CC BY
19
С х104, руб 4
1 1 1
1 ^^ 1 1 2 /
1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
3 1 1 1
500 W,
1000
W,m3/ч
Рис. 1. Зависимости стоимости воды Св (3), топлива Ст (2) и суммарной стоимости воды и топлива С (1) от расхода охлаждающей воды Ш
На рис. 1 оптимальный расход охлаждающей воды отмечен вертикальной пунктирной линией. При этом оптимальном расходе охлаждающей воды наблюдается повышенное по сравнению с номинальным давление в конденсаторе, увеличенный расход и стоимость топлива по сравнению с расчетным режимом до оптимизации. Уменьшение расхода охлаждающей воды при учете её стоимости приводит к существенной экономии затрат на топливо и воду в
размере 1^3 тыс. р. в час на один энергоблок в зависимости от стоимости охлаждающей воды и исходного режима работы энергоблока.
Расчет всех технико-экономических показателей энергоблоков К-150-130 и ПГУ-170 Невинномысской ГРЭС для оптимизации расхода охлаждающей воды так же, как и для оптимизации распределения электрических нагрузок между энергоблоками, проводится при установившихся фиксированных текущих режимах энергоблоков. Расход теплоты и электроэнергии на собственные нужды при пуско-остановочных и переменных (нестационарных) режимах и на поддержание оборудования в горячем резерве в данных расчетах не учитывается. Кроме нахождения оптимального расхода охлаждающей воды данная компьютерная программа может использоваться для определения текущих технико-экономических показателей работы энергоблоков и ПГУ.
Выводы
1. Учёт стоимости охлаждающей воды при оптимизации режимов работы паротурбинных установок существенно влияет на давление пара в конденсаторе и расход циркуляционной воды.
2. Эксплуатация паротурбинных установок при оптимальном расходе охлаждающей воды даёт значительный экономический эффект.
Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт); Невинномысская ГРЭС
6 февраля 2006 г.
3
2
1
0
УДК 621.311.254
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТНЫХ ОБОСНОВАНИЙ ПРОЧНОСТИ
ТРУБОПРОВОДНЫХ ПРОХОДОК
© 2006 г. С.Б. Кравец, В.Н. Буеров, А.В. Волков, В.Ф. Гольдберг
Трубопроводные проходки (далее проходки) служат для герметичного пропуска трубопроводов через стены и перекрытия защитной оболочки реакторного отделения атомной электрической станции (АЭС). Конструктивно они представляют собой участок трубопровода в месте прохождения его через герметичное ограждение, снабженный закладными деталями, закрепленными в строительных конструкциях. Так как проходки являются элементами системы герметичного ограждения (СГО), то герметичность проходок должна быть обеспечена при любых возможных сочетаниях нагрузок, действующих как при нормальных условиях эксплуатации, так и при возможных аварийных ситуациях, включая воздействие внешних динамических факторов, таких как землетрясение, падение самолета на защитную оболочку, взрывная ударная волна и т.д.
Проходки выступают в качестве неподвижных опор для трубопроводов, и следовательно, можно с уверенностью сказать, что они являются наиболее уязвимыми элементами, так как на практике именно в опорных узлах существует наибольшая вероятность выхода из строя трубопровода [1].
В процессе эксплуатации проходки испытывают воздействие нагрузок, имеющих циклический характер, поэтому в соответствии с требованиями «Норм расчета на прочность оборудования и трубопроводов АЭС» [2] их следует проверять на статическую и циклическую прочность. Основными расчетными нагрузками являются: внутреннее и наружное давление; усилия, возникающие от воздействия присоединяемых трубопроводов; температурные воздействия и внешние динамические факторы (сейсмические нагрузки и т.д.). В соответствие с требованиями [2] рассматрива-
ют следующие расчетные режимы: нормальные условия эксплуатации (НУЭ), нарушение нормальных условий эксплуатации (ННУЭ), НУЭ(размах)+«малая течь», НУЭ(размах)+«большая течь», режим гидравлического испытания, мгновенный разрыв трубопровода (НУЭ+Аварийная Ситуация), НУЭ + Максимальное расчетное землетрясение.
