CC BY
60
ПОДДЕРЖАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ЭНЕРГОБЛОКА № 1 ВОЛГОДОНСКОЙ АЭС И ЭНЕРГОБЛОКА № 2
РОСТОВСКОЙ АЭС
УДК 621.183.3
ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИЙ ГЛАВНЫХ ПАРОПРОВОДОВ ОСТРОГО ПАРА ПЕРВОГО ЭНЕРГОБЛОКА ВОЛГОДОНСКОЙ АЭС
© 2010 г. А.Г. Жуков, И.Н. Веселова, М.В. Окулова
Филиал ОАО концерна «Росэнергоатом» ВоАЭС Branch Energoatom Concern OJSC Volgodonsk NPP
Волгодонский институт (филиал) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)
Volgodonsk Institute (branch) of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute)
Рассматривается проблема эксплуатационных вибраций главных паропроводов энергоблоков АЭС унифицированной серии с ВВЭР-1000. Измерениями доказано, что источником эксплуатационных вибраций являются пульсации давления в паропроводах. На основе проведенных расчетов предложено изменить частоту собственных колебаний петель трубопроводов и геометрию двух подводящих трубопроводов к предохранительным вентилям ПГ TX50S03 и TX50S04. Реконструкция кольцевых отводов привела к значительному снижению уровня вибраций на приводах и арматуре БРУ-А и предохранительных клапанах.
Ключевые слова: вибрации; паропровод; арматура; пульсация; трубопровод; реконструкция; АЭС.
Authors consider a problem of operational vibrations of the main vapor conductors of power units of the Nuclear Power Plant of the unified series with PWR -1000. By measurements it is proved, that a source of operational vibrations are pressure pulsations in steam lines. On the basis of the spent calculations it is offered to change frequency of own fluctuations of loops of pipelines and geometry of two bringing pipelines to safety gates PG TX50S03 and TX50S04. Reconstruction of ring taps has led to considerable decrease in level of vibrations on drives and armature BRU-A and safety valves.
Keywords: vibrations; vapor conductor; fittings; beat; conduit pipe, rebuilding operation; Nuclear Power Plant.
В статье рассматривается проблема эксплуатационных вибраций главных паропроводов энергоблоков АЭС унифицированной серии с реакторами ВВЭР-1000. Впервые она возникла в процессе пусконала-дочных работ на этапах освоения мощности 70 - 100 % ^ном энергоблока № 1 Запорожской АЭС и оставалась актуальной для всех последующих блоков данной серии (Хмельницкая АЭС, Балаковская АЭС, АЭС «Тимелин»), в том числе и для энергоблока № 1 Волгодонской АЭС.
Зафиксированные повышенные вибрации системы паропроводов свежего пара приводили к различным повреждениям (появлению свищей, обрыву вспомогательных трубопроводов обвязки арматуры и т.п.), а также обуславливали многократное снижение циклической прочности главных паропроводов и повышение вероятности их усталостного разрушения [1].
Измерениями доказано [2], что источником эксплуатационных вибраций являются пульсации давления в паропроводах. Доминирующей измеренной час-
тотой вибрации является величина 46 Гц. Причинами возникновения пульсаций давления теплоносителя являются вторичные течения [3].
В подводящих трубопроводах создаются волны давления, которые распространяются со скоростью звука в паре от одного края предохранительного вентиля к другому (рис. 1).
БРУ-А - S05 ПК1 - S03 БЗОК - ф ПК2 _ _I Направление
тока пара &
Рис. 1. Места измерения пульсаций давления на TX50 (АЭС Темелин)
В момент прохождения верхнего Т-участка (тройника), импульс способствует повышению давления на участке между верхним и нижним тройником («ноге»), воздействуя на главный паропровод.
Увеличение пульсаций давления в «ноге» способствует росту сил пульсаций, воздействующих на главный паропровод. Пульсирующие силы возникают в каждом подводящем паропроводе и воздействуют на главный паропровод с частотой 46 Гц, с определенным фазовым сдвигом, определяемым удаленностью ответвлений и длин подводящих трубопроводов к арматурам.
