Введение к работе
Актуальность проблемы . Эксплуатационные вибрации паропроводов на АЭС с ВВЭР-1000 типа В-320 наблюдались с самого начала эксплуатации данных блоков. Измерениями было доказано, что источником эксплуатационных вибраций являются пульсации давления в паропроводах, которые имеются в каждом паропроводе.
Пульсирующие силы, вызываемые пульсирующим потоком пара возникают в каждом подводящем паропроводе и в отводах от него к арматуре, поэтому при эксплуатации на каждый из четырех главных паропроводов воздействуют три пульсирующие силы, возникающие в отводах от главных паропроводов к арматуре с частотой 46 Гц и с определенным фазовым сдвигом, в соответствии с удаленностью ответвлений и длин подводящих трубопроводов к арматурам.
Измерениями на АЭС Темелин на паропроводе TX80 было определено, что максимальное давление пульсации находится в середине «ноги», ведущей ко второму ПК ПГ по направлению потока пара. Амплитуда пульсирующего давления с течением времени слабо изменяется, но достигает средней величины ± 24кПа.
Доминирующей измеренной частотой вибрации является величина 46 Гц. После пуска первого В-320 стала очевидной необходимость реконструкция паропроводов для подавления этих вибраций.
Реконструкции были выполнены на Ростовской АЭС, Балаковской АЭС, Хмельницкой АЭС и АЭС Темелин. Затем была проведена вторая реконструкция паропроводов в помещении А-820, направленная на установку амортизаторов (Балаковская АЭС и АЭС Темелин) или на изменение геометрии подводящих трубопроводов к предохранительным арматурам (Хмельницкая АЭС, Ростовская АЭС и АЭС Темелин).
В дальнейшем, в соответствии с выданными рекомендациями, демпферы с кольцевых отводов к арматурам 4TX80S03 и 4TX80S04 были демонтированы. С целью снижения уровня вибраций 4ТХ80. оставшейся на паропроводе из-за отсутствия статического равновесия, на кольцевом отводе к БРУ-А 4TX80S05 (в направлении к БЗОК) было оставлено демпфирующее устройство (демпфер). Как показал опыт эксплуатации, применение данных устройств, для снижения уровня эксплуатационных вибраций неэффективно.
Все эксплуатационные вибрации больше всего проявляются в ответвлениях к БРУ-А, что подтверждено виброизмерениями на паропроводах TX50 и TX80. В результате большая скорость колебаний приводит к эксплуатационным вибрациям и провоцирует эксплуатационный износ арматуры БРУ-А. Ввиду этого, разработка методов идентификации акустических резонансов и снижения уровней вибраций в главном паропроводе АЭС с ВВЭР-1000 является актуальной задачей.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является Разработка методов идентификации акустических резонансов и снижения уровней вибраций в главном паропроводе АЭС с ВВЭР-1000, не предусмотренных проектной документацией, но влияющих на работоспособность и надежность оборудования системы главных паропроводов и разработка рекомендаций по уменьшению величины СКЗ виброскорости до нормативного уровня.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ теоретических исследований и результатов измерений уровней вибраций на главном паропроводе (ГПП);
разработать акустические модели источников акустических возмущений в системах генерации и транспортировки пара АЭС с ВВЭР-1000;
используя результаты анализа разработать методы расчета и провести идентификацию акустических резонансов в системах генерации и транспортировки пара АЭС с ВВЭР-1000;
подтвердить экспериментально достоверность предлагаемых методов расчета и идентификации источников акустических возмущений;
на основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований разработать рекомендации по предотвращению в системах генерации и транспортировки пара АЭС с ВВЭР-1000 роста уровня вибраций превышающих нормативные значения, как при проектировании, так и при эксплуатации.
Достоверность результатов исследования подтверждается:
1. Использованием теоретических основ: расчета колебаний параметров в текучих средах, электроакустических аналогий и газодинамики двухфазных сред для расчета акустических параметров систем генерации и транспортировки пара и условий возникновения в них акустических резонансов.
2. Использование имеющихся экспериментальных данных для построения акустических моделей и расчета их параметров в системах главных паропроводов на АЭС с ВВЭР-1000.
3. Положительными результатами практического использования предлагаемых методов предотвращения акустических резонансов между источниками пульсаций давления и резонансными частотами колебаний текучей среды, заполняющей теплоэнергетическое оборудование.
Научная новизна результатов, полученных в работе состоит в следующем:
разработаны акустические модели источников акустических возмущений в системах генерации и транспортировки пара АЭС с ВВЭР-1000;
разработаны методики расчета и идентификации источников акустических возмущений в системах генерации и транспортировки пара АЭС с ВВЭР-1000;
разработаны методики расчета резонансной частоты колебаний давления пара, содержащегося в системе, образованной ИПУ, ПК и соединяющим их канале;
разработаны рекомендации по предотвращению в системах генерации и транспортировки пара АЭС с ВВЭР-1000 роста уровня вибраций превышающих нормативные значения;
впервые выявлена роль парового объема парогенератора в возникновении эксплуатационных вибраций в системе главных паропроводов с частотой в диапазоне от 35 Гц до 65 Гц;
впервые выявлено влияние размеров парового объема в системе ИПУ – ПК и соединяющем их канале и геометрических размеров «ноги» на возникновение акустических резонансов в системе БРУ-А, ИПУ и ПК.
Личный вклад автора в полученных результатах:
Автор принимал участие в проведении и обработке результатов измерений, проведенных на Балаковской АЭС. Так же автором выполнен сбор результатов измерений вибраций в системах генерации и транспортировки пара на Ростовской АЭС и сделаны дополнения в расчетно-теоретическое и экспериментальное обоснования причин роста уровня вибрации в системе генерации и транспортировки пара на АЭС с ВВЭР-1000.
Все этапы работы по разработке акустических моделей, а так же проведение расчетов акустических параметров были выполнены непосредственно автором, либо проходили при его непосредственном участии.
Практическая ценность Практическая ценность диссертационной работы заключается в разработке методов и алгоритмов прогнозирования возникновения и способов предотвращения на стадии проектирования и эксплуатации акустических резонансов в системах генерации и транспортировки пара АЭС с ВВЭР-1000.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
16-я Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2010 г., Москва. МЭИ);
Всероссийская научно-техническая конференция «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем». (2010 г., Москва. МЭИ);
1-я Евроазиатская выставка и конференция «Энергетика настоящего и будущего», 16-18 февраля, г. Екатеринбург, 2010.
17-я Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2011 г., Москва)
18-я Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2011 г., Москва)
19-я Международная конференция по Ядерной технике May 16-19, 2011, Чиба, Япония
GLOBAL 2011, Макухари, Япония, декабрь 11-16, 2011
Ценные замечания и рекомендации на всех этапах выполнения работы были сделаны специалистами отдела технической диагностики атомных станций НОТД Балаковской АЭС Костиным А.В., НОТД Ростовской АЭС Адаменковым А.К., и др.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, из них 2 по списку ВАК.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы, изложенных на 111 стр., в том числе 9 табл., 34 рис. Список используемой литературы содержит ___ наименований.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Усовершенствованные методики и алгоритмы расчета акустических параметров систем генерации и транспортировки пара АЭС с ВВЭР-1000.
-
Методики расчета и количественные оценки акустических параметров систем генерации пара с учетом влажности и расчетного уровня в парогенераторе.
-
Результаты расчетно-теоретического и экспериментального обоснования причин роста уровня вибрации в системе генерации и транспортировки пара АЭС с ВВЭР-1000.
