СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ДАВЛЕНИЯ КАНАЛА ОХЛАЖДЕНИЯ И СМАЗЫВАНИЯ РАДИАЛЬНО-ОСЕВОГО ПОДШИПНИКА ГЛАВНОГО ЦИРКУЛЯЦИОННОГО НАСОСА Российский патент 2016 года по МПК F04D29/58 F04D29/06 

Изобретение относится к системе стабилизации давления канала охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника (РОП) главного циркуляционного насоса (ГЦН), в частности к системе стабилизации давления канала охлаждения и смазывания РОП ГЦН, предотвращающей износ вкладышей РОП ГЦН под действием кавитации и обеспечивающей ядерную безопасность и возможность перехода на 18-месячный топливный цикл.

ГЦН атомной электростанции (АЭС) является важным оборудованием системы первого контура блока АЭС. ГНЦ предназначен для принудительной циркуляции теплоносителя в целях отвода теплоты от активной зоны реактора. В конструкции ГЦН предусматривается маховик, дающий возможность гидравлическим элементам ГЦН вращаться пассивно при потере силового электропитания ГЦН. При достаточном времени выбега обеспечивается вынос теплоты из активной зоны и для создания достаточного расхода естественной циркуляции в целях обеспечения конечного охлаждения активной зоны. Поэтому время выбега ГЦН имеет очень важное значение. Неисправность РОП, предназначенного для обеспечения осевой фиксации и несущей способности вращающихся узлов главного насоса, может привести к недостатку времени выбега или заклиниванию подшипника, что может привести к нарушению активной зоны реактора.

Смазка РОП ГЦН выполняется обычно с применением масла, но использование масляной смазки пожароопасно, в связи с этим в мире прослеживается тенденция к переходу на использование водяной смазки.

Проблемы РОП ГЦН серьезно влияют на безопасность и экономическую эффективность блоков, принуждают выполнять текущие ремонты дефектных РОП ГЦН в то время, когда выполняется переход на 18-месячный топливный цикл, поэтому трудно повысить коэффициент использования установленной мощности блоков (КИУМ).

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является решение CN 103511320 A, 15.01.2014, в котором раскрыта система стабилизации давления канала охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса, содержащая систему подачи азота, связанную трубопроводом подачи азота с уравнительным резервуаром, систему подачи обессоленной воды, соединенную с насосом подачи обессоленной воды, трубопровод, соединяющий насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, сливной трубопровод, присоединенный к верхней части головной камеры главного циркуляционного насоса и снабженный сливным запорным клапаном, трубопровод для соединения с каналом охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса, присоединенный к нижней части головной камеры главного циркуляционного насоса, трубопровод для наполнения уравнительного резервуара, снабженный запорным клапаном и соединенный одним концом с нижней частью уравнительного резервуара, а другим - с трубопроводом, соединяющим насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, причем на участке между насосом подачи обессоленной воды и трубопроводом для наполнения уравнительного резервуара к трубопроводу, соединяющему насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, присоединен байпасный трубопровод, снабженный байпасным клапаном, между концами байпасного трубопровода на трубопроводе, соединяющем насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, со стороны насоса подачи обессоленной воды последовательно установлены дроссельная шайба и обратный клапан, причем к нижней части уравнительного резервуара присоединен дренажный трубопровод, снабженный дренажным клапаном, трубопровод подачи азота снабжен двумя запорными клапанами, с дренажным трубопроводом соединен выпускной трубопровод, снабженный первым и вторым запорными клапанами, при этом к верхней части уравнительного резервуара подключен дополнительный трубопровод, соединенный с выпускным трубопроводом, на участке выпускного трубопровода между дренажным трубопроводом и дополнительным трубопроводом установлен балансный клапан, причем трубопровод подачи азота присоединен к выпускному трубопроводу на участке между вторым запорным клапаном выпускного трубопровода и дополнительным трубопроводом.

Недостатком известной системы является наличие участка, в котором накапливается воздух. Накопившийся воздух вместе с азотом попадает в уравнительный резервуар при первичной подаче азота, что негативно сказывается на поддерживании давления в уравнительном резервуаре.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат заключается в повышении надежности работы системы стабилизации давления канала охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса реактора.

