Паротурбинная установка

На V блоке НВАЭС с реактором ВВЭР-1000 установлены две тихоходные (частота вращения 1500 об/мин) турбины К-500-60/1500 мощностью по 500 МВт, работающие на насыщенном паре с начальными параметрами 5,9 МПа и 274 °С. Турбина состоит из двух цилиндров: совмещенного, в котором расположены однопоточные части высокого и среднего давления (ЦСД) с противоположным направлением потоков пара (рис. 1.14), и двухпоточного ЦНД. После расширения в части высокого давления (7 ступеней) пар поступает на два промежуточных сепаратора-пароперегревателя, на которых подогревается до 250 °С и при давлении 1,08 МПа подается на часть среднего давления (5 ступеней) и далее на двухпоточный (по 4 ступени) ЦНД.

Давление на выхлопе (в конденсаторах) 5,25 кПа, расход пара на турбину 3190 т/ч, длина лопаток и наружный диаметр последних ступеней ЦНД 1450 мм и 5,6 м соответственно. Масса ротора ЦНД 156 т, масса турбины 1400т, длина 24,8 м, общая длина с генератором 43,8 м.

тепловая схема второго контура энергоблока с  реактором
Рис. 1.14. Тепловая схема второго контура энергоблока с реактором ВВЭР-1000 и турбинами К-500-60/1500:
1 — уплотнения штоков клапанов турбины; 2 — блок клапанов турбины; 3 — уплотнения вала турбины; 4 — сепаратор-промперегреватель; 5 — ЦВД и ЦСД турбины; 6 — ЦНД турбины; 7 — конденсатор; 8 — конденсатный насос первого подъема; 9 — конденсатоочистка; 10 — основной эжектор; 11 — эжектор уплотнений; 12 — конденсатный насос второго подъема; 13 — подогреватель низкого давления; 14 —дренажный насос; 15 — охладитель дренажа; 16 — деаэратор; 17 — турбопривод питательного насоса; 18 — питательный насос; 19 — регулятор давления; 20 — подогреватель высокого давления; 21 - подогреватели сетевой воды; 22 — насос теплосети

Для создания необходимого вакуума в выпускных патрубках турбина имеет два конденсатора поверхностного типа (охлаждающая вода прокачивается по трубам, а конденсация пара происходит на их поверхности) К-22550, расположенных по обе стороны ЦНД. Конденсаторы двухходовые и двух поточные по охлаждающей воде. Потоки расположены один над другим. Применение двухпоточной конструкции позволяет использовать для нижних потоков циркуляционные насосы с меньшим напором, а для верхних — с большим при подаче в каждый поток половины суммарного расхода охлаждающей воды. Трубные пучки набраны из трубок с наружным диаметром 28 мм и толщиной стенки 1 мм, изготовленных из медно-никелевого сплава. Длина трубок 10 м, количество 25 932 шт., поверхность охлаждения одного конденсатора 22 550 м2, расход охлаждающей воды 46 000 м3/ч. Масса конденсационной установки с двумя конденсаторами без воды 1070 т.

Подача охлаждающей воды на конденсаторы и другие потребители производится оборотной системой технического водоснабжения с искусственным прудом-охладителем. Общий расход охлаждающей воды, циркулирующей в оборотной системе технического водоснабжения энергоблока, около 200 000 м3/ч, причем 80—90 % этого расхода идет на охлаждение конденсаторов.

Внешняя сепарация и перегрев пара после ЦВД производятся на двух сепараторах-пароперегревателях типа СПП-1000, представляющих собой вертикальные однокорпусные аппараты. В верхней части корпуса расположен сепаратор, в нижней — две ступени пароперегревателя. Первая ступень расположена на периферии и питается от первого по ходу пара отбора, вторая расположена в центре корпуса и обогревается свежим паром. Высота корпуса 13,35 м, внутренний диаметр 3,44 м, толщина стенки 20 мм, масса сухого аппарата 128 т.

Из конденсаторов конденсатными насосами первого подъема вода прокачивается через конденсатоочистку и подогреватели эжекторов, а затем конденсатными насосами второго подъема через четыре регенеративных подогревателя низкого давления подается в деаэратор. Деаэратор подключен к третьему отбору по ходу пара и является дополнительной ступенью подогрева.

