Деревянко О. В.

Одесский национальный политехнический университет, Украина

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВАРИЙНОЙ ПОДПИТКИ ЦИРКУЛИРУЮЩИХ ВОДНЫХ СРЕД ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ АЭС

Обзор известных исследований процессов нарушения тепломассообмена в энерготехнологическом оборудовании атомных электрических станций (АЭС) показал, что элементы основного оборудования с непрерывным теплоотводом являются объектами, во многом определяющими надежность и безопасность энергоблока АЭС в целом. Анализ вероятных аномалий технологического теплоотвода и связанных с этим эксплуатационных проблем выявил возможность возникновения дефицита водных сред в тепломассообменных системах. Исходя из этого была поставлена цель по разработке системы аварийной подпитки циркулирующих водных сред, инвариантная относительно условий электроснабжения энергоблока.

Общие методические задачи разработки состояли в следующем. Поскольку существующие ныне, штатные для АЭС, системы подпитки ориентированы на использование циркуляционных насосов, привод насосов должен обеспечивать их работу с использованием всех доступных источников энергии и быть независимым от электроснабжения. При этом было необходимо учитывать, что эффективным источником энергии может служить влажный пар, имеющийся на АЭС в соответствии с технологической схемой. Соответственно, была поставлена задача разработки принципов использования несепарированного ( неосвобожденного от излишней влаги) пара, который бы был применён в качестве движителя турбинного привода, и задачи по разработке приемлемой конструкции турбопривода насоса.

Решение поставленных задач оказалось невозможным на основе применения в качестве привода насоса классической лопаточной турбины Лаваля – с учетом того, что ударные нагрузки капельных фракций на лопатки такой турбины могут привести к ее неэффективной работе и отказам, связанным с повреждением лопаток. Поэтому было разработано техническое предложение, позволяющее использовать несепарированный пар или двухфазный (пароводяной) поток на основе использования безлопаточной турбины трения [1].

Предлагается система с комбинированным турбоприводом , представляющим собой композицию лопаточной турбины и предвключенной ей турбины трения, находящихся в общем корпусе [2]. Турбина трения (первая ступень турбоагрегата) может иметь дисковый (по типу турбины Теслы ) или иметь спирально-барабанный ротор , как это представлено на рис. 1.

Рис. 1. Композиционный турбопривод насосного агрегата аварийной подпитки водных сред технологического оборудования АЭС:

1– цилиндрическая камера; 2 – русло движения рабочего тела; 3 – входной патрубок; 4 – корпус; 5 – сопло; 6 – вал ротора; 7– контактная поверхность рабочего колеса; 8 – прорезь для выхода отработавшего рабочего тела; 9 – кольцо обечайки

Предлагаемое техническое решение, благодаря комбинации двух конструктивно разнородных турбин, установленных соосно в одном корпусе, гарантирует работу агрегата в аварийной ситуации, приемлемую разгонную характеристику ротора насоса подпитки и включение в работу всей подпиточной системы, вследствие отсутствия необходимости предварительного разогрева вспомогательных конструктивных элементов турбопривода . Возможно усовершенствование конструкции за счет использования соединяющего роторы двух турбин механизма, высвобождающего опережающее движение второго ротора относительно первого в режимах движения второго ротора по инерции. Такая конструктивная компоновка позволяет рационально распределить располагаемый теплоперепад между ступенями композиционной турбоустановки, поднимая степень сухости пара на выходе из лопаточной турбины, и повышает к.п.д. турбонасосной установки, что способствует повышению функциональной надежности системы подпитки технологического тепломассообменного оборудования АЭС [3].

Список использованных источников:

1.              Королев А. В. Повышение теплотехнической надежности оборудования АЭС / А. В. Королев // Труды Одесского политехнического университета. – 2008. – Вып . 1(29). – С. 103–105.

2.              Королев А. В. Подпитка парогенератора от надежных источников / А. В. Королев, О. В. Деревянко // Повышение безопасности и эффективности атомной энергетики: м-лы 3-й Междунар . науч .- практич . конф ., Одесса, 24–28 сент. 2012 г . – О.: НПЦ « Энергоатом », 2013. – С.111–113.

3.              Деревянко О. В. Предаварийные физические процессы и надежный теплоотвод в ядерных энергоустановках: монография / О. В. Деревянко , А. В. Королев, А. Ю. Погосов . – О.: Наука и техника, 2014. – 264 с .