Деревянко О.В.

Одесский национальный политехнический университет, Украина

РАЗРАБОТКА ПРИВОДОВ АГРЕГАТОВ АВАРИЙНОЙ ПОДАЧИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ВОДНЫХ СРЕД ДЛЯ ПОДПИТКИ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Обзор известных исследований процессов нарушения тепломассообмена в энерготехнологическом оборудовании показал, что элементы оборудования с непрерывным теплоотводом являются объектами, для которых эффективная подпитка является неотъемлемой частью обеспечения их надежности. Был проведен анализ вероятных аномалий технологического теплоотвода и связанных с этим эксплуатационных проблем промышленного оборудования, который выявил реальную возможность возникновения дефицита водных сред в тепломассообменных системах. Исходя из этого была поставлена цель по разработке системы аварийной подпитки циркулирующих водных сред, инвариантная относительно условий электроснабжения.

Общие методические задачи разработки состояли в следующем. Поскольку существующие ныне штатные системы подпитки ориентированы на использование циркуляционных насосов, привод насосов должен обеспечивать их работу с использованием всех доступных источников энергии и быть независимым от электроснабжения. При этом было необходимо учитывать, что эффективным источником энергии может служить влажный пар. Соответственно, была поставлена задача разработки принципов использования несепарированного (неосвобожденного от излишней влаги) пара, который бы был применён в качестве движителя турбинного привода, и задачи по разработке приемлемой конструкции турбопривода насоса.

Решение поставленных задач оказалось невозможным на основе применения в качестве привода насоса классической лопаточной турбины Лаваля – с учетом того, что ударные нагрузки капельных фракций на лопатки такой турбины могут привести к ее неэффективной работе и отказам, связанным с повреждением лопаток. Поэтому было разработано техническое предложение, позволяющее использовать несепарированный пар или двухфазный (паро-водяной) поток на основе использования безлопаточной турбины трения [1].

Предлагается система с комбинированным турбоприводом, представляющим собой композицию лопаточной турбины и предвключенной ей турбины трения, находящихся в общем корпусе [2]. Турбина трения (первая ступень турбоагрегата) может иметь дисковый (по типу турбины Теслы) или иметь спирально-барабанный ротор, как это представлено на рис. 1.

Рис.1. Композиционный турбопривод насосного агрегата аварийной подпитки водных сред технологического оборудования АЭС: 1– цилиндрическая камера; 2 – русло движения рабочего тела; 3 – входной патрубок; 4 – корпус; 5 – сопло; 6 – вал ротора; 7– контактная поверхность рабочего колеса; 8 – прорезь для выхода отработавшего рабочего тела; 9 – кольцо обечайки.

Предлагаемое техническое решение, благодаря комбинации двух конструктивно разнородных турбин, установленных соосно в одном корпусе, гарантирует работу агрегата в аварийной ситуации, приемлемую разгонную характеристику ротора насоса подпитки и включение в работу всей подпиточной системы, вследствие отсутствия необходимости предварительного разогрева вспомогательных конструктивных элементов турбопривода. Возможно усовершенствование конструкции за счет использования соединяющего роторы двух турбин механизма, высвобождающего опережающее движение второго ротора относительно первого в режимах движения второго ротора по инерции. Такая конструктивная компоновка позволяет рационально распределить располагаемый теплоперепад между ступенями композиционной турбоустановки, поднимая степень сухости пара на выходе из лопаточной турбины, и повышает к.п.д. турбонасосной установки, что способствует повышению функциональной надежности системы подпитки технологического тепломассообменного оборудования АЭС [3].

Список литературы

1. Королев А.В. Повышение теплотехнической надежности оборудования АЭС // Труды Одесского политехнического университета. Вып.1(29). 2008. – С. 103-105.

2. Королев А.В., Деревянко О.В. Подпитка парогенератора от надежных источников // Материалы 3-й Международной науч.-практич. конф. «Повышение безопасности и эффективности атомной энергетики», Одесса (Украина), 24-28 сент. 2012 г. – Одесса: НПЦ «Энергоатом», 2013. – С.111–113.

3. Деревянко О.В., Королев А.В., Погосов А.Ю. Предаварийные физические процессы и надежный теплоотвод в ядерных энергоустановках.Монография. Одесса: Наука и техника, 2014.– 264 с.