рабочих колес двухстороннего входа разгружается осевое усилие ротора. Остаточное осевое усилие ротора воспринимается сдвоенным ра- диально-упорным шарикоподшипником, вмонтированным в опор- но-упорном подшипнике насоса.

Наружная обойма шарикоподшипника не зажата в осевом на-

правлении, имеется зазор 0,03−0,1 мм. Это позволяет свободно всплывать ротору при вращении. От проворота наружная обойма зафиксирована напрессованной втулкой. Корпус опорно-упорного подшипника выполнен из двух половин с расположением разъема в горизонтальной плоскости. Во внутренней расточке корпуса подшипника находится вкладыш, выполненный из двух половин и зафиксированный от проворота штифтом. Во вкладыше подшипников скольжения вмонтировано по два термопреобразователя сопротивления, кабели от которых выведены через специальные штуцера и уплотнены паронитовыми прокладками от просачиваемого масла. Положение корпуса подшипника выставляется тремя регулировочными винтами. После обеспечения концентричного расположения ротора относительно статора положение корпусов подшипников фиксируется коническими штифтами. Концевые уплотнения вала насоса – двойного торцевого типа.

Насос приводится во вращение двигателем через зубчатую муфту. Направление вращения ротора насоса – по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода, указано стрелкой, укрепленной на корпусе насоса.

Вспомогательные трубопроводы предназначены для подвода и отвода охлаждающей воды к подшипникам и встроенным холодильникам, слива утечек из концевых уплотнений, а также для циркуляции перекачиваемой среды по замкнутому контуру: торце-

226

вое уплотнение – внешние теплообменники. Не допускает промывку дезактивирующими растворами.

В качестве привода центробежного насоса применяется асинхронный трехфазный двигатель с замкнутой системой вентиляции.

9.2.5. Характеристики насосов

Основные технические храктеристики водоструйного насоса марки СН-110/50-К представлены в табл. 9.2 и рис. 9.9.

Таблица 9.2 Основные технические характеристики СН-10/50-К

Рис. 9.9. Характеристика насоса СН-10/50-К

227

Основные технические храктеристики спринклерного насоса ЦНСА-700-140 представлены в табл. 9.3 и на рис. 9.10.

Таблица 9.3 Основные технические характеристики ЦНСА-700-140

Рис. 9.10. Характеристики насоса ЦНСА-700-140

228

9.3. Система аварийного ввода бора

9.3.1. Назначение системы

Система аварийного ввода бора предназначена для аварийной подачи высококонцентрированного раствора бора в первый контур при авариях, связанных с выделением положительной реактивности в активной зоне реактора с сохранением высокого давления в первом контуре, а также в режимах, связанных с разуплотнением первого контура.

Система аварийного ввода бора состоит из трех идентичных каналов. Каждый канал состоит из двух групп. В основу проекта групп аварийного ввода бора высокого давления положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ним со стороны реакторной установки:

обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с расходом не менее 130 м3/ч и начальной концентрацией 40 г/кг в диапазоне давлений 1-го контура 90−15 кгс/см2, а при давлении в 1-м контуре 100 кгс/см2 – не менее 100 м3/ч;

обеспечить возможность работы насоса аварийного ввода бора высокого давления из бака-приямка под оболочкой при авариях, связанных с течью 1-го контура, в течение времени, необходимого для расхолаживания блока и отвода остаточных тепловыделений; она должна допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функ-

циональных свойств; она должна обеспечивать в аварийной ситуации подачу борного

раствора в 1-й контур не позднее чем через 35−40 секунд с момента достижения давления в 1-м контуре 90 кгс/см2 от насоса аварийного ввода бора высокого давления; она должна иметь трехканальную структуру, т.е. соответствовать структуре остальных систем безопасности.

В соответствии с требованиями единичного отказа и необнаруженного отказа система аварийного ввода бора состоит из трех идентичных каналов, каждый из которых может выполнять назначение всей системы. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, определенных в

229

ОПБ 88/97, поэтому отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.

Система аварийного ввода бора является защитной системой безопасности и относится к 1-й категории сейсмостойкости. Пространственное разделение каналов с установкой стен и перекрытий, огнестойкостью не менее 1,5 ч и наличие системы автоматического пожаротушения кабельных помещений позволяют сохранять работоспособность системы при пожаре в одном из каналов. Все оборудование и трубопроводы выполнены по 1-й категории сейсмостойкости и рассчитаны на МРЗ, что обеспечивает выполнение системой своих функций.

9.3.2. Группа аварийного ввода бора

Группа системы аварийного ввода бора состоит из трех независимых каналов (рис. 9.11), каждый из которых включает в себя следующее технологическое оборудование:

бак аварийного запаса концентрированного раствора борной кислоты;

насосный агрегат аварийного ввода бора; трубопроводы, арматуру, дроссельные шайбы и КИП.

Всасывающие, напорные трубопроводы и трубопроводы рециркуляции насосов аварийного ввода бора выполнены из стали

08Х18Н10Т.

На всасывающих трубопровода установлены предохранительные клапаны, защищающие эти трубопроводы от недопустимого повышения давления. Давление срабатывания клапанов –

5,5 кгс/см2.

На напорных трубопроводах внутри гермозоны установлены по два быстродействующих вентиля, далее по ходу установлено четыре обратных клапана, объединенных попарно-параллельно, каждая пара обратных клапанов имеет байпас, выполненный из трубопровода Ду 15 с дроссельной шайбой и двумя ручными вентилями.

Назначение байпаса – проведение контроля плотности пары обратных клапанов; прогрев напорного трубопровода до температуры гидроиспытаний.

Для отвода возможных протечек через обратные клапана из полости между быстродействующими вентилями выполнен дренаж в

230