66034
Разработка и оптимизация конструкции регулирующего клапана (РК) DN125 для системы САОЗ ВД энергоблока АЭС с ВВЭР-1000 малой серии
Курсовая
Энергетика
Цель работы: обеспечение безопасности работы реакторных установок В-320 и В-338 при речах 1 контура, компенсируемых работой САОЗ ВД на основе подхода управляемого снижения давления 1 контура с регулированием расхода впрыска борного расхода...
Русский
2014-08-12
7.73 MB
18 чел.
УДК: 621.03
Разработка и оптимизация конструкции регулирующего клапана (РК) DN125 для системы САОЗ ВД энергоблока АЭС с ВВЭР-1000 малой серии
У. Курцифер Sempell, Д.В.Добрынин Sempell, О.Ю.Тхоржевский ГНИЦ СКАР,
П. Шаллер Sempell
Работа по разработке, оптимизации конструкции и изготовлению РК проводилась специалистами завода Sempell, Германия. Необходимость проведения работ определена программой модернизации системы аварийного охлаждения активной зоны реактора высокого давления на энергоблоках №1,2 ЮУАЭС, целью которой явилась установка на байпасных трубопроводах напорной части системы регулирующих устройств, удовлетворяющих перечню технических требований эксплуатирующей организации.
Основание для работы:
Цель работы: обеспечение безопасности работы реакторных установок В-320 и В-338 при речах 1 контура, компенсируемых работой САОЗ ВД на основе подхода управляемого снижения давления 1 контура с регулированием расхода впрыска борного расхода через регулирующий клапан САОЗ ВД с расхолаживанием реакторной установки, без кипения теплоносителя.
При этом согласно технических требований эксплуатирующей организации конструкция РК должна выполнять следующие принципиальные условия для управляемого снижения давления:
- обеспечение управлением расходом в течь;
- устранение и/или смягчение условий термошока на корпус реактора;
- переход к расхолаживанию от системы САОЗ НД и/или системы подпики-продувки 1 контура;
- контроль за допустимым уровнем в компенсаторе давления при расхолаживании;
- обеспечение теплоотвода от 1 контура через систему 2 контура;
- обеспечение выполнения условий по запасу температуры теплоносителя на выходе из активной зоны и горячих ниток 1 контура до вскипания;
- обеспечение герметичности в закрытом положении РК САОЗ ВД при выводе канала в ремонт;
- обеспечение ручного и дистанционного (автоматического управления) регулятором клапана согласно алгоритмов, определенных проектной организацией;
- линейная характеристика регулирования с ограничением скорости регулируемой среды в минимальном сечении клапана и на его выходе скоростью потока не более 5 м/с во всех режимах регулирования и перепадах давления (кратковременно не боле 7,5 м/с);
Основными функциональными требованиями к регулирующему клапану САОЗ ВД согласно ТТ определены:
- плавное регулирование расхода среды от насоса САОЗ ВД на 1 контур согласно проектного алгоритма;
- характеристика гидравлического сопротивления РК DN125 должна быть такой, чтобы в открытом положении РК в системе «напорный трубопровод САОЗ ВД- первый контур» обеспечивал давление на напоре насоса САОЗ ВД не менее 40 кгс/см2 вплоть до атмосферного давления 1 контура при условии обеспечения расхода не более 240 т/ч;
- время полного открытия-закрытия клапана не более 20 сек.;
- протечка через запорный орган при максимальном перепаде- не более 0,5% Кv;
- обеспечение сейсмостойкости для оборудования I класса согласно ПНАЭ Г-5-006-87.
- безкавитационное регулирование расхода от насоса САОЗ ВД на 1 контур во всех режимах его работы при следующих граничных условиях, определенных эксплуатирующей организацией (давление приведены в абс.значении):
Режим 1:
ΔP=dPmax САОЗ ВД=1,44 кгс/см2 для G max РК САОЗ ВД=235 т/ч при полностью открытом РК и давлении в системе первого контура Р1к=19,96 кгс/см2
P1=P напор перед клапаном=48,1 кгс/см2
Тmax среды САОЗ ВД=60 гр.С
Рнас. =0,203 кгс/см2
Режим 2:
ΔP=dPmax САОЗ ВД=21,5 кгс/см2 для G max РК САОЗ ВД=235 т/ч при промежуточном положении клапана и давлении в системе первого контура Р1к=1 кгс/см2
P1=P напор перед клапаном=48,1 кгс/см2
Тmax среды САОЗ ВД=60 гр.С
Рнас. =0,203 кгс/см2
Режим 3:
ΔP=dPmax САОЗ ВД=98,0 кгс/см2 при промежуточном положении клапана и давлении в системе первого контура Р1к=8 кгс/см2
P1=P напор перед клапаном=110 кгс/см2
G min РК САОЗ ВД=55 т/ч (максимальный расход от одного подпиточного насоса системы ТК, которым можно заменить работу САОЗ ВД на 1 контур)
Тmax среды САОЗ ВД=60 гр.С
Рнас. =0,203 кгс/см2
Режим 4:
ΔP=dPmax САОЗ ВД=80,6 кгс/см2 при промежуточном положении клапана и давлении в системе первого контура Р1к=1 кгс/см2
P1=P напор перед клапаном=96,2 кгс/см2
G min РК САОЗ ВД=165 т/ч (максимальный расход от САОЗ ВД, выше которого гарантированно обеспечивается устойчивая работа насоса САОЗ ВД на 1 контур при минимальном давлении в системе 1 контура Р1к=1 кгс/см2, а также обеспечиваются условия восстановления охлаждения после плавления активной зоны реактора без повреждения корпуса реактора).