В данной статье рассмотрены конструкции и результаты расчетов наиболее часто применяемых на практике типов проходок, входящих в состав СГО АЭС с реакторами ВВЭР-1000:
- проходки с пучком трубопроводов;
- проходки с фильтрующими элементами;
- проходки с одним трубопроводом.
Рассмотрим каждый тип проходок в отдельности.
Проходки с пучком трубопроводов
Эти проходки состоят из приваренной к закладной детали трубной доски, в которую входит несколько трубопроводов. Как правило, проходки такого типа применяются для прокладки через герметичное ограждение трубопроводов с одинаковым условным про-
ходом и малым диаметром. Общая расчетная схема для определения напряжений представлена на рис. 1. Направления воздействующих силовых факторов были выбраны таким образом, чтобы нагруженность проходок была максимальной.
В качестве примера рассмотрим результаты расчета на прочность проходки со следующими геометрическими размерами сечений в расчетных точках: А - 0300x13, В - 034x8, С - 014x2. Количество труб 014x2 - 12 штук. Для всех типов рассматриваемых проходок значения осевой силы и изгибающего момента, учитывающие влияние присоединяемых трубопроводов применительно к каждому расчетному случаю, приняты согласно ОТТ-87 [3].
На рис. 2 приведена диаграмма, отражающая результаты расчета напряжений для каждого режима в расчетных точках А, В, С. Согласно результатам выполненных расчетов, проходка удовлетворяет условиям статической прочности, а накопленная усталостная повреждаемость составляет а = 0,1 < [а] = 1, что меньше допускаемого.
Герметичная часть
м-
Трубопровод
F„
ЩИ m и m .............
Негерметичная часть
М'
М ;
С .-„Вл,_
I' I ММ MIHI l'MIIHHHill
LLiiMliWJ * • • н м м м м м
Fnl
М'
Рис. 1. Расчетная схема проходки с пучком трубопроводов Напряжения, МПа
700 600 500 400 300 200 100 0
63 0
32 0
20
148 Г| 154 Г1
2 26 2 1 4^9 11 36 11 2 32 2 1 2^6
НУЭ ННУЭ НУЭ+АС Гидравлические НУЭ+МРЗ
Расчетные режимы испытания
Рис. 2. Уровень напряжений в расчетных точках
Как видно из приведенной диаграммы, наиболее высокий уровень напряжений возникает в расчетном сечении С (в месте присоединения трубопровода), при этом основной вклад в напряженно - деформированное состояние проходок данного типа вносят нагрузки от присоединяемых трубопроводов.
Проходки с фильтрующими элементами
Конструкция проходок представляет собой трубу достаточно большого диаметра с коническим участком, на который устанавливаются фильтрующие элементы. Проходки с фильтрующими элементами входят в состав систем спецканализации и предназначены для организации слива загрязненных стоков из герметичной зоны.
Расчетные схемы нагружения проходки для разных режимов нагружения приведены на рис. 3.
В
С
Герметичная часть
ч
ШШМШШММ'
Е0с \ Негерметичная часть
а)
б)
Рис. 3. Расчетные схемы проходки с фильтрующими элементами: а - в рабочих условиях; б - в условиях гидравлических испытаний
В качестве примера рассмотрим результаты расчета на прочность проходки со следующими геомет-
Напряжения, МПа
300
рическими размерами сечений в расчетных точках: А - 0720x12, В - 01220x12, С - 01020x12, В -0620x12.
На рис. 4 показаны напряжения для каждого режима в расчетных точках А, В, С, В.
Согласно результатам выполненных расчетов, проходка удовлетворяет условиям статической прочности, а накопленная усталостная повреждаемость составляет а = 0,02 < [а] = 1, что меньше допускаемого. Уровень напряжений во