Циркулярні насоси (стр. 7 из 7)
Рисунок 17 - Характеристика блоку ущільнення ГЦН20000-100:
1 - приріст температури запірної води на основному ущільненні;
2 - споживана потужність; 3 - організовані витоки (q1);
4 - зовнішні витоки (q2)
Для перевірки можливості гідроопресування системи першого контуру АЕС, включаючи ГЦН, без демонтажу блоку ущільнення вала проведені випробування ступеня тиском 25 МПа. При цьому ущільнення забезпечувало повну герметичність та не мало залишкових деформацій.
До спеціальних випробувань належала і імітація переміщення ротора у осьовому напрямі до ±2 мм. Встановлено, що такі переміщення помітного впливу на характеристики ущільнення не здійснювали.
Ревізія блоку ущільнення показала, що основні його елементи не мали помітних пошкоджень та зберегли стан, близький до початкового. Лише на циліндрових поверхнях під плаваючими ущільнюваними кільцями в окремих місцях спостерігалися натирання без задирання та зношення. В цілому стан вузла ущільнення дозволив використовувати його у подальших випробуваннях без заміни яких-небудь деталей та додаткового доведення робочих поверхонь.
Враховуючи, що на експериментальних установках неможливо повністю імітувати динаміку роторної системи, розподіл температур та деформацій, що мають місце в насосі, остаточна перевірка блоку ущільнення, як правило, проводиться безпосередньо у ГЦН. Для цієї мети створений унікальний випробувальний стенд, який повністю відтворює умови роботи ГЦН 20000-100 та дозволяє здійснювати остаточну перевірку і доведення елементів насоса та його систем.
Випробувальний стенд ГЦН 20000-100 є енергоємною спорудою, до складу якої входить цілий ряд систем та устаткування: електрична підстанція, розподільний пристрій, циркуляційний контур з регульованою засувкою та витратомірним пристроєм, система матеріального та теплового балансу, система нормального та аварійного запирання ущільнення ротора насоса, система компенсації об’єму, мастилосистеми, системи забезпечення водою та повітрям і т.д. Управління роботою стенда та насосним агрегатом виконується з пульта, оснащеного системами контролю сигналізації та захисту.
Технічна характеристика
Робочий тиск, МПа16
Робоча температура, 0С300
Максимальна подача, м3/год25000
Потужність електропривода, кВт8000
Маса устаткування стенда, т600
Вода у циркуляційному контурі розігрівається за рахунок роботи насосного агрегату. Швидкість розігрівання та розхолоджування регулюється системою теплового балансу. Для зменшення пульсації тиску в циркуляційному контурі передбачена система компенсації об’єму. Захист вузла ущільнення ротора насоса ГЦН 20000-100 від високої температури (300 °С) забезпечується системою запирання буферною водою. До складу цієї системи входять два поршневі насоси, регулююча арматура, фільтри (сітчасті та гідроциклони), трубопроводи, контрольно-вимірювальні прилади. Під час роботи частина запірної води (приблизно 1 м3/год) надходить через внутрішнє ущільнення ротора у порожнину насоса та циркуляційний контур. Одночасно з цим така ж кількість води виводиться з контура за допомогою системи матеріального балансу. У разі припинення подачі запірної води в стенді передбачені аварійні ємності, заповнені холодною водою з певним тиском, за допомогою яких запобігається вихід гарячої води з порожнини насоса в зону вузла ущільнення.
Устаткування та системи стенда дають можливість проводити випробування насосного агрегату у всіх експлуатаційних режимах атомних електростанцій, включаючи і аварійні ситуації. Окрім відміченого, випробувальний стенд та його оснащеність контрольно-вимірювальною апаратурою дозволяють досліджувати пульсації тиску в контурі, розподілу температури та силових напруг у найвідповідальніших корпусних деталях насосного агрегату, динаміку роторної системи насоса і т. п.
Висновки
Від вузла ущільнення вала - відповідального елемента ГЦН - багато у чому залежать надійність, безпека та довговічність насосного агрегату, тому створення надійних ущільнювальних систем служить предметом постійних зусиль провідних насособудівних фірм. До цього часу більшість вимушених зупинок ГЦН відбувається через пошкодження ущільнень вала.
Вузли ущільнень є складною системою, що складається з внутрішнього, головного, замикаючого та аварійного ущільнень. Оскільки кожне з них виконує певну функцію та працює у різних умовах, то вузол є синтезом декількох типів ущільнень.
