Описание модернизации оборудования Калининской атомной электростанции КАЭС

Модернизация насоса расхолаживания ЦНР 800-230.

Система расхолаживания используется для обеспечения теплосъема остаточных тепловыделений активной зоны реактора и расхолаживания I контура с заданной скоростью в режимах планового и аварийного расхолаживания и относится к защитным системам безопасности АЭС.

Конструкция насосов ЦНР 800-230 типична для центробежных насосов с рабочим колесом двухстороннего входа (рис. 1.2.4.1). Спиральный корпус насоса имеет горизонтальную плоскость разъема, которая делит его на верхнюю и нижнюю части. Расположение патрубков в нижней части позволяет осуществлять разборку насоса без его демонтажа. Радиальными опорами ротора являются масляные подшипники скольжения, имеющие картерную систему смазки.

1 - корпус; 2 - корпус подшипника; 3 - маслоподающие кольца; 4 - вкладыш радиального подшипника; 5 - ротор; 6, 12- уплотнение торцовое; 7, 11 - корпус уплотнения; 8 - крышка;

9. колесо рабочее; 10 - кольцо уплотнительное; 13 - подшипник осевой.

Рисунок 1.2.4.1 Общий вид насоса ЦНР 800-230 до модернизации

В ходе технического сопровождения ремонтов и эксплуатации насосного оборудования, предложены пути улучшения конструкции указанных насосов. На АЭС к настоящему моменту внедрены новая конструктивная схема фиксации гаек в узле крепления осевых подшипников и защита поверхностей главного разъема корпуса анаэробным герметиком. Дальнейший комплексный анализ режимов эксплуатации и результатов ревизии деталей насоса ЦНР 800-230 на АЭС привел к выявлению ряда скрытых недостатков этих насосов, таких как малая надежность и долговечность подшипников и повышенная вибрация. Конструкция подшипниковых узлов насоса не предназначена для частых пусков-остановов, которые являются основным режимом работы при нормальной эксплуатации энергоблока.

Главной проблемой является возможность выхода подшипников из строя при аварийном запуске и отказ насоса, что недопустимо для насосов системы безопасности.

Цель глубокой модернизации насоса (рис. 1.2.4.2), заключается в постоянном наличии в зоне контакта подшипников смазывающей жидкости.

1 - корпус; 2 - корпус подшипника; 3 - уплотнение торцовое; 4 - ротор; 5 -холодильник; 6, 10 - подшипник радиальный; 7 - крышка; 8 - колесо рабочее; 9 - кольцо уплотнительное; 11 - подшипник осевой.

Рисунок 1.2.4.2. Общий вид модернизированного насоса (ЦНР 800-230Р).

В предлагаемом проекте модернизации насоса опорами ротора являются радиальные гидростатические подшипники скольжения, смазываемые перекачиваемой средой, прошедшей предварительную очистку от механических примесей в мультигидроциклоне обвязки насоса. Помимо решения вышеперечисленных проблем масляных подшипников за счет отказа от легкогорючих смазочных материалов исключается пожароопасность насоса.

Модернизация позволит решить ряд проблем:

· обеспечить работоспособность как при частой кратковременной работе во время регламентных пусков, так и при длительной эксплуатации (до 1000 ч. в год) во время ремонта энергоблока;

· улучшить вибрационные характеристики насоса, снижен объем протечек по его валу.

Сохранение гидравлических характеристик насоса после модернизации гарантируется заимствованием деталей гидравлической части (корпус и рабочее колесо).

Основные технические параметры и показатели надежности насоса до и после модернизации приведены в таблице.

 

Наименование параметра	Числовое значение
	ЦНР 800-230	ЦНР 800-230Р
Подача, м3 /ч	800
Напор, м	230
Частота вращения, об/мин	3000
Параметры среды на входе: - температура, С - давление, МПа	10-150 2,35
Внешняя утечка, л/ч, не более	10	1
Назначенный ресурс уплотнения вала/ подшипниковых узлов, не менее, ч	10000/10000	12000/50000

 

Межведомственная приемка опытного образца насоса ЦНР 800-230Р подтвердила надежность и работоспособность принятых конструктивных решений.

Достоинством предлагаемой модернизация является возможность ее проведения на АЭС без демонтажа корпусных деталей, путем блочной установки модернизированных узлов.

Конструктивные решения глубокой модернизации насосов с блочной заменой узлов, использованные для насосов ЦНР 800-230Р применены ОКБМ также для модернизации ряда других типов насосов.

Использование модернизированных насосов системы безопасности позволит существенно увеличить межремонтную наработку агрегата и повысить эксплуатационную надежность системы безопасности энергоблока.

Разработка новых конструкций насосов на базе узлов насоса ЦНР 800- 230Р.

Использование старых корпусных деталей эксплуатирующихся насосов целесообразно для АЭС, имеющих не очень большой срок эксплуатации. Полученный опыт отработки узлов, применяемых при модернизации эксплуатирующихся насосов систем безопасности, был использован при создании насосов ЦНР 800-230/1. Эти насосы могут изготавливаться ОКБМ для замены эксплуатирующихся насосов с предельным сроком службы или поставки на вновь строящиеся энергоблоки всего насосного агрегата.

1 - корпус; 2, 8 – всасывающий корпус; 3 – уплотнение торцовое; 4 - ротор; 5 – холодильник; 6, 7 - подшипник радиальный; 9 – подшипник осевой.

Рисунок 1.2.4.3. Общий вид насоса аварийного расхолаживания ЦНР 800-230/1

Принципиальным отличием конструкции этих насосов от модернизированных насосов является новое исполнение литого корпуса (рис. 1.2.7.3). Использование современных уплотняющих материалов разъемов корпуса позволяет увеличить цикл между проведением капитальных ремонтов со вскрытием гидравлической части.

В отличии от модернизированной конструкции насоса ЦНР 800-230Р, где компоновка диктовалась размерами старых корпусов, гидростатические подшипники установлены непосредственно во всасывающих корпусах, что позволило сократить габариты насоса (рис.1.2.4.4).

Модернизированный насос ЦНР 800-230Р

Насос ЦНР 800-230/1 с вертикальными разъемами корпуса

Рисунок 1.2.4.4. Габаритные размеры насосов системы безопасности.

С целью использования насосов в системах с повышенным содержанием примесей конструкция насоса рассчитана на установку унифицированных гидродинамических подшипников. Материалом пары трения для этого варианта исполнения является графит СГ-П 0,5.

Несмотря на некоторое усложнение разборки насоса и необходимости наличия свободного места для демонтажа ротора конструкция имеет ряд преимуществ перед корпусом насоса, имеющим горизонтальный разъем. Корпусные детали рассчитаны на проведения гидравлических испытаний насоса совместно с системами на АЭС полным гидравлическим давлением, что невозможно для эксплуатирующихся насосов ЦНР 800-230. Полное соответствие присоединительных размеров позволяют адаптировать насос ЦНР 800-230/1 без переделки проекта АЭС, что особенно ценно для достраиваемых энергоблоков. Жесткие требования к качеству основного металла корпуса и продлению срока службы насоса до 40 лет заставляют искать выход в применении поковок для изготовления корпусных деталей.

ОКБМ была проработана конструкция насоса ЦНСБ 800-230 с кованно- сварным корпусом, имеющего те же характеристики, что и насосы ЦНР 800- 230/1.

Несмотря на большие по сравнению с прототипами габариты, массу и, соответственно стоимость, поставка насосов ЦНСБ 800-230 может быть актуальна при дальнейшем повышении требований к ресурсным характеристикам оборудования и безопасности АЭС.