Это предположение было подтверждено прямым измерением пульсаций давления в отдельных «ногах» на ТХ80 АЭС «Темелин»[4]. Результаты измерений пульсаций в «ногах» на паропроводе ТХ80 приведены на рис. 2.
На Волгодонской АЭС специалистами отдела наладки и реакторного цеха с участием студентов, были разработаны схемы измерений, заполнены формуляры (рис. 3, табл. 1).
Анализ данных по вибросостоянию всех четырех паропроводов острого пара помещения А-820 (ТХ 50, 60, 70, 80) позволил сделать вывод, что наибольшим уровнем вибрации характеризуются вертикальные участки трубопроводов, подходящие к предохранительным клапанам ПГ. Данные, полученные экспериментальным путем на Волгодонской АЭС, хорошо коррелируют с данными, полученными расчетными методами на основе обследований трубопроводов АЭС «Тимелин» (рис. 4).
Полученные экспериментальные данные положены в основу расчетов, выполненных специалистами НИЦЭ «Центрэнерго» и Институтом прикладной механики Брно, в рамках выполнения работ по снижению уровня эксплуатационных вибраций паропроводов. При этом предложено изменить частоту собственных колебаний петель трубопроводов. Для реконструкции трубопроводной обвязки ТХ50-80 принят критерий: значения частот собственных колебаний паропроводов должны не совпадать с возбуждающей частотой 46 Гц более, чем на 10 % [5].
-30
t, ч
Рис. 2. Результаты измерений давления внутри паропровода в «ногах» во времени. Давление измерялось в середине между верхним и нижним тройником
Рис. 3. Схема расположения мест замеров на паропроводах ТХ50
Этот критерий был применен для подводящих трубопроводов к S04 и S05, где были измерены самые большие пульсации давления и влияние эксплуатационных вибраций - самое значительное.
Таблица 1
Значения СКЗ виброскоростей (мм/с) на паропроводах TX-50
Точка замера Паропровод ТХ-50
Направление
Z Y X
S03-1 4,2 2,7 1,9
S03-2 2,7 5,8 2,6
S03-3 22,6 7,6 3,9
S03-4 1,9 2,1 1,4
S04-1 7,6 3,2 2,0
S04-2 32,0 14,2 3,2
S04-3 23,0 8,2 3,4
S04-4 11,3 1,6 1,9
S05-1 14,5 1,8 3,2
S05-2 27,5 5,9 1,5
S05-3 27,6 4,7 1,7
S05-4 8,0 2,2 1,1
S05-5 8,2 2,0 0,8
S05-6 6,8 6,6 4,3
S06-1 3,2 1,9 3,4
S06-2 2,3 2,7 4,0
Примечание. Ось 2 - направление по вертикали; ось У - направление к реакторному отделению; ось Х -направление от ряда Б к ряду В.
Рис. 4. Интенсивность вибронагрузки
На основе проведенных расчетов предложено изменить геометрию двух подводящих трубопроводов к предохранительным вентилям ПГ TX50S03 и TX50S04 (рис. 5) следующим образом [6]:
- удлинить плечо трубопровода к X50S03 против потока на +1 м;
- удлинить плечо трубопровода к TX50S04 по потоку на +1,2 м;
- укоротить плечо трубопровода к TX50S04 против потока на -1 м.
Предложенные мероприятия реализованы на Волгодонской АЭС во время проведения ППР 2008. Результаты измерений вибрации после реконструкции приведены в табл. 2.
