Balakovskaya - Основное оборудование РО

141

142

Характеристики насоса ГЦН-195М при работе на холодной (а) горячей (б) воде

Общее устройство главного циркуляционного насоса ГЦН-195М

Конструктивно ГЦН-195М представляет собой агрегат, состоящ ий из насоса с антиреверсным устройством, электродвигателя ВАЗ 215/109-6АМО5 и вспомогательных систем.

Основной несущей конструкцией насоса является нижняя пр оставка с тремя кронштейнами. На верхний фланец нижней проставки устанавливается сварная верхняя проставка, на которую крепится приводной двигатель с маховиком.

Нижним фланцем нижняя проставка соединяется шпильками с улиткой ГЦН и уплотнена относительно улитки медной прокл адкой. В свою очередь кронштейны нижней проставки опираются на шаровые опоры, установленные на перекрытие, что позволяет ГЦН перемещаться, следуя за температурными подвижками трубопроводов первого контура (примерно на 80 мм в любом горизонтальном направлении).

Упрощенное устройство ГЦН-195М

143

1-рабочее колесо

2-тепловой барьер

3-импеллер

4-нижний подшипник

5-стальная прокладка

6-резиновый сальник

7-торцевое уплотнение

8-нижняя проставка

9-маховик

10-электродвигатель

11-разгрузочный диск

12-электромагнит

13-верхняя проставка

14-опорно-упорный подшипник

15-нажимное кольцо

16-контроль плотности ГРР

17-улитка ГЦН

18-тепловой экран

19-обтекатель

144

Для обеспечения герметичности главного разъема между ул иткой насоса и выемной частью устанавливается плоская проклад ка из стали 12Х18Н9Т. Уплотнение разъема производится путем затяжк и шпилек (30 штук). В главном разъеме установлено вторичное уплотнение сальникового типа (асбесто-резиновая проклад ка), которое уплотняется через отжимные болты и отжимное коль цо и служит для организации камеры контроля протечек через ос новную прокладку.

Для обеспечения требуемого выбега ГЦН при обесточивании АЭС приводной двигатель снабжен массивным маховиком.

Соединение ГЦН (улитки) с трубопроводом Ду 850 первого конту ра осуществляется на сварке, а с трубопроводами вспомогател ьных систем - на фланцах.

В качестве подшипниковых опор вала использованы радиаль ноосевой и радиальный гидростатический подшипники.

Ротор приводного асинхронного двигателя и вал насоса сое динены через торсионный вал зубчатой муфтой.

Улитка ГЦН предназначена для организации подвода к рабоч ему колесу теплоносителя 1 контура, установки и уплотнения вы емной части ГЦН. Улитка ГЦН является неотъемлемой частью главно го циркуляционного контура.

Строго говоря, главный циркуляционный насос ГЦН-195М состои т из следующих основных частей:

Улитка насоса (собственно гидравлическая часть). Выемная часть (собственно насос).

Торсионная муфта. Нижняя проставка. Верхняя проставка.

Опорное устройство. Электродвигатель. Биологическая защита.

Далее сосредоточимся на том, что рассмотрим и обсудим конструкцию отдельных узлов более подробно.

Улитка

Представляет собой цельно-литой корпус из нержавеющей ст али 06Х12НЗДЛ мартенисто-аустенитного класса с приварными коваными переходниками из стали 10ГН2МФА во всасывающем и напорном патрубках; внутренняя поверхность переходнико в наплавляется антикоррозионной наплавкой из стали 08Х18Н10Т. Отводной канал в улитке выполнен в виде спирали, переходя щей в диффузор.

Нижняя проставка

Является основной несущей конструкцией насоса, изготовл ена с тремя кронштейнами и биологическим кольцом, совмещенным и с проставкой.

Проставка нижним фланцем крепится к улитке насоса, а на ее верхний фланец устанавливаются радиальные штифты, обеспечивающ ие центровку агрегата. Проставка имеет три окна для трубопро водов

насоса. Кронштейны предназначен ы для устройства насоса.

1-подпятник

2-âèíò

3,5-плиты верхняя и нижняя

4-защитный кожух

6-øàðû

7-обойма

Принцип устройства шаровых опор для оборудования первого контура

145

Опорные шаровые устройства

Позволяют ГЦН свободно перемещаться при температурном расширении трубопроводов ГЦК в направлении продольной и поперечной оси на 80 мм. Полости шаровой опоры заполняются консистентной жировой смазкой 1-13 ГОСТ 1631-61. Улитка ГЦН также имеет три цапфы , конструкция которых обеспечивает присое динение замков с вертикальными тягами (для восприятия сейсмическ их нагрузок и нагрузок от разрыва всасывающего патрубка) и горизонтальными гидроаммортизаторами (для восприятия сейсмических нагрузок). Кроме того, для восприятия сейсми ческих нагрузок выполнено раскрепление гидроаммортизаторами и

двигателя. Схема раскрепления ГЦН приведена на рисунке.