Тmax среды САОЗ ВД=60 гр.С
Рнас. =0,203 кгс/см2
Таким образом, проектируемая конструкция должна обеспечивать безкавитационную работу во всех указанных режимах.
Расчетные данные для проектирования:
5. Макс. протечка, т/ч 0,5% Kv
6. Диапазон регулирования 3-100%
7. Характеристика регулирования линейная
8. Макс. конструктивная длина 710 мм
Цели оптимизации при разработке конструкции:
1. Подтверждение требуемой величины Kv - 235 м³/ч при условии соблюдения безопасного уровня 5-10%, а также улучшения проточной характеристики.
2. Отсутствие кавитации при условиях режимов 1 и 2 эксплуатации, оговоренных спецификацией, а также дополнительно в режимах эксплуатации, рассматриваемых как режим 3 и 4.
3. Подтверждение линейной характеристики регулирования в диапазоне 3-100 %.
4. Обеспечение полной функциональности клапана при максимальном значении перепада давления Delta-P независимо от источника подачи давления (насос или первый контур) в размере 110 кгс/см³
5. Подтверждение выполнения условий спецификации в части допустимой скорости на выходе с арматуры.
6. Обеспечение максимально высокой плотности седла, наряду с упрощением обслуживания благодаря конструкции, предусматривающей возможность замены седла и золотника с сильфоном.
Улучшение проточных характеристик:
Цель:
Подтверждение требуемой величины Kv - 235 м³/ч при условии соблюдения требований безопасности.
Условия, заданные спецификацией:
Ограничение конструктивной длины арматуры до 710 мм при минимально возможном весе.
Результат:
Значительное улучшение геометрии проточной части благодаря конструкции, предусматривающей наклон седла на 45 ° и оптимизацию внутренней геометрии проточной части.
Предыдущий вариант конструкции: визуализация потока с помощью цветных нитей, окрашенных в зависимости от скорости потока.
Оптимизированный вариант конструкции:
Отсутствие кавитации во всех режимах эксплуатации:
Цель: для подтвержденного отсутствия кавитации в режимах работы 1 и 2, дополнительное исключение кавитационных явлений в режимах эксплуатации, рассматриваемых как режим 3 и 4.
Условия, заданные спецификацией:
а) линейная характеристика регулирования,
б) необходимость учета возможных загрязнений рабочей среды теплоизоляционным материалом. Учитывая данное требование предусмотрена параболическая форма золотника.
Результат: подтверждение отсутствия кавитационных явлений в эксплуатационных режимах 3 и 4 путем оптимизации конструкции параболического золотника
Таб. 1: Расчётные варианты нагрузки
Случай 1 |
Случай 2 |
Случай 3 |
|
Расход на входе [т/ч] |
235 |
130 |
100 |
Давление на входе [кгс/cм²] |
47 |
95,4 |
104,8 |
Давление на выходе [кгс/cм²] |
45,56 |
94,96 |
104,53 |
Температура на входе [°C] |
до 50 |
до 50 |
до 50 |
Подъем [мм] |
30 |
30 |
30 |
Таб. 2: Расчётные варианты нагрузки
|
РВН Кав.1 |
РВН Кав.2 |
РВН Кав.3 |
РВН Кав.4 |
Расход на входе [т/ч] |
235 |
235 |
55 |
165 |
Давление на входе [кгс/cм²] |
48,1 |
48,1 |
110,0 |
96,2 |
Давление на выходе [кгс/cм²] |
46,66 |
26,6 |
12,0 |
15,6 |
Температура на входе [°C] |
60 |
60 |
60 |
60 |
Подъем [мм] |
30,0 |
7,5 |
2,0 |
4,0 |
Предыдущий вариант конструкции: одноступенчатая конструкция, параболический золотник:
Оптимизированный вариант конструкции: одно-трехступенчатая конструкция арматуры, параболический золотник:
РВН „Кав.3“, предыдущая конструкция - „наихудший случай“
Эпюра зон давления, 0,2 бар < p < 1 бар
РВН „Кав.3“, оптимизированная конструкция
Эпюра зон давления, 0,2 бар < p < 1 бар
Подтверждение линейной характеристики регулирования в диапазоне 3-100 %:
Цель: линейная характеристика регулирования
Условия, заданные спецификацией:
а) отсутствие кавитации
б) параболический золотник
Результат: с помощью улучшенной конструкции параболического золотника обеспечивается линейность характеристики регулирования.