Таблица 2
Значения СКЗ виброскорости (мм/с) на паропроводах TX-50
Точка Паропровод ТХ-50 после реконструкции Паропровод ТХ-50
замера Направление Направление
Z Y X Z Y X
S03-1 3 3 2 4,2 2,7 1,9
S03-2 3 4 2 2,7 5,8 2,6
S03-3 3 7 2 22,6 7,6 3,9
S03-4 2 1 2 1,9 2,1 1,4
S04-1 3 3 2 7,6 3,2 2,0
S04-2 8 6 5 32,0 14,2 3,2
S04-3 8 7 2 23,0 8,2 3,4
S04-4 2 1 4 11,3 1,6 1,9
S05-1 2 3 2 14,5 1,8 3,2
S05-2 6 5 3 27,5 5,9 1,5
S05-3 7 4 3 27,6 4,7 1,7
S05-4 4 1 1 8,0 2,2 1,1
S05-5 4 1 1 8,2 2,0 0,8
S05-6 3 4 4 6,8 6,6 4,3
S06-1 2 2 2 3,2 1,9 3,4
S06-2 3 2 2 2,3 2,7 4,0
+1м
-1м
+1,2м
Рис. 5. Планируемое изменение геометрии трубопроводов TX50Z01
При повышении уровня тепловой мощности реакторной установки до 102 и 104% номинальной наблюдается снижение уровня эксплуатационных вибраций. Реконструкция кольцевых отводов привела к значительному снижению уровня вибраций на приводах и арматуре БРУ-А и предохранительных клапанах, что, несомненно, повышает безопасность эксплуатации АЭС и увеличивает ресурс работы оборудования.
Литература
1. Вибродиагностика: моногр. / ГШ. Розенберг, Е.З. Ма-дорский, Е.С. Голуб и др.; под ред. ГШ. Розенберга. СПб.: ПЭИПК, 2003. 284 с.
2. Юнек Л., Валента М. Измерение пульсаций давления и эксплуатационных вибраций на 1 блоке: отчет/ЛАМ Брно, октябрь 2006 (на чешском языке). 51 с.
3. Альтшуль А.Д. и др. Гидравлика и аэродинамика. М.: Стройиздат, 1987. 418 с.
4. Новотны Ю. Анализ эксплуатационных вибраций в пом. А-820 и их причин: отчет / ЛАМ Брно. 3619/04. Брно, сентябрь 2004 (на чешском языке). 33 с.
5. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок ПНАЭ Г-7-002-86. Госатомэнергонадзор СССР. М.: Энергоатомиз-дат, 1989 г. (Правила и нормы в атомной энергетике).
6. Кутдюсов Ю.Ф., Будько И.О., Макарцев А.Н. и др. Анализ полученных результатов и выдача рекомендаций по снижению вибраций паропроводов ТХ50, ТХ80: от-чет/НИЦЭ «Центрэнерго». ТХ.0Т.01.2007.ЦЭ. М., 2007. 37 с.
Поступила в редакцию
18 февраля 2010 г.
Жуков Алексей Геннадьевич - зам. главного инженера по эксплуатации, Филиал ОАО концерна «Росэнергоатом» ВоАЭС. Тел. 29-78-58. E-mail: zgie@rosnpp.org.ru
Веселова Ирина Николаевна - канд. техн. наук, старший преподаватель, кафедра «Теплоэнергетические технологии и оборудование», Волгодонский институт (филиал) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Тел. 2-52-10. E-mail: anri@vdonsk.ru
Окулова Мария Валерьевна - студентка, Волгодонский институт (филиал) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Тел. 89885767456 (моб.). E-mail: desire_87@inbox.ru
Jukov Alexey Gennadyevich - deputy of main engineer on exploitation of branch Energoatom Concern OJSC Vol-godonsk NPP. Ph. 29-78-58. E-mail: zgie@rosnpp.org.ru
Veselova Irina Nicolaevna - Candidate of Technical Sciences, senior lector, department «Heat Energy Technology and Appointments», Volgodonsk Institute (branch) of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. 22-52-10. E-mail: anri@vdonsk.ru.
Okulova Mariya Valeryevna - student, Volgodonsk Institute (branch) of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. 89885767456 (mobile). E-mail: desire_87@inbox.ru