Схема крепления ГЦН

Верхняя проставка

Предназначена для установки электродвигателя. В простав ке установлен поддон маховика электродвигателя, который пр епятствует выбросу масла из нижней крестовины подшипника электродв игателя. Проставка имеет три окна, которые закрываются сетчатыми щ итками.

Биологическая защита

Для защиты от нейтронного прострела в районе улитки насос а установлено колесо толщиной 315 мм из стали 351-1. Его перекрыва ет биологическое кольцо из стали 08ГДНФЛ-III толщиной 300 мм, совмещенное с нижней проставкой насоса. Перекрывающее биологическое кольцо служит также основанием для устано вки кронштейнов нижней проставки.

Торсионная муфта

Предназначена для передачи крутящего момента от электродвигателя к насосу. В отличие от жесткого соединен ия, торсионная муфта обеспечивает значительно большую несо осность валов насоса и электродвигателя. Верхний конец торсиона в ходит в зацепление с ротором электродвигателя; с помощью эвольве нтных

шлицов нижний конец торсиона входит в зацепление эвольве нтными

146

шлицами с обоймой, которая связана с упорным гребнем такж е при помощи эвольвентных шлицов.

Крутящий момент передается торсионом через обойму на упо рный гребень и далее упорным гребнем через шлицевую втулку на вал. Торсион нижним концом подрессорен пружиной. Материал тор сиона - сталь 36Х2Н2МФА. Нижняя рабочая полость торсионной муфты заливается маслом турбины Т-46 ГОСТ 32-74 в объеме 5,5 л. Для заливки масла и удаления воздуха на торсионной муфте выпо лнены отверстия с пробками.

Выемную часть ГЦН-195М, как одну из наиболее сложных частей насоса, имеет смысл рассмотреть в отдельной главе.

Устройство выемной части ГЦН-195М

Выемная часть ГЦН-195М состоит из следующих деталей и узлов: Корпуса.

Âàëà.

Нижнего подшипника скольжения. Блока торцевого уплотнения вала. Опорно-упорного подшипника.

Антиреверсного устройства. Электромагнитного разгрузочного устройства. Рабочего колеса.

Вспомогательного колеса. Теплового экрана. Теплового барьера.

Корпус выемной части

Представляет собой сварную конструкцию из поковок стали 08Х18Н10Т. Корпус служит для установки на нем блока уплотнения вала, нижнего подшипника скольжения, теплового барьера и теплового экрана, нажимного фланца главного разъема и про кладок вторичного уплотнения главного разъема.

На верхнем фланце корпуса имеются штуцера свободного сли ва уплотняющей воды, подвода и отвода воды промконтура в холодильник уплотнения вала, подвода и отвода воды автоно много контура, дренажа протечек главного разъема, дренажа проте чек верхнего разъема, свободного слива воды отмывки концевой ступени.

Âàë

Вал (из стали 14Х17Н2) вращается в двух подшипниках: верхнем опорно-упорном подшипнике и нижнем подшипнике скольжени я. На нижнем конце вала по ходовой посадке устанавливаются две втулки, работающие по вкладышам из графитофторпластовой пластм ассы нижнего подшипника скольжения. Для предохранения от пово рота втулок относительно вала установлена шпонка. На обоих кон цах вала имеются эвольвентные шлицы для посадки рабочего колеса и гребня упорного подшипника. Такое соединение обеспечивает как надежность установки колеса и гребня на валу, так и их удоб ную сборку и разборку. Вал насоса динамически балансируется совместно с рабочим колесом и гребнем упорного подшипник а.

Блок торцевых уплотнений вала

Служит для предотвращения протечек теплоносителя из 1 кон тура по валу насоса. Блок состоит из четырех ступеней уплотнения, каждая из которых включает роторный элемент, закрепленный на валу, и статорный элемент, закрепленный в корпусе. Блок торцевых уплотнений вала объединяется с корпусом нижнего гидростатического подшипника 1 и устроен из: двух основны х дросселирующих ступеней гидростатического типа 14, 15, разделительной ступени 4 и концевой ступени 8.