Очищенная и деаэрированная вода питательным насосом ПТ-3750-75 с подачей 3750 м8/ч через три подогревателя высокого давления (ПВД) направляется в парогенераторы. На каждой турбине устанавливается один питательный турбонасосный агрегат с приводной конденсационной турбиной К-12-10П мощностью 12 МВт и предвключенным насосом ПД 750-200. Турбина имеет автономный конденсатор, из которого вода направляется в основной конденсатор, благодаря чему проходит очистку и подогрев, прежде чем поступить в деаэратор. Предвключенный насос ПД-750-200 обеспечивает необходимый (примерно 2 МПа) подпор на входе главного насоса, который непосредственно соединен с турбиной и имеет номинальную частоту вращения ротора 3500 об/мин. Предвключенный насос приводится в действие от той же турбины через понижающий редуктор (частота вращения 1800 об/мин).

Оба питательных насоса энергоблока подают воду в общий напорный коллектор, от которого питаются все четыре парогенератора, поэтому при выходе из строя одного насоса соответственно снижается мощность энергоблока.

Все три ПВД имеют встроенные охладители с каскадным сливом. Охладители дренажа установлены на линии между первым и вторым, а также третьим и четвертым подогревателями низкого давления (ПНД). Дренажи из второго и четвертого ПНД возвращаются в линию основного конденсата дренажными насосами.

Для каждой турбины устанавливаются две деаэраторные колонки ДП-1600М-1 с деаэраторным баком БД-150-11. Давление в деаэраторе 0,685 МПа, производительность колонки 1600 м3/ч, диаметр 2,8 м, высота 4,5 м, масса заполненной водой колонки 33 т. Полезная емкость деаэраторного бака 150 м3, длина 20 м, масса 34 т.

Система продувки и дренажа парогенераторов (рис. 1.15) предназначена для поддержания водно-химического режима и для слива из них воды [12]. Система работает в режиме непрерывной продувки (примерно 0,5 % паропроизводительности) и в режиме совмещения непрерывной и периодической продувок, при котором из парогенераторов выводятся шлам и взвеси. Продолжительность этого режима 30—40 мин, а периодичность 5 раз в месяц.

система дренажа парогенератора
Рис. 1.15. Система дренажа парогенератора и очистки продувочной воды первого и второго контуров

Продувочная вода из парогенераторов поступает в расширитель продувки, а затем через регенеративный теплообменник продувки, доохладитель и систему очистки насосом подается на ПНД турбоустановки. В режиме слива вода из парогенераторов по дренажным трубопроводам стекает в бак слива, затем периодически по мере подъема уровня в баке перекачивается на очистку.

Насосное оборудование играет важную роль в обеспечении надежности и безопасности ядерных энергетических установок, поэтому сами насосы должны обладать высокой надежностью. Первостепенное значение для удовлетворения требований по надежности, а также специальных требований по материалам и конструкциям с учетом особенностей эксплуатации, обслуживания и ремонта имеет стандартизация и унификация основных насосов АЭС.

Для успешного решения задач стандартизации и унификации необходима разработка методов оптимального проектирования наиболее ответственных и напряженных узлов насосов и агрегатов в целом, их экспериментальная и эксплуатационная доводка. Необходимы хорошо налаженная регистрация всех отказов насосного оборудования и анализ причин этих отказов, их статистическая обработка и на этом основании количественная оценка показателей надежности.

Насосостроение для ядерной энергетики — сравнительно молодая отрасль машиностроения, и пока что нет достаточной статистики для достоверного расчета основных показателей надежности. Это накладывает дополнительную ответственность на проектировщиков: именно на стадии проектирования должны быть учтены все факторы, влияющие на работоспособность насосов, должны быть использованы все доступные средства для повышения их надежности и технико-экономических показателей.

Большое значение имеют надежность и ремонтопригодность насосов, а также автоматизация их обслуживания, так как работы по обслуживанию и ремонту оборудования АЭС связаны с большими затратами ручного труда. Например, на НВАЭС ремонтом оборудования занято свыше 45 % производственного персонала [19]. Годовая доза облучения персонала на энергоблоках с ВВЭР-440 на 70— 80 % определяется дозами, полученными при проведении планово-предупредительного ремонта, ревизии оборудования и при перегрузке топлива. Трудовая деятельность при проведении планово-предупредительных ремонтов оборудования радиоактивного контура сопровождается значительными физиологическими и психологическими сдвигами в функциональном состоянии организма человека и относится к категории тяжелых работ.

Для повышения надежности и безопасности атомных станций, а также для снижения затрат на обслуживание и ремонт особое значение имеет разработка систем диагностики технического состояния оборудования АЭС, в том числе и основного насосного оборудования. Диагностика обеспечивает раннее обнаружение зарождающейся неисправности и прогнозирование ее развития, тем самым решая основную задачу повышения безопасности АЭС. Кроме того, техническая диагностика позволяет распознавать причины возникающих неисправностей и оптимизировать процессы управления, обслуживания и ремонта, т. е. снизить эксплуатационные затраты, в том числе затраты ручного труда.