Насосы атомных электростанций

Описаны назначение, условия работы и требования к насосному оборудованию АЭС с унифицированными реакторами на тепловых нейтронах. Рассмотрены конструкции различных насосов, правила и нормы их проектирования и изготовления. Приведены современные методы статических и динамических расчетов систем уравновешивания осевых сил, действующих на ротор насоса, различных типов контактных и бесконтактных уплотнений, а также методы оценки вибрационного состояния роторов с учетом гидродинамических сил в их уплотнениях
Для инженерно-технических и научных работников, занимающихся проектированием, наладкой, эксплуатацией и ремонтом насосов АЭС. Может быть полезна студентам вузов соответствующих специальностей.



Энергетическая программа СССР, рассчитанная на длительную перспективу, направлена на перевод экономики страны на более интенсивный и энергосберегающий путь развития. Осуществление энергосберегающей политики связано с необходимостью изменения сложившейся к настоящему времени структуры топливно-энергетического баланса прежде всего за счет уменьшения в нем доли нефти, используемой в качестве топлива тепловых электростанций.
Важнейшая роль в решении этой задачи, а также во всей энергетической программе отводится ускоренному развитию ядерной энергетики. Задача обеспечения прироста производства электроэнергии в европейской части СССР в основном за счет атомных и гидроэлектростанций была поставлена уже на 11-ю пятилетку. «Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года» намечено увеличить выработку электроэнергии на атомных электростанциях не менее чем в 5—7 раз.
В настоящее время расход органического топлива на производство низкопотенциального тепла для различных технологических процессов, отопления и бытовых нужд примерно в 1,5 раза превосходит расходы на выработку электроэнергии. Поэтому использование ядерных источников энергии для централизованного теплоснабжения имеет первостепенное значение как с точки зрения экономии топлива, так и для повышения экономичности ядерных энергетических установок. Уже ведется строительство двух опытно-промышленных атомных станций теплоснабжения (ACT) в городах Горьком и Воронеже, в каждой из которых будут использоваться по два водо-водяных реактора тепловой мощностью по 500 МВт.
Таким образом, на основании опыта, накопленного в процессе создания, освоения и промышленной эксплуатации АЭС, ядерная энергетика рассматривается как основа электро- и теплоэнергетики в обозримом будущем.
Развитие ядерной энергетики потребовало создания нового энергетического оборудования, в том числе насосов различного назначения. Особенности условий работы, специфические требования, предъявляемые к насосам различных технологических систем АЭС, и, главное, исключительно высокие требования к надежности выделяют основное насосное оборудование АЭС в самостоятельную отрасль общего насосостроения. По экономической и социальной значимости разработка и производство оборудования для ядерной энергетики, включая насосы, должны представлять одну из наиболее передовых отраслей современного энергетического машиностроения и базироваться на новейших достижениях науки и техники.
Основы теории и практики атомного насосостроения заложены в монографиях Н. М. Синева и П. М. Удовиченко (1.2], а также в книге Ф. М. Митенкова, Э.Г. Новинского и В. М. Будова [3], посвященных наиболее сложным и ответственным насосам АЭС — главным циркуляционным насосам первого контура. Литература по другим насосам, применяемым на АЭС, крайне ограничена; краткое описание нескольких типов питательных и конденсатных насосов приведено в [4], отдельный параграф посвящен насосам АЭС в справочном пособии [5].
В связи с увеличением энергоемкости и других параметров насосов их надежность, а следовательно, безопасность и реальная экономичность ядерных энергетических установок определяются не только и даже не столько проточной частью насосов, сколько вибрационным состоянием ротора, системами уплотнений вала и уравновешивания осевых сил, радиальными и упорными подшипниками. Основные трудности при создании насосов с высокими параметрами связаны с расчетом и проектированием указанных узлов и систем. Эти проблемы усложняются из-за того, что ротор вместе с уплотнениями проточной части и концевыми уплотнениями вала представляет единую замкнутую гидромеханическую систему, работоспособность которой определяется свойствами и взаимодействием всех ее элементов.
В предлагаемой книге авторы стремились отразить современный уровень теории, расчета и конструирования важнейших узлов насосов, определяющих их надежность, и в то же время пытались дать представление об условиях работы насосного оборудования и специфических требованиях, предъявляемых к нему, о той роли, которую играют насосы в тепловых системах АЭС, в процессах теплообмена, водоподготовки и дезактивации, а также в предупреждении, локализации аварий и ликвидации их последствий.
В «Библиотеке конструктора» в двух книгах издан справочник по опорам жидкостного трения [6, 7], а в упомянутой выше монографии [2] содержится отдельная глава по теории и конструкциям подшипников на водяной смазке. Поэтому авторы сочли возможным не останавливаться на методах расчета и конструирования опор насосов и на теории проточной части насосов, которая изложена в [5, 81].
Тепловые схемы АЭС, краткая характеристика их основного оборудования, а также назначение насосов и особенности условий их эксплуатации рассмотрены в гл. 1. Главы 2 и 3 посвящены конструкциям основного насосного оборудования АЭС, требованиям к его проектированию и производству. В гл. 4 рассмотрены конструкции и метод расчета автоматических уравновешивающих устройств многоступенчатых центробежных насосов. Методы расчета и конструирования различных типов уплотнений роторов насосов изложены в гл. 5 и 6, а последняя, седьмая глава посвящена анализу вибрационного состояния роторов.
Авторы рассчитывают, что раздел окажет помощь специалистам, занимающимся созданием насосного оборудования для АЭС, его монтажом, наладкой, обслуживанием и ремонтом. В то же время он будет полезен студентам старших курсов гидро- и энергомашиностроительных специальностей вузов и энергетикам тепловых электростанций. Материалы раздела могут быть использованы также при проектировании насосов и других центробежных машин общего назначения.


Насосы АЭС