Аналіз існуючих конструкцій показує, що найбільше поширення у ГЦН набули гідростатичні та механічні торцеві ущільнення з поліпшеними умовами змащення. Гідростатичні ущільнення використовуються як головні та служать для дроселювання високих перепадів тиску з відносно невеликими організованими витоками (0,5 - 1 м3/год). Механічні торцеві ущільнення завдяки малим витокам використовуються головним чином як замикаючі. Останнім часом їх починають застосовувати і в головних ступенях ущільнень.
Перспективне гідростатичне ущільнення з імпульсним врівноваженням аксіально рухомого кільця: під час обертання вала воно забезпечує безконтактну роботу з малими витоками, а при стоянці - повну герметичність. Ці якості імпульсного ущільнення дозволяють звести до мінімуму зношення робочих поверхонь, організовані та зовнішні витоки і використовувати його у всіх ступенях вузла ущільнення.
При розробленні сучасних ГЦН на великі подачі та високий тиск намітилася тенденція до підвищення надійності вузлів ущільнень за рахунок скорочення кількості ступеней та спрощення системи запирання та охолоджування. У зв’язку з цим потрібне створення надійних ступеней ущільнень, що працюють при повних перепадах тиску. Для вирішення цієї задачі необхідне подальше вивчення фізико-механічних процесів, що відбуваються в ущільненнях, удосконалення матеріалів пар тертя, розроблення найефективніших та надійніших методів охолоджування і очищення ущільнювального середовища, зниження деформації основних елементів ущільнень роторів, розроблення точніших методів розрахунку.
Список літератури
1. Голубев А.И. Торцовые уплотнения вращающихся валов.- М.: Машиностроение, 1974.
2. Кондаков Л.А. Уплотнения гидравлических систем. - М.: Машиностроение, 1972.
3. Лисицын К.В., Марцинковский В.А. Расчет и конструкции гидростатических уплотнений роторов насосов АЭС
//Энергомашиностроение. – 1977. - №8.
4. Майер Э. Торцовые уплотнения. - М.: Машиностроение, 1978.
5. Марцинковский В.А. Гидродинамика и прочность центробежных насосов. - М.: Машиностроение, 1970.
6. Марцинковский В.А. Расчет гидростатических уплотнений с саморегулируемым зазором //Энергомашиностроение. – 1974. - №4.
7. Москаленко В.В., Передeрий Н.В. Стендовые испытания уплотнения ротора главного циркуляционного насоса атомной электростанции //Электрические станции. – 1978. - №7.
8. Синев Н.М., Удовиченко П.М. Бессальниковые водяные насосы. - М.: Атомиздат, 1972.
9. Уплотнение вала ГНЦ АЭС с кипящим реактором (проспект). Госкомитет СССР по использованию атомной энергии. - М., 1975.
10. Ченг, Чоу, Уилкок. Поведение гидростатических и гидродинамических бесконтактных торцовых уплотнений.
// Проблемы трения и смазки. – 1968. - №2.
11. BornD. UmwalzpumpenimPrimarkreisvonKernkraftanlager. –KSBTechnischeBerichte, 1967, 12, S. 37-46.
12. Gleitrinddichtungen. Ponstruktionsmappe 9, Feodor Burgman. 1074 (Каталогфирмы).
13. Honold E. Hauptkulmittelpumpen in Lernkraftwerken. – Brennstoff – Warme – Kraft, 1969, 21, Nr. 10, S. 522-526.
14. Laumer H., Florjaancic D. Mechanical seals for hign pressures and high circumfetencial speeds. 5th Int. Conf. on Fluid Sealing, 1971, Paper A4.
15. Lepert, Cahet, Bertrand. Les problemes dhydrotechnique des pompes primaries des reackteurs nucleares. Journees de Lhydraulique, Question 1, Rappert 7, Peris, 1972.
16. Mayer E. Neuartige Gleitringdichtungen fur Kernkraftwerke. – Pumps – Pompes – Pumpen, 12, 1972, S. 558-560.
17. Mechanical shaft seal engineering. Crane Pacling LTD, 1967 (Каталогфирмы).
18. Meinhard B. Hochdruckpumpen: geloste Dichtungsprobleme. – Meschinenmarkt, 1970, 76. Nr. 29, S. 573-575.
19. Villim P. Development of an improved facetype mechanical ahaft seal for high temperature pressurized water centrifugal circulating pumps. – Proc. 3rd Int. Conf. Fluid Sealing, 1967, pap. B6.
20. Wersollmann W., Noritz G. Andritz main coolant pumps for PWR plants. – Nuclear Engineering International, 1976, 8, p. 58-60.
21. Williams I.G. Shaft-Seal systems for lange power-reactor-pumps. – nucleonics, 1965, 23, №2, p. 49-55.