Модернизация сепарационных устройств парогенераторов АЭС с ВВЭР тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.03, кандидат технических наук Петров, Андрей Ювенальевич

• Петров, Андрей Ювенальевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Петров, Андрей Ювенальевич

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ КАЧЕСТВО ПАРА ПАРОГЕНЕРАТОРОВ ЭНЕРГОБЛОКА С ВВЭР-1000.

1.1. Влияние капельного уноса примесей котловой воды на работу блока парогенератор-турбина.

1.2. Особенности гидродинамики рабочего тела горизонтальных парогенераторов ПГВ-1000.

1.3. Закономерности уноса капель рабочего тела, генерируемых паром.

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ СЕПАРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ПГВ-1000М ВОЛГОДОНСКОЙ АЭС.

2.1. Конструкции сепарационных систем горизонтальных ПГ реакторов типа ВВЭР.

2.2. Сепарационные характеристики ПГ - критерий качества генерируемого пара.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ.

3.1. Методы определения влажности пара.

3.2. Методика измерений. Схемы и приборы.

3.3. Подготовительно-наладочные испытания.

3.4. Методика проведения сепарационных испытаний.

3.5. Оценка погрешностей измерения.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СЕПАРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ПГВ-1000 БЛОКА №1 ВОЛГОДОНСКОЙ АЭС И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СЕПАРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРСТИК.

4.1. Обоснование конструктивных решений по модернизации сепарационных устройств.

4.2. Модернизация внутрикорпусных устройств ПГ-2 Волгодонской АЭС.

4.3. Модернизация паросепарационных устройств ПГ-3 Волгодонской АЭС

4.4. Результаты исследования сепарационных характеристик ПГ Волгодонской

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модернизация сепарационных устройств парогенераторов АЭС с ВВЭР»

Одной из задач современных ТЭС и особенно АЭС является такая организация процессов генерации пара, которая обеспечивает надежную и бесперебойную работу их основного оборудования в течение годового числа часов использования установленной мощности [1].

Прежде всего, это относится к парогенераторам ТЭС и АЭС, так как отложения на поверхностях нагрева и их коррозия ухудшают теплопередачу к воде и пару, приводят к повреждениям и вынужденным остановам парогенераторов (ПГ). Ухудшение же качества пара приводит к отложениям на турбинных лопатках, соплах и их эрозионному износу. А это уже оказывает непосредственное и значительное влияние на КПД турбины и на тепловую экономичность блока в целом [1,2].

Анализ показывает, что значительная часть простоев АЭС обусловлена именно качеством пара: его влажностью, количественным и качественным составом загрязняющих примесей.

Так, например, для блока АЭС мощностью 1000 МВт убытки от простоя составляют от 350^-500 тысяч долларов США в сутки (ФРГ, Англия) до 1 миллиона долларов в сутки (США) [3].

Однако до настоящего времени, не только физико-химическая сторона явления парообразования, но тем более кинетика двухфазных внутрикотловых процессов изучены весьма слабо [3]. Именно поэтому проблема качества пара, генерируемого парогенераторами ТЭС и АЭС, становится весьма актуальной в связи с увеличением единичной мощности энергоблоков и модернизацией конструкции парогенераторов. Чистота пара, как правило, обеспечивается путем его сепарации, промывки конденсатом или питательной водой [1].

В зависимости от типа АЭС (одно- или двухконтурная) и конструкции реактора (корпусный или канальный) различны и требования, предъявляемые к устройству и работе сепарационных устройств ПГ, но главным остается одно требование - обеспечение низкой влажности отсепарированного пара [1].

В современных ПГ горизонтального типа сепарационные устройства размещают непосредственно в корпусе ПГ (рис.1) [4].

