Технологии 13 апреля 2011
Atomic-Energy.ru

Усовершенствованные насосы для систем безопасности энергоблоков ВВЭР-1000

Современные агрегаты аварийного и планового расхолаживания. Спринклерные насосные агрегаты. Модернизация насосного оборудования.

ОКБМ уделяет значительное внимание вопросам эксплуатации насосного оборудования. Научно-технический и производственный потенциал ОКБМ, имеющиеся наработки по созданию современного оборудования для АЭС позволяют предприятию осуществлять поставки насосного оборудования нового поколения как на действующие, так и на строящиеся атомные энергоблоки.

В течение нескольких лет специалисты предприятия по согласованию с концерном «Энергоатом» проводили комплексное поэтапное обследование насосного оборудования всех действующих энергоблоков РБМК, ВВЭР и БН (27 блоков на девяти АЭС). В перечень обследуемых насосов вошла практически вся номенклатура конденсатных и питательных насосов, насосов систем безопасности и другого важного для безопасности АЭС общестанционного насосного оборудования.

Собранные данные были проанализированы и систематизированы в соответствии с проблемами, существующими при эксплуатации насосов, разработаны предложения по совершенствованию конструкции насосного оборудования.

Результаты этих исследований используются в ОКБМ при создании насосного оборудовании АЭС нового поколения, модернизации действующих насосов и проектировании усовершенствованных узлов.

Для системы безопасности энергоблока ВВЭР-1000 разработаны насосные агрегаты аварийного и планового расхолаживания (ЦНР 800-230Р, ЦНР 800-230Т), спринклерные насосные агрегаты (ЦНСА 700-140Р, ЦНСА 700-140Т), насосный агрегат аварийного впрыска бора (ЦН 150-110Р).

Для высоконапорного многоступенчатого насоса ЦН 150-110Р разработано бесконтактное разгрузочное устройство с полной разгрузкой ротора от осевых усилий. В конструкции насоса полностью исключены какие-либо обслуживающие системы и внешние трубопроводы (рис. 1).

Рис. 1. Насос ЦН 150-110Р

Основные отличия модернизированных насосов ЦНР 800-230Р и ЦНСА 700-140Р заключаются в применении сконструированных в ОКБМ радиальных и осевых подшипников, работающих на перекачиваемой среде, и торцового уплотнения, установленного только со стороны электропривода, а также упругой пластинчатой соединительной муфты.

В модернизированных насосах исключена масляная система смазки и охлаждения подшипников, за счет этого снижена пожароопасность оборудования. Подшипниковые опоры в момент пуска всегда находятся в рабочей среде, что исключает возможность «сухого» пуска подшипников и вероятность внезапного выхода их из строя, то есть остановки насоса. Благодаря тому, что встроенные радиальные подшипники расположены ближе друг к другу, существенно улучшилось вибрационное состояние агрегата (среднеквадратическое значение виброскорости в любой точке измерения и в произвольном направлении – менее 2 мм/с); это увеличивает срок службы подшипниковых опор.

Наличие одного торцового уплотнения позволяет минимизировать количество протечек во внешнюю среду, снизить вероятность выхода узла из строя, уменьшить количество дорогостоящих запасных частей и принадлежностей. Холодильник уплотнения – встроенный, исключены внешние трубопроводы уплотнения и вынесенные холодильники.

Таким образом, при модернизации удалось достичь значительных преимуществ, которые напрямую связаны с повышением надежности насосов, следовательно, и с безопасностью энергоблока.

Описанную выше модернизацию ЦНР 800-230Р и ЦНСА 700-140Р можно производить на насосах действующих энергоблоков в период планово-предупредительных ремонтных работ, используя имеющиеся корпуса (наиболее дорогостоящие части насосов) и заменяя только выемную часть. Конструкция модернизированных насосов ЦНР 800-230Р и ЦНСА 700-140Р без изменения проточной части представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Насос ЦНР 800-230Р (ЦНСА 700-140Р)

Три насоса ЦНР 800-230Р поставлены ОКБМ на второй блок Волгодонской (Ростовской) АЭС. Планируется модернизация действующего насоса ЦНР 800-230 на Балаковской АЭС.

Следует отметить, что корпуса с горизонтальным разъемом, традиционно используемые в насосах ЦНР 800-230Р и ЦНСА 700-140Р, имеют ряд существенных недостатков.

К ним относятся: большая площадь поверхности горизонтального разъема, которая требует значительных усилий затяжки; сложность герметизации корпуса при сборке; недостаточная жесткость разъема при нагружении полным давлением во время гидроиспытаний; существенные температурные напряжения; возможность разгерметизации горизонтального разъема при резком скачке температур.

Все эти недостатки исключены в конструкции насосов ЦНР 800-230Т и ЦНСА 700-140Т, где применяется корпус разработки ОКБМ, не имеющий горизонтального разъема (рис. 3). В настоящее время на предприятии изготавливается головной образец насоса ЦНР 800-230Т.

Рис. 3. Корпус насоса ЦНР 800-230Т (ЦНСА 700-140Т) без горизонтального разъема

К числу потребительских качеств модернизированных насосов относятся существенно увеличенный межремонтный период (не менее восьми лет), снижение номенклатуры и стоимости запасных частей и принадлежностей, повышенный ресурс отдельных узлов, уменьшенные массогабаритные характеристики.

Применение данных насосов в составе действующих и  строящихся блоков АЭС позволит решить такие задачи, как замещение импортного насосного оборудования, создание конкурентной среды на рынке насосов, замена отработавшего ресурс оборудования, обновление морально устаревшей конструкции и, конечно же, повышение безопасности и экономичности.

Производимое в ОКБМ насосное оборудование проходит полномасштабные параметрические испытания на универсальном насосном стенде предприятия.
Данный стенд обеспечивает испытательную базу практически для всей номенклатуры насосных агрегатов общестанционных систем АЭС и позволяет проводить полномасштабные испытания более 60 типоразмеров насосного оборудования для обеспечения программы модернизации существующих и введения в эксплуатацию новых энергоблоков.
 
Авторы: В.В. Гладков, В.Г. Королев, Д.В. Макарычев (ОАО «ОКБМ Африкантов»)