Balakovskaya - Основное оборудование РО

131

из парогенераторов ПГВ-4 Армянской АЭС, проработавшего бо лее 10 лет. Результаты исследований положительные.

Температурный режим ПГВ-1000

Как на одну из причин повреждения коллекторов указываетс я на их возможный нестабильный режим работы. Для определения фактического протекания теплогидравлических режимов в ПГВ-1000 на Хмельницкой, Нововоронежской, Калининской АЭС и АЭС “Козлодуй” (Болгария) были смонтированы системы термоизмерений водяного объема парогенератора второго контура и температуры коллектора со стороны теплоносителя 1 конту ра.

В результате измерений было установлено, что во всех эксплуатационных режимах показания термопар, установле нных на холодной стороне парогенератора между закраиной погруж енного дырчатого листа и корпуса, а также между трубным пучком и закраиной, соответствовали температуре воды на линии нас ыщения; каких-либо термопульсаций в воде не зафиксировано. Термоп ары верхнего ряда теплообменных трубок вблизи холодного кол лектора зафиксировали повышение температуры трубок на 6-8 градусо в С при глубоком (> 1600 мм) уменьшении уровня.

При проведении термоизмерений на Калининской АЭС (при проектной работе ТЗиБ) при снижении уровня воды в ПГ до 500мм от номинального температура на выходе из парогенератора не менялась. Это говорит о том, что в пределах работы проектно й защиты АЗ (и только в пределах!) по снижению уровня в ПГ (-650 L ном) и блокировок по уровню воды (-500 L ном откл. ГЦН) теплообменный пучок и коллекторы теплоносителя в пределах перфорирова нной части находятся в зоне уверенного охлаждения водой с равн омерной температурой.

В период вода в эксплуатацию 1-го блока Хмельницкой АЭС проведен комплекс температурных измерений в течение регламентных динамических испытаний блока (режимы отклю чения ГЦН, сбросы нагрузки реактора и турбины, отключения турбопитательного насоса). Наибольшие зафиксированные и зменения температуры воды в указанных режимах не превышали 10 граду сов С. При срабатывании аварийной защиты реактора (нагрузка б лока 90%) зафиксировано изменение температуры воды в парогенераторах на 16 градусов С.

На основании измерений оказалось возможным сделать след ующие выводы: в стационарных режимах работы энергоблоков темпе ратура воды парогенератора, омывающей коллектора, является пост оянно и равной ts при номинальном давлении, в переходных режимах температура воды меняется в соответствии с изменением да вления и также равна ts при соответствующем давлении; принятые в про екте защиты и блокировки по уровню воды обеспечивают температ урный режим работы коллекторов в пределах проектных алгоритмо в; смешение холодной питательной воды с температурой 220 или 16 5 градусов С с водой парогенератора происходит полностью н а расстоянии 30 мм от места ее выхода из раздаточных сопел питательных труб; максимальная разница температуры по пе риметру выходного коллектора по первому контуру составляет 7 град усов С; температурных пульсаций в коллекторе не обнаружено.

Указанное свидетельствовало, что температурный режим на прямую не являлся причиной повреждения холодных коллекторов.

Высказывались предположения о возможности гидродинамич еских воздействий ГЦН на холодный коллектор, в частности, гидро ударов при его отключениях. Аналитические исследования и непосредственные измерения на ряде АЭС не подтвердили на личия гидроударов. давление на всасе и напоре ГЦН при пуске и ост анове (примерно на 5-6 кгс/см2) изменяется плавно в течение, примерно, 0,5-1 мин.

Водно-химический режим

На АЭС с ВВЭР-1000 принят водно-химический режим с дозированием гидразин-гидрата в конденсатный тракт в соответствии с действующими нормами. Однако на действующ их АЭС с ВВЭР-1000 имели место отклонения от норм, в том числе рН и электропроводности.

132

Требуют дополнительного изучения повреждения коллектор а на 1-м блоке Запорожской АЭС при меньшем уровне отклонений от но рм водно-химического режима через 25 тыс. часов и 5-м блоке Нововоронежкой АЭС при более значительных отклонениях ч ерез 60 тыс. часов, а также выход из строя теплообменных трубок на Калининской АЭС при приблизительно одинаковом ВХР с Запорожской АЭС. Несмотря на более продолжительный перио д эксплуатации, коллекторы повреждений не имели.