2 3 4 5 6

Рис. 1. Принципиальная тепловая схема двухконтурной АЭС с ВВЭР 1 - реактор; 2 - компенсатор объема; 3 - сепаратор; 4 - ПГ; 5 - циркуляционный насос первого контура; 6 - турбогенератор; 7 - конденсатор; 8 - конденсатный насос; 9 - подогрсвателышзкого давления; 10 - деаэратор; 11 - питательный насос; 12 - подогреватель среднего давления

В процессе эксплуатации конструкции этих устройств претерпевают существенные изменения по сравнению с проектными вариантами.

В частности подвергаются модернизации: конструкция погруженных дырчатых листов, узлы вывода продувочной воды и раздачи питательной воды, уравнительные сосуды, сепарирующие устройства и т.д. При этом важно учесть, что для различных энергоблоков реализуются и различные конструктивные решения и в различных сочетаниях, а совершенствование ПГ продолжается и в процессе их эксплуатации [5,11].

Практика показывает, что сепарационные характеристики (СХ) даже для однотипных ПГ энергоблоков АЭС с ВВЭР существенно различаются. Причины этих различий еще не достаточно изучены, а конструктивное оформление сепарационных устройств окончательно не установилось [4]. Поэтому в настоящее время сепарационные испытания являются обязательным этапом пус-коналадочных работ всех АЭС [4,5].

Поскольку парогенераторы энергоблока №1 Волгодонской АЭС были изготовлены в 1984-И 986 годах и их сепарационные устройства не были усовершенствованы с учетом опыта работы уже реконструированных сепарационных устройств (Балаковская АЭС, Хмельницкая АЭС), то целыо данной работы являлось: модернизация внутрикорпусных сепарационных устройств; проведение промышленных сепарационных испытаний парогенераторов типа ПГВ-ЮООМ; исследование влияния на качество пара уровня рабочего тела, нагрузки парового объёма и подтверждение правильности конструктивных решений сепарационных устройств парогенераторов блока №1 Волгодонской АЭС; оценка правомерности распространения полученных результатов на парогенераторы нового поколения типа ПГВ-1500; апробация усовершенствованных методик сепарационных испытаний (СИ) парогенераторов.

Заключение диссертации по теме «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации», Петров, Андрей Ювенальевич

ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ факторов, определяющих качество генерируемого пара в горизонтальных парогенераторах типа ПГВ.

2. Существующие расчетные рекомендации не всегда отражают особенности гидродинамики рабочего тела и распределения примесей, что приводит к необходимости пусконаладочных и эксплуатационных испытаний по определению влажности.

3. Рассмотрены и сопоставлены методы определения влажности, выявлены их преимущества и недостатки. Проведена оценка погрешности измерений.

4. Одним из важнейших параметров, влияющих на величину влажности пара, является высота парового пространства. Для ее определения выполнен комплекс работ по надежному измерению уровня в ПГВ.

5. Установлена взаимосвязь качества продувочной воды от величины влажности пара.

6. Из сопоставления с экспериментальными данными различных авторов получено выражение для определения скорости начала интенсивного уноса влаги.

7. Проведены натурные испытания ПГВ-1000 без жалюзийного сепаратора с установкой ППДЛ, которые выявили определенные преимущества данной схемы сепарации. При этом удалось повысить запас по паропроизводительно-сти ПГ, увеличить диапазон изменения уровня и снизить влажность пара на выхлопе до 0,05%.

8. Сравнение различных вариантов внутрикорпусных устройств показало очевидное преимущество применения ПДЛ с безбарботажными насадками. Эта конструкция ПДЛ при определенной доработке может быть рекомендована для внедрения во вновь разрабатываемые ПГ для ВВЭР.

9. Для оперативных и практических целей автором разработаны зависимости влажности пара от уровня рабочего тела при номинальной паропроизво-дительности ПГ при наличии и отсутствии жалюзийного сепаратора.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Петров, Андрей Ювенальевич, 2005 год

1. Стырикович М.А., Мартынова О.И., Миропольский 3.JI. Процессы генерации пара на электростанциях. М.: Энергия, 1969. - 312 с.

2. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции. М.: «Высшая школа», 1974.-360 с.

3. Стырикович М.А., Полонский B.C., Циклаури Г.В. Тепломассообмен и гидродинамика в двухфазных потоках атомных электрических станций. М.: Наука, 1982.-368 с.

4. Агеев А.Г., Карасев В.Б., Седов И.Т., Титов В.Ф. Сепарационные устройства АЭС. М.: Энергоиздат, 1982. - 170 с.

5. Трунов Н.Б., Логвинов С.А., Драгунов Ю.Г. Гидродинамические и технологические процессы в парогенераторах АЭС с ВВЭР. М.: Энергоатом-издат, 2001. - 316 с.

6. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций. М.: «Высшая школа», 1981. - 320 с.

7. Татаринов Б.П. О факторах, определяющих качество пара паровых котлов // Известия РИИЖТа. 1948. - Вып. XVI. - С. 48.

8. Рыженков В.А., Погорелов С.И., Качалин Г.В. и др. Исследование антикоррозионных свойств износостойких покрытий для защиты рабочих лопаток паровых турбин мощных энергоблоков // Вестник МЭИ. 1996. - №3. - С. 38 -41.

9. Василенко Г.В., Сутоцкий Г.П., Евтушенко В.М. и др. Зависимость надежности турбин от качества первичного конденсата // Теплоэнергетика. -1984.-№4.-С. 15-20.

10. Василенко Г.В., Сутоцкий Г.П., Мурзин М.А. Роль состава отложений в повреждении лопаток турбин // Электрические станции. 2002. - № 1. - С. 7 -9.

11. Маргулова Т.Х., Титов В.Ф., Трунов Н.Б. Горизонтальные парогенераторы для АЭС с ВВЭР // Теплоэнергетика. 1988. -№ 5. - С .12 - 14.

12. Титов В.Ф., Козлов Ю.В., Корольков Б.М. и др. Особенности гидродинамики водяного объема парогенератора ПГВ-1000М // Электрические станции. 1993. - №9. - С. 25 - 30.

13. Гурцев Д.Ф., Козлов Ю.В., Некрасов А.В.и др. О концентрации растворимых примесей в водяном объеме парогенератора ПГВ-1000 // Теплоэнергетика. 1987.-№12. - С. 54-57.

14. Эскин Н. М., Григорьев А.С. Промышленные тепломеханические испытания парогенератора ПГВ-ЮООМ // Теплоэнергетика. 1987. - №12. - С. 54 -57.

15. Козлов Ю.В., Румянцев А.С., Свистунов Е.П. и др. Распределение растворенных примесей питательной воды в водяном объеме ПГВ-1000 // Электрические станции. 1992. - №2. - С. 33 - 38.

16. Козлов Ю.В., Свистунов Е.П., Трунов Н.Б. Исследование распределения солей в водяном объеме парогенератора ПГВ-ЮООМ с модернизированными системами раздачи питательной воды и продувки // Электрические станции. 1991.-№9.-С. 30-32.

17. P.Matejovic et al. Application of the thermal-hydraulic codes in VVER-440 steam generators modelling // Proceeding of third international Seminar in horizontal steam generators. Lappeenranta, 1995. - P. 226 - 248.

18. Старычев M.А. Внутрикотловые процессы. M. JI ГЭН, 1954. - 340 с.

19. Вихрев В.Ф., Шкроб М.С. Водоподготовка. М.: Энергия, 1973.416с.

20. Кружилин Г.Н. Теория уноса и сепарации влаги в паровых котлах // Советское котлотурбостроение. 1945.-№1.-С. 11-15.

21. Кружилин Г.Н. Теория уноса и сепарации влаги в паровых котлах. Советское котлотурбостроение. 1945.-№4.-С. 21 -24.

22. Стерман Л.С., Антонов А.Я., Сурнов А.В. Исследования качества пара при давлении 185 ата // Теплоэнергетика. 1957. - №3. - С. 17 - 20.