Технический результат достигается тем, что система стабилизации давления канала охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса содержит систему подачи азота, связанную трубопроводом подачи азота с уравнительным резервуаром, систему подачи обессоленной воды, соединенную с насосом подачи обессоленной воды, трубопровод, соединяющий насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, сливной трубопровод, присоединенный к верхней части головной камеры главного циркуляционного насоса и снабженный сливным запорным клапаном, трубопровод для соединения с каналом охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса, присоединенный к нижней части головной камеры главного циркуляционного насоса, трубопровод для наполнения уравнительного резервуара, снабженный запорным клапаном и соединенный одним концом с нижней частью уравнительного резервуара, а другим - с трубопроводом, соединяющим насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, причем на участке между насосом подачи обессоленной воды и трубопроводом для наполнения уравнительного резервуара к трубопроводу, соединяющему насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, присоединен байпасный трубопровод, снабженный байпасным клапаном, между концами байпасного трубопровода на трубопроводе, соединяющем насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, со стороны насоса подачи обессоленной воды последовательно установлены дроссельная шайба и обратный клапан, причем к нижней части уравнительного резервуара присоединен дренажный трубопровод, снабженный дренажным клапаном, трубопровод подачи азота соединен с дренажным трубопроводом, к верхней части уравнительного резервуара присоединен дополнительный трубопровод, соединенный с трубопроводом подачи азота, на участке трубопровода подачи азота между дренажным трубопроводом и дополнительным трубопроводом установлен балансный клапан, при этом на трубопроводе подачи азота последовательно установлены три запорных клапана, причем участок трубопровода подачи азота между вторым и третьим запорными клапанами соединен с воздуховыпускным трубопроводом, снабженным запорным клапаном.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично показана система стабилизации давления канала охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса;

на фиг. 2 схематично показано устройство гидрозатвора для защиты от попадания азота в радиально-осевой подшипник главного циркуляционного насоса реактора.

Система (устройство) стабилизации давления канала охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса содержит систему (устройство) 1 подачи азота, связанную трубопроводом 2 подачи азота с уравнительным резервуаром 3, систему (устройство) 4 подачи обессоленной воды, соединенную с насосом 5 подачи обессоленной воды, трубопровод 6, соединяющий насос 5 подачи обессоленной воды и головную камеру 7 главного циркуляционного насоса, сливной трубопровод 8, присоединенный к верхней части головной камеры 7 главного циркуляционного насоса и снабженный сливным запорным клапаном 9, трубопровод 10 для соединения с каналом охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса, присоединенный к нижней части головной камеры 7 главного циркуляционного насоса, трубопровод 11 для наполнения уравнительного резервуара 3, снабженный запорным клапаном 12 и соединенный одним концом с нижней частью уравнительного резервуара 3, а другим - с трубопроводом 6, соединяющим насос 5 подачи обессоленной воды и головную камеру 7 главного циркуляционного насоса. На участке между насосом 5 подачи обессоленной воды и трубопроводом 11 для наполнения уравнительного резервуара 3 к трубопроводу 6, соединяющему насос 5 подачи обессоленной воды и головную камеру 7 главного циркуляционного насоса, присоединен байпасный трубопровод 13, снабженный байпасным клапаном 14. Между концами байпасного трубопровода 13 на трубопроводе 6 со стороны насоса 5 последовательно установлены дроссельная шайба 15 и обратный клапан 16. К нижней части уравнительного резервуара 3 присоединен дренажный трубопровод 17, снабженный дренажным клапаном 18. Трубопровод 2 подачи азота соединен с дренажным трубопроводом 17. К верхней части уравнительного резервуара 3 присоединен дополнительный трубопровод 19, соединенный с трубопроводом 2 подачи азота. На участке трубопровода 2 подачи азота между дренажным трубопроводом 17 и дополнительным трубопроводом 19 установлен балансный клапан 20. На трубопроводе 2 подачи азота последовательно установлены три запорных клапана 21, 22, 23, причем участок трубопровода 2 подачи азота между вторым 22 и третьим 23 запорными клапанами соединен с воздуховыпускным трубопроводом 24, снабженным запорным клапаном 25.

Система работает следующим образом.

В нормальных рабочих условиях в уравнительный резервуар 3 подают определенное количество азота из системы подачи азота 1. Закрывают сливной запорный клапан 9, открывают запорный клапан 12 для наполнения уравнительного резервуара 3. Насос 5 подачи обессоленной воды получает воду из системы 4 подачи обессоленной воды, которая нагнетается насосом 5 и проходит через дроссельную шайбу 15 для подачи в головную камеру 7 ГЦН через обратный клапан 16. Далее после прохода через головную камеру 7 ГЦН обессоленная вода подается в РОП ГЦН. Когда изменяется расход насоса 5 подачи обессоленной воды, происходит изменение давления системы, и колебание давления системы амортизируется путем расширения/сжатия азота в уравнительном резервуаре 3.

При останове насоса 5 подачи обессоленной воды в случае неисправностей, под действием давления, созданного азотом в уравнительном резервуаре 3, обратный клапан 16 закрывается во избежание снижения давления системы из-за обратного течения обессоленной воды из головной камеры 7 ГЦН. В этом случае, под действием давления, созданного азотом в уравнительном резервуаре 3, благодаря воде, сохраненной в уравнительном резервуаре 3, обеспечивается кратковременная подача обессоленной воды в головную камеру 7 ГЦН. Когда уровень обессоленной воды в уравнительном резервуаре 3 ниже нижнего предела, согласно сигналам от КИП, запорный клапан 12 закрывается автоматически для предотвращения попадания азота из уравнительного резервуара 3 в головную камеру 7 ГЦН и предотвращения дальнейшего его попадания в РОП ГЦН, что может ухудшить условия передачи тепла из РОП.