Устройство выемной части ГЦН-195М

1-корпус выемной части

2-âàë

3-радиальный пошипник

4-рабочее колесо

5-тепловой барьер

6-импеллер

7-тепловой экран

8-блок торцевого уплотнения вала

9-корпус верхнего подшипника

10,13-электромагнитное разгрузочное устройство

11-храповое колесо

12-упоры

14,18-радиальные подшипники

15-верхние колодки

16-упорный гребень

17-нижние колодки

19-контроль плотности главного разъема

147

148

Принципиальное устройство блока торцевых уплотнений вала

1-корпус нижнего подшипника

2-нижний радиальный подшипник

3-корпус выемной части

4-разделительная ступень

5-кольцо

6-втулка

7-âàë

8-концевая ступень

9-резиновая прокладка

10-пружины

11-корпус статорного элемента

12-статорный элемент

13-роторный элемент

14,15-основные дросселирующие ступени

16-установочное кольцо

Корпус уплотнения со встроенным холодильником выполнен сварным из стали 12Х18Н10Т. В корпусе выполнена многозаходная спиральная канавка для прохода охлаждающей воды промкон тура (с расходом 3 м3/час) и тепловой барьер для снижения температуры в зоне уплотнения как по валу насоса, так и по корпусу. В корп усе выполнены каналы с выходными штуцерами для подвода и отво да запирающей воды, подвода воды отмывки бора, дросселя перв ой ступени, дросселя второй ступени со штуцером замера давле ния между торцевыми ступенями.

При температуре теплоносителя первого контура более 50 0С подача промежуточного контура ГЦН на встроенный холодильник ко рпуса уплотнения вала обязательна для обеспечения работы упло тнений с допустимой температурой.

Основные торцевые дросселирующие ступени гидростатичес кого типа одинаковы и состоят из двух основных элементов: статорног о - с невращающимся элементом уплотнения и роторного - с вращающимся. Статорный элемент 12 может перемещаться по ос и и поджиматься к роторному элементу 13 пружинами 10. Ограничите ль удерживает элемент от вращения. Для устранения перетечек воды по зазору между корпусом и статорным элементом установлена резиновая прокладка 9.

Конструкция концевой ступени уплотнения

1-дистиллат на отмывку концевой ступени

2-организованный слив уплотняющей воды Н-неподвижный элемент П-подвижный элемент Р-резиновое кольцо Ф-фиксирующий штифт

149

Статорный элемент состоит из корпуса 11, в который вставлено кольцо из силицированного графита типа СГП-05 (получаемого путем пропитки пористого графита кремнием), удерживающееся в корпусе установочным кольцом 16. Уплотнение кольца из силицированного графита в корпусе статорного элемента осуществляется резиновым кольцом. Опорные и торцевые поверхности кольца и корпуса взаимно притираются. Роторный элемент состоит из корпуса 14, в который вставлено кольцо из силицированного графита, удерживаемое от выпадения при сборке и разборке установочным кольцом. Уплотнение кольца из силицированного графита в корпусе осуществляется резиновым кольцом.

Стыковочные торцевые поверхности кольца из силицированного графита и корпуса взаимно притираются. На торцевой поверхности кольца выполнены по окружности четыре канавки с четырьмя отверстиями, выходящими на наружную цилиндрическую поверхность. В отверстия каналов вклеены дросселирующие жиклеры.

При подаче запирающей воды в уплотнение она проходит через жиклеры и канавки на торцевой поверхности кольца и отжимает статорный элемент уплотнения на величину рабочего зазора (10мкм), обеспечивая смачивание рабочих поверхностей и протечку запирающей воды через зазор.

Отжатие статорного элемента происходит при давлении 15-20 кгс/см2.

Разделительная ступень уплотнения 4 также, как и гидростатические ступени, состоит из статорного и роторного элементов, уплотнительного кольца и пружин.

Отличие состоит в том, что статорный элемент разделительной ступени находится в непосредственном контакте с роторным элементом.

Уплотняющее графитовое кольцо при подаче запирающей воды работает на растяжение ( в основных ступенях - на сжатие). Дл я обеспечения смачивания трущихся поверхностей рабочий п оясок кольца из силицированного графита выполнен в виде эллипс а. При такой конструкции уплотнения при перепаде давления до 20 к гс/см2 протечка запирающей воды в контур не превышает обычно 100 л/ час.

Концевая ступень уплотнения также состоит из корпуса, ста торного и роторного элементов, пружин и уплотняющего кольца. На все х режимах работы уплотнения статорный элемент находится в непосредственном контакте с роторным элементом уплотне ния. При нормальной работе насоса (t = 280 0Ñ; Ð = 160 êãñ/ñì2) и давлении гидроиспытаний (Р = 250 кгс/см2) протечка не превышает 50 л/час.