23. Кружилин Г.Ы. Зависимость допустимой нагрузки парового объема котла от давления // Известия АН СССР. Отдел, тех. наук. 1951. - №7. - С. 1106- 1109.

24. Стерман JI.C. К теории сепарации // Журнал техн. физики. 1958. -Т. XXVIII. - Вып. 7. - С. 1562 - 1569.

25. Козлов Ю.В., Титов В.Ф., Карасев В.Б. и др. Использование осади-тельной сепарации влаги в парогенераторах АЭС и методы ее расчета // Теплоэнергетика. 1978. -№9.-С. 61-65.

26. Кутателадзе С.С., Стыриков М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976. - 320 с.

27. Рыжков С.В., Ершов В.В., Албонтов А.К. Исследование тепло- и мас-соотдачи при движении газо-жидкостной смеси криволинейном сепарирующем канале // Теплоэнергетика. 1974. - №9. - С. 73 - 76.

28. Глущенко Н.Н. Исследование жалюзийного сепаратора. // Энергомашиностроение. 1972. -№5. - С. 12 - 15.

29. Кирюхин В.И., Поваров О.А., Васильченко Е.Г. и др. Исследования жалюзийного кольцевого сепаратора // Теплоэнергетика. 1976. - №9. - С. 27 -31.

30. Ageev A.G. et al. Modernization of PGV-1000 separator scheme to improve an efficiency and reliability // Procudings of third international seminar on horizontal steam generators. Lappeenranta, 1955. - P. 311 - 325.

31. Под редакцией Т.Х.Маргуловой. Водный режим тепловых электростанций. М.: Энергия, 1965. - 384 с.

32. Стырикович М.А., Резников М.И. Методы экспериментального изучения процессов генерации пара. М.: Энергия, 1977. - 280 с.

33. Маргулова Т.Х. Методы получения чистого пара. — М.: Госэнергоиз-дат, 1955.-240 с.

34. Химический контроль на тепловых и атомных электростанциях. Под ред. О.И. Мартыновой. М.: Энергия, 1980. - 320 с.

35. Зайдель JI.H. Элементарные оценки ошибок. М.: Изд. АН СССР, 1967.- 101 с.

36. Трунов Н.Б. Повышение надежности и усовершенствование конструкции парогенераторов горизонтального типа для АЭС с ВВЭР: Дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 1990. — 125 с.

37. Титов В.Ф., Козлов Ю.В., Некрасов А.В. и др. // Теплоэнергетика. -1990.-№7.-С. 54-58.

38. Урбан Т.В., Мелихов В.И., Мелихов О.И. Математическое моделирование теплогидравлических процессов в горизонтальном парогенераторе ПГВ-1000 // Теплоэнергетика. 2002. - №5. - С. 70 - 74.

39. Реакторная установка В-320. Отчет о результатах наладки и испытаний системы КУП-КВПП-1000 парогенераторов энергоблока №1 Волгодонской АЭС / Волгодонская АЭС. Ж320-РП.1.КУП-КВПП.РЦ/465-0-1. - Волгодонск, 2001.-98 с.

40. Реакторная установка В-320. Результаты сепарационных испытаний парогенераторов блока №1 Волгодонской АЭС на номинальной мощности / ОКБ «Гидропресс». №320-РП.YB-1 .РЦ/863-0-1. - Подольск, 2001. - 98 с.

41. Щиголев Б.М. Математическая обработка результатов наблюдений. — М.: Изд. физ.-мат. лит., 1962. С. 314.

42. Козлов Ю.В. Пути повышения удельных нагрузок сепарационных устройств мощных парогенераторов // Труды центрального котлотурбинного института (ЦКТИ). 1971. - Вып. 108. - С. 59 - 63.

43. Агеев А.Г., Корольков Б.М., Данц В.Г. и др. Исследование сепарационных и гидродинамических характеристик парогенератора серийного блока АЭС с ВВЭР-1000 // Электрические станции. 1990. - №1. - С. 29 - 33.