При первичном заполнении водой системы, сначала открывают клапан 12 для ввода обессоленной воды в уравнительный резервуар 3, причем дренажный клапан 18, балансный капан 20, первый запорный клапан 21 и второй запорный клапан 22 закрыты, запорный клапан 25 и третий запорный клапан 23 открыты. По мере повышения уровня воды в уравнительном резервуаре 3, воздух из уравнительного резервуара вытесняется через дополнительный трубопровод 19, открытые третий запорный клапан 23 и запорный клапан 25. При полном заполнении водой уравнительного резервуара 3 закрывают клапан 12 и запорный клапан 25. Далее открывают дренажный клапан 18, первый запорный клапан 21 и второй запорный клапан 22. Наполняют азотом уравнительный резервуар 3 во время отвода воды через дренажный трубопровод 17. При отводе воды до половины объема уравнительного резервуара закрывают дренажный клапан 18 и продолжают заполнять азотом уравнительный резервуар 3. При соответствии давления давлению нормальной эксплуатации системы снабжения обессоленной водой закрывают второй запорный клапан 22, открывают балансный клапан 20 для ввода воды в участок трубопровода подачи азота до третьего запорного клапана 23 для создания уплотнительной водяной колонны. После создания уплотнительной водяной колонны закрывают первый запорный клапан 21 и третий запорный клапан 23. Таким образом, осуществляется уплотнение и изоляция азота с помощью воды, тем самым предотвращается утечка азота через третий запорный клапан 23, соединенный с уравнительным резервуаром 3, что повышает надежность работы системы (устройства) стабилизации давления канала охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса реактора.

Предлагаемое изобретение также позволяет при открытии клапана 25 проверить герметичность клапанов 21, 22. Если герметичность клапанов 21, 22 нарушена, их можно отсечь с помощью клапана 23 и произвести ремонт.

Система стабилизации давления канала охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса (ГЦН) реактора содержит системы подачи азота и обессоленной воды и уравнительный резервуар (3). Насос подачи обессоленной воды соединен трубопроводом с головной камерой ГЦН, к верхней части которой присоединен сливной трубопровод, а к нижней - трубопровод для соединения с каналом охлаждения и смазывания подшипника ГЦН. Трубопровод (11) для наполнения резервуара (3) снабжен запорным клапаном (12) и соединен одним концом с нижней частью резервуара (3), а другим - с трубопроводом, соединяющим насос подачи обессоленной воды и головную камеру ГЦН, к которому на участке между насосом подачи обессоленной воды и трубопроводом (11) присоединен байпасный трубопровод с байпасным клапаном. Между концами байпасного трубопровода последовательно установлены дроссельная шайба и обратный клапан. К нижней части резервуара (3) присоединен дренажный трубопровод (17) с дренажным клапаном (18), соединенный с трубопроводом (2) подачи азота. К верхней части резервуара (3) присоединен дополнительный трубопровод (19), соединенный с трубопроводом (2). На участке трубопровода (2) между трубопроводами (17) и (19) установлен балансный клапан (20). На трубопроводе (2) последовательно установлены три запорных клапана (21, 22, 23). Участок трубопровода (2) между вторым и третьим клапанами (22, 23) соединен с воздуховыпускным трубопроводом (24) с запорным клапаном (25). Изобретение направлено на повышение надежности работы системы. 2 ил.

Система стабилизации давления канала охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса, содержащая систему подачи азота, связанную трубопроводом подачи азота с уравнительным резервуаром, систему подачи обессоленной воды, соединенную с насосом подачи обессоленной воды, трубопровод, соединяющий насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, сливной трубопровод, присоединенный к верхней части головной камеры главного циркуляционного насоса и снабженный сливным запорным клапаном, трубопровод для соединения с каналом охлаждения и смазывания радиально-осевого подшипника главного циркуляционного насоса, присоединенный к нижней части головной камеры главного циркуляционного насоса, трубопровод для наполнения уравнительного резервуара, снабженный запорным клапаном и соединенный одним концом с нижней частью уравнительного резервуара, а другим - с трубопроводом, соединяющим насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, причем на участке между насосом подачи обессоленной воды и трубопроводом для наполнения уравнительного резервуара к трубопроводу, соединяющему насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, присоединен байпасный трубопровод, снабженный байпасным клапаном, между концами байпасного трубопровода на трубопроводе, соединяющем насос подачи обессоленной воды и головную камеру главного циркуляционного насоса, со стороны насоса подачи обессоленной воды последовательно установлены дроссельная шайба и обратный клапан, причем к нижней части уравнительного резервуара присоединен дренажный трубопровод, снабженный дренажным клапаном, трубопровод подачи азота соединен с дренажным трубопроводом, к верхней части уравнительного резервуара присоединен дополнительный трубопровод, соединенный с трубопроводом подачи азота, на участке трубопровода подачи азота между дренажным трубопроводом и дополнительным трубопроводом установлен балансный клапан, отличающаяся тем, что на трубопроводе подачи азота последовательно установлены три запорных клапана, причем участок трубопровода подачи азота между вторым и третьим запорными клапанами соединен с воздуховыпускным трубопроводом, снабженным запорным клапаном.