Для надежного предотвращения протечек воды первого контура из насоса через каналы в корпусе в полость уплотнения от сис темы подпитки-продувки подается очищенная и охлажденная запирающая вода под давлением, превышающим давление на нагнетании ГЦН на 5...8 кгс/см2.

Запирающая вода через каналы в корпусе уплотнения подает ся в полость между разделительной ступенью и основной торцов ой. Часть уплотняющей воды проходит через жиклеры и поступает на поверхности трения графитовых колец первой основной сту пени, охлаждает их и корпус уплотнения и поступает на вторую ос новную торцевую ступень.

Другая часть, значительно больше первой, проходит через к аналы в корпусе уплотнения через выносной байпасный дроссель, срабатывающий половину давления, и тоже поступает во втор ую основную ступень.

150

В свою очередь, запирающая вода, подведенная ко второй осн овной ступени, делится на две части. Незначительная часть проходит через жиклеры на поверхности трения графитовых колец, охлаждая их, а вторая часть - через выносной дроссель поступает в полост ь концевого торцевого уплотнения, охлаждая его.

Из полости между второй основной ступенью и концевой ступ енью осуществляется слив запирающей воды в деаэратор подпитк и. Часть запирающей воды, подаваемой в полость над разделительной ступенью (до 0.75 м3/ч), проходит через зазор между трущимися поверхностями графитовых колец разделительной ступени и может попадать в первый контур.

При нормальной работе уплотнения давление между основны ми торцевыми ступенями распределяется, примерно, поровну, за счет вынесенных байпасных дросселей. В случае выхода из строя одной из торцевых ступеней оставшаяся ступень будет дросселиров ать полный перепад давления, при этом расход организованных протече к возрастет в 2 раза. В случае выхода из строя обеих торцевых ступеней полый перепад давления дросселирует концевая ступень уп лотнения при обязательном отключении ГЦН и закрытии вентилей на ли нии свободного слива уплотняющей воды.

Опорно-упорный подшипник

Предназначен для восприятия осевых и радиальных усилий, действующих на вал.

Опорно-упорный подшипник включает в себя: Корпус.

Сливной поддон. Упорный гребень.

Верхние и нижние колодки. Разнесенные опорные подшипники. Верхнее уплотнение вала по маслу.

Поддон сбора протечек и аварийного перелива масла.

Упорный гребень выполнен заодно с шейками радиальных подшипников, насажен на вал насоса и вращается между верх ним и нижним упорными кольцами подшипника, воспринимающими осевые усилия вала.

В упорных кольцах закреплены упорные колодки, залитые баб битом Б83 толщиной 3 мм. Осевые усилия, действующие на вал насоса, через упорный подшипник передаются на упорные колодки, ко торые опираются на рычажную балансирную систему типа “Кингсбе ри”, обеспечивающую равномерное распределение нагрузки межд у колодками. Упорные колодки выполнены составными.

Работу смазываемого минеральным маслом упорного подшип ника с рычажной уравнительной системой “Кингсбери” можно объя снить следующим образом: диск 3 пяты опирается на восемь колодок 2, установленных на верхние уравновешивающие рычаги 1, котор ые, в свою очередь, двумя заплечиками держатся на заплечиках ни жних уравновешивающих рычагов 6. Последние цилиндрическими выступами, расположенными радиально по середине, опирают ся на плоскость обоймы 7. Таким образом, упорные колодки в компле кте с верхними и нижними рычагами представляют собой замкнуту ю по кругу рычажную систему.

Для создания масляного клина между упорным диском пяты и колодками центры 4 упоров колодок смещены от оси симметри и рычагов на расстояние и в сторону вращения.

Если некоторые из упорных колодок по каким-либо причинам выйдут из контакта с пятой, то остальные колодки через рычажную с истему будут перемещать их до тех пор, пока осевые усилия, действу ющие на все колодки, не станут одинаковыми. Данная система распре деления нагрузки между колодками хотя и представляется сложной и трудоемкой при изготовлении, обеспечивает равномерност ь осевой нагрузки по всем колодкам.

Упорный подшипник в насосе ГЦН-195М выполнен в одном блоке с двумя радиальными гидродинамическими подшипниками. Опо рные подшипники ГУПА воспринимают радиальные усилия, действу ющие на вал насоса, и каждый представляет собой самоустанавливающуюся втулку, залитую баббитом Б-83.