44. Агеев А.Г. Разработка сепарационных устройств для ядерных энергетических установок. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1988. - 189 с.

45. Исследование сепарации пара и гидродинамики на моделях внутрикорпусных устройств горизонтальных парогенераторов: Отчет о НИР (заключительный). / ОКБ «Гидропресс». Подольск, 1983. - 115 с.

46. Агеев А.Г., Васильева Р.В., Дмитриев А.И. Исследование новой сепа-рационной схемы для парогенератора ПГВ-1000 // Атомная энергия. 1989. -Т. 67.-Вып. 3.-С. 46 -48.

47. Свистунов Е.П., Таранков Г.А. Влияние конструкций ПДЛ на парораспределение // Энергомашиностроение. 1987. -№ 1. - С. 15-18.

48. Сепарационные и гидродинамические испытания 1ПГ-1 Хмельницкой АЭС с модернизированными системами водопитания и продувки и погруженным листом, оборудованным безбарботажными насадками: Отчет о НИР (заключительный) / ЭНИЦ. М., 2002. - 98 с.

49. Воронов B.H., Назаренко П.Н., Паули В.К. Некоторые принципы внедрения систем химико-технологического мониторинга на ТЭС // Теплоэнергетика. 1977. - №6. - С. 2 - 7.

50. Козлов Ю.В., Рябов Г.А. Исследования сепарации пара применительно к барабан-сепараторам АЭС // Теплоэнергетика. 1987. - №4. - С. 29 - 32.

51. Панасенко М.Д. Водный режим котла и сепарации пара. М.: Изд. МЭИ, 1960.-41 с.

52. Петров АЛО. Методы улучшения сепарационных характеристик парогенератора ПГВ-1000 // Известие ВУЗов, Северокавказский регион. 2003. -№1. - С. 28-30.

53. Рассохин Н.Г. Парогенераторные установки атомных электростанций. М.: Атомиздат, 1980. - 359 с.

54. Петров А.Ю., Жуков А.Г. Оптимизация продувки парогенераторов в переходных режимах // 4 Международная конференция: Тез. докл. -Новочеркасск, 2003. С. 70 - 75.

55. Петров АЛО. и др. Опыт строительства и ввода в эксплуатацию энергоблока №1 Ростовской АЭС // Теплоэнергетика. 2003. - №5. - С. 4 - 8.

56. Петров А.Ю., Жуков А.Г. Некоторые особенности работы энергоблока №1 Ростовской АЭС при переменных режимах // Теплоэнергетика. 2003. -№5.-С. 9- 10.

57. Петров АЛО., Поваров В.П. Мониторинг химико-технологического режима второго контура первого энергоблока ВоАЭС в период пусконаладоч-ных работ // Третья Международная научно-техническая конференция: Тез. докл. М., 2002. - С .38 - 40.

58. Петров А.Ю., Жуков А.Г. Модернизация парогенераторов энергоблока 1 Волгодонской АЭС // 21 заседание международной Рабочей группы по модернизации АЭС (РГМ АЭС): Тез. докл. Волгодонск, 2002. - С. 1 - 14.

59. Петров АЛО., Жуков А.Г. Диагностика и методы повышения качества теплоносителя на АЭС с ВВЭР // 24 сессия семинара «Диагностика энергооборудования»: Тез. докл. Новочеркасск, 2003. - С. 109 - 110.

60. Горбуров В.И., Петров АЛО., Жуков А.Г., Суслов И.С. Гравитационная сепарация в горизонтальных парогенераторах типа ПГВ-1000 АЭС с ВВЭР // Атомная энергия. 2005. - Т. 98. - Вып. 6. - С. 435 - 444.

61. Петров А.Ю. Модернизация сепарационных устройств парогенераторов АЭС с ВВЭР. Автореферат дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. -М., 2005.- 162 с.