Обеспечение полной функциональности клапана при максимальном значении перепада давления Delta-P:
- обеспечение запорной функции от первого контура при 0-110 кгс/см³ и при 0 кгс/ см³ давления насоса,
- обеспечение регулирующей функции при этих условиях при давлении насоса до 110 кгс/ см³
Условия, заданные спецификацией:
- плотность седла;
- самотормозящий привод;
- ограничение ручного усилия до 200 N.
Результат: обеспечение требуемой функциональности.
Подтверждение выполнения условий спецификации в части допустимой скорости на выходе с арматуры:
Определение скорости с помощью гидродинамического анализа:
Эпюра зон давления. Вид из входного патрубка в клапан.
Плотность седла и упрощение обслуживания благодаря конструкции, предусматривающей возможность замены седла и золотника с сильфоном.
Материал золотника/ направляющие части золотника с наплавкой из материала:
Материал сменного седла:
Рис. Седло/золотник в разрезе
Итогом данной работы после последовательных итераций расчетов различных вариантов предполагаемой конструкции при помощи вычислительной техники стала разработка оптимизированной конструкция регулирующего клапана с параболическим золотником сложной геометрии для системы САОЗ ВД с полным выполнением условий согласно технических требований заказчика эксплуатирующей организации НАЭК «Энергоатом», Южно-Украинской АЭС и Ген.проектанта ЮУАЭС.
Список литературы:
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
5890. | Общество как саморазвивающаяся система | 117 KB | |
То обстоятельство, что общество представляет собой сложную систему, развивающуюся на своей, собственной основе, не отвергалось и не отвергается практически никем из мыслителей прошлого и настоящего. | |||
5891. | Влияние радиоактивного загрязнения на сельское хозяйство | 192 KB | |
В настоящее время и в перспективе особо остро встает проблема экологической безопасности окружающей среды, экологически безопасного природопользования при возрастающих антропогенных нагрузках. Загрязнение системы почва - растени... | |||
5892. | Электрические машины. Сборник задач | 1.14 MB | |
Сборник задач составлен применительно к учебным программам дисциплин Электрические машины, Электромеханика для студентов электромеханического, электроэнергетического факультетов, факультета электронной техники. Самостоятельное решение з... | |||
5893. | Военно-промышленный комплекс России | 172.5 KB | |
В начале 20 века в Европе начинается век техники и изобретений. Но мир уже разделен на военно-политические блоки. С одной стороны это Германия и Австро-Венгрия, с другой-Франция и Россия. В 20 веке хорошим тоном стало в мирное время демонстрировать... | |||
5894. | Сбережения и инвестирование и их значение в экономике | 116.5 KB | |
Данная работа посвящена функциям сбережений и инвестиций в рыночной экономике. Самое общее определение указанных понятий можно выполнить следующим образом: Сбережения - денежные средства, оставшиеся после уплаты всех налогов и расходов... | |||
5895. | Дуговая сварка | 52 KB | |
Открытие дуговой сварки. Замечательный русский изобретатель Н.Г. Славянов был по образованию инженером, металлургом. Последняя четверть прошлого века явилась периодом становления электротехники-науки о процессах, связанных с практическим ... | |||
5896. | Вопрос морали в современной философии | 116.5 KB | |
Введение. Термин мораль - и по содержанию и по истории возникновения - латинский аналог термина этика. В латинском языке есть слово mos (множественное число - mores), соответствующее древнегреческому этосу и обозначающее нрав... | |||
5897. | Нивелирование трассы | 85 KB | |
Цель работы Задача нивелирования состоит в том, чтобы получить отметки пикетов и плюсовых точек для построения профиля земли. Исходные данные В исходные данные входит индивидуальное задание с приложением выписки из журнала нивелирования ... | |||
5898. | Английский писатель Алан Александр Милн | 56.5 KB | |
Вступление. Английский писатель А. А. Милн вошел в историю дошкольной детской литературы как автор сказки о плюшевом медведе Винни Пухе и ряда стихотворений. Милном были написаны и другие произведения для детей, но наибольший успех выпал на названну... | |||