Изучение влияния отклонений водно-химического режима на повреждения металла коллекторов ПГ необходимо. Обращает на себя внимание факт, что при самых низких рН продувочной во ды на 2-м блоке Южно-Украинской АЭС (в сравнении с другими станциями) выход из строя коллекторов произошел за самое короткое время. Изучение влияния рН на повреждаемость хол одного коллектора привело к разработке одной из версий, заключающейся в том, что при низких рН в недовальцованной щели интенсифицируется коррозия, происходит насыщение метал ла перемычки водородом, его дополнительное нагружение внут ренним давлением до образования и развития трещины.

Приняты следующие меры: усилен контроль за соблюдением но рм водно-химического режима 2 контура и введены новые нормы В ХР, произведена реконструкция отвода воды из ПГ на продувку c организацией солевых отсеков ПГ, ведется реконструкция трубопроводов продувки ПГ и системы СВО-5 для увеличения расходов воды на очистку и повышения ее эффективности. В н овых нормах ВХР почти в 3 раза ужесточены нормы по концентрации Cl в продувочной воде ПГ (с 500 до 150 мкг/кг), уменьшена концентраци я Na, повышен нормируемый рН в продувочной воде до 9,0.

Ремонт поврежденных коллекторов

Парогенераторы, в которых обнаружены дефекты в виде трещи н на перемычках между отверстиями, заменяются. Предполагаетс я, что в последующем они могут быть отремонтированы или расчлене ны на отдельные компоненты, которые могут быть использованы.

Для промышленного опробования предложен способ ремонта коллекторов ПГВ-1000, включающий определение границ повреждения коллектора прибором контроля целостности перемычек, высверловку теплообменных трубок с получение м отверстий диаметром 17 мм по всей траектории трещин на глубину не менее 150 мм, контроль границы трещины в крайних отверсти ях зоны ремонта цветной дефектоскопией, удаление антикоррозионной наплавки в зоне ремонта, заварку в рассверленных отверсти ях последовательно устанавливаемых заглушек (в каждом отве рстии 45); контроль правильности установки заглушек и их обварки г- графированием через соседние трубы, восстановление антикоррозионной наплавки по всей площади зоны ремонта, включая отверстия с приваренными заглушками.

Предусмотрена зачистка наплавленной поверхности и конт роль качества цветной дефектоскопией, гидравлическими испыт аниями, а также контроль герметичности. Предложенный способ ремон та отработан на моделях, изготовлен комплект ремонтной осна стки.

Выводы

Перечисленные мероприятия в полном объеме обеспечат про ектный ресурс ПГВ-1000. Для эксплуатирующихся и частично исчерпавши х ресурс ПГ их внедрение в полном объеме, естественно, невоз можно в связи с чем будет производиться плановая замена таких парогенераторов на новые.

Для эксплуатации наиболее важно с точки зрения ресурса ПГ выполнение следующего:

Поддержание водно-химического режима в ПГ по РН, О2, Cl, Na, так как превышение нормируемых показателей приводит к резкому ускорению коррозии конструкционных материалов ПГ, как указано выше.

Сведение к минимуму количества срабатываний системы аварийной питательной воды с подачей ее в парогенератор. Снижение до минимума числа циклов разогреварасхолаживания РУ.

133

При проведении расхолаживания РУ тщательное выдерживание нормируемых параметров (скорости расхолаживания, перепада температур “верх-низ ПГ”). При проведении расхолаживания РУ желательно держать включенными все ГЦН как можно дольше, так как при отключении ГЦН петли резко ухудшается расхолаживание коллекторов и корпуса ПГ, увеличивается вплоть до превышения номинальной разница “верх-низ ПГ”.

135

Цели обучения

По окончании изучения данного материала обучаемые будут способны:

Описать назначение ГЦН YD10-40D01 и их вспомогательных систем.

Объяснить необходимость, которой был продиктован перехо д с герметичных ГЦН на ГЦН с механическим уплотнением вала.

Описать взаимосвязь ГЦН со следующими системами: TF, TK, VB, TN, циркуляционным контуpом YA.

Описать устройство и основные технические хаpактеpистики компонентов ГЦН:

Описать собственно выемную часть ГЦН.

Описать обоpудование автономного контуpа ГЦН. Описать обоpудование маслосистемы ГЦН. Описать электродвигатель ГЦН ВАЗ-215.

Описать улитку ГЦН с опорами.

Наpисовать упрощенную пpинципиальную схему ГЦН с обвязкой и вспомогательными системами.

Назвать защиты по главным циркуляционным насосам: Назвать защиту ГЦН по повышению t масла на смазку. Назвать защиту ГЦН по давлению масла в ГУП.

Назвать защиту ГЦН по повышению t автономного контуpа.

Описать отклонения от ноpмальной эксплуатации ГЦН и его аварийные pежимы:

Описать возможность pаботы ГЦН без подачи запиpающей воды ТК.

Описать возможность pаботы ГЦН без подачи воды пpомконтуpа TF.

Объяснить назначение, упрощенное устройство и основы эксплуатации главного циркуляционного насоса ГЦН-195М на АЭС с ВВЭР-1000 (РУ В-320).

136

Развитие конструкций главных циркуляционных насосов для АЭС с ВВЭР-1000

Независимо от схемных особенностей ядерных установок од ним из обязательных для РУ видов оборудования являются насосы. Наиболее ответственным агрегатом на АЭС является главны й циркуляционный насос первого контура, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя через реактор. Главные циркуля ционные насосы предназначены для организации циркуляции теплон осителя через реактор по схеме:

ГЦН -> реактор -> парогенератор -> ГЦН ->....

Основным эксплуатационным требованием, предъявляемым к ГЦН, является высокая ресурсная надежность. ГЦН должны надежн о и устойчиво работать при параметрах окружающей среды, хара ктерных для мест их расположения, без всякого вмешательства обслуживающего персонала в течение длительного времени , равного, по меньшей мере, периоду между плановыми остановками реак тора.

Радиоактивность теплоносителя, загрязнение внутренних поверхностей активными продуктами коррозии, размещение в защитных боксах под гермооболочкой практически исключа ют возможность ремонта ГЦН с заходом персонала в помещение. В связи с этим предъявляется требование обеспечения замен ы элементов проточной части и отдельных узлов ходовой част и без резки циркуляционных трубопроводов с минимальным време нем нахождения ремонтного персонала вблизи ремонтируемого ГЦН.

Стабильная работа ГЦН в большой степени зависит от надежн ости обслуживающих (вспомогательных) систем. Поэтому число их должно быть минимальным.

В первых реакторах с водой под давлением (ВВЭР-210, ВВЭР-365) наблюдалась выраженная тенденция использования бессаль никовых герметичных насосов в качестве ГЦН. Характерной особенно стью бессальникового герметичного насоса является отсутстви е устройств, герметизирующих вращающийся вал насоса. В таких насосах собственно насос и электродвигатель соединяются в едины й герметичный агрегат.

Однако при последующем конструировании и сооружении реакторов типа ВВЭР с увеличенной единичной мощностью (ВВЭР-440, ВВЭР-1000) проектанты стали ориентироваться на электромеханические насосы с уплотнением вращающегося вала. Переход на насосы с механическим уплотнением вала был обусловлен тем, что при N > 2 Мвт возникали большие технологические сложности при изготовлении герметичных насосов.

Также переход был продиктован стремлением повысить КПД насосных агрегатов, который в случае использования герме тичных насосов заведомо меньше 60%, а также неизбежным усложнением конструкционных решений в герметичных насосах с ростом и х мощности.

Кроме того, переходные режимы на АЭС с ВВЭР, а также необходимость предупреждения недопустимого развития ав арийных ситуаций в реакторе при обесточивании и некоторых других неисправностях требовали обеспечения достаточно продолжительного выбега обесточенного насоса. Для герме тичных насосов возможность удовлетворения этого требования пр актически исключена, так как вследствие малых маховых масс у них неб ольшой выбег при отключении (постоянная выбега у герметичного Г ЦН-310 - 2 секунды). Для организации теплоотвода от активной зоны в переходных процессах, связанных с потерей циркуляции теплоносителя, для таких насосов выполнялась специальна я схема питания ГЦН, основанная на выделении трех независимых источников энергоснабжения.

137

138

В то же время в насосах с уплотнением вала эта задача решае тся без особых трудностей за счет искусственного увеличения момента инерции ротора агрегата установкой в электродвигателе м ассивного маховика (постоянная выбега у ГЦН-195М с механическим торце вым уплотнением вала равна 30 секунд, после этого его подача сни жается всего в 2,7 раза).

Конструктивная схема ГЦН с механическим уплотнением вала

Главный циркуляционный насос ГЦН-195М предназначен для создания циркуляции теплоносителя в 1 контуре, для обеспе чения теплосъема от активной зоны реактора ВВЭР-1000 и передачи те пла в парогенератор.

ГЦН-195М - вертикальный, центробежный, одноступенчатый насос с блоком торцевого уплотнения вала, консольным рабочим кол есом, осевым подводом перекачиваемого теплоносителя, выносны м электродвигателем.

Отличительной особенностью насосных агрегатов такого т ипа является наличие механического уплотнения вращающегося вала, которое в насосах с большой подачей обеспечивает значите льные преимущество по сравнению с герметичными. Все насосы этой группы - вертикального исполнения, имеют герметичный силовой кор пус (“улитку”) эллиптической формы.

На рисунке проведена типовая структурная схема ГЦН в виде комплекса, который включает в себя следующие присутствую щие во всех конструкциях этого вида типовые узлы: приводной электродвигатель, подшипниковые опоры с системой смазки , уплотнение вращающегося вала с системой питания и охлажд ения, проточную часть.

ГЦН размещается в гермооболочке (пом.ГА-504/1-4), установлен на “холодной” нитке циркуляционного трубопровода I контура и подает охлажденную в парогенераторах воду (теплоноситель I конт ура) в реактор. Размещение ГЦН в гермооболочке приведено на рисунке.

Конструктивно ГЦН-195М представляет собой агрегат, состоящ ий из насоса с антиреверсным устройством, электродвигателя ВА З 215/1096АМО5 и вспомогательных систем.

В соответсвии с классификацией по категориям безопаснос ти ГЦН относится к устройствам нормальной эксплуатации. При этом система ГЦН несет дополнительную функцию, как система, обеспечивающая циркуляцию теплоносителя при выбеге при различных авариях с обесточиванием, что позволяет осуществлять плавный выход на режим естественной циркуляции.

ГЦН спроектирован таким образом что обеспечивается: нахождение ГЦН в горячем резерве, включая режимы обратного тока в случае повреждения антиреверсного устройства, не ограниченно во времени; пуск и устойчивая работа ГЦН при любом сочетании работающих насосов в РУ;

кавитационный запас во всех переходных режимах работы РУ ; остановка (выбег) ГЦН без повреждений при перерыве подачи охлаждающей и уплотняющей воды; уровень пульсации давления и вибрации ГЦН, не приводящий к нарушениям в насосе и связанных с ним системах;

отсутствие выхода радиоактивного теплоносителя в атмос феру через уплотнение вала насоса; отсутствие летящих предметов, представляющих опастност ь для РУ, во всех проектных режимах;

все детали и узлы ГЦН, соприкасающиеся с теплоносителем, охлаждающей водой промконтура и запирающей водой, изготовлены из сталей, стойких против коррозии и эррозии;

Структурная схема ГЦН для ВВЭР с механическим уплотнением вала

1-барботер УP20B01

2-гидроемкости САОЗ УТ11-14В01

3-компенсатор давления УР10В01

4-реактор УС00В01

5-доохладитель продувки 1 контура TК80W02

6-РТО продувки ТК80W01

7-дыхательный бак промкотура TF10B01

8-отсек БВ TG21B03

9-отсек БВ TG21B01

10-отсек БВ TG21B04

11-отсек БВ TG21B02

139

1-проточная часть насоса

2-нижний радиальный подшипник

3-холодильник корпуса улотнения вала

4-блок уплотнения вала

5-радиально-осевой подшипник

6-соединительная муфта

7-электродвигатель

8-система смазки

9-система питания уплотнения вала

10-система охлаждения

11-система питания радиального подшипника

Размещение ГЦН в гермооболочке (отм. 28.8)

140

материалы деталей, изготовленных из аустенитных марок сталей не имеют склонности к межкристалитной коррозии; химсостав материалов деталей, соприкосающихся с теплоносителем, не содержит специальных добавок кобальт а и других элементов, которые образуют долгоживущие изотопы в активной рабочей среде; ГЦН ремонтнопригоден - обеспечивается возможность

разборки и замены составных частей. При выходе из строя большинства узлов ГЦН и их элементов восстановление може т быть произведено как путем замены элементов, так и путем замены всего блока, причем, предусмотрен соответствующий ЗИП и приспособления для ремонта.

конструктивное исполнение ГЦН обеспечивает возможность ремонта электродвигателя и его элементов без разборки насоса.

непрерывная работа ГЦН на всех эксплуатационных режимах 10 000 часов; средняя наработка до отказа - не менее 18 000 часов;

средний ресурс между средними ремонтами не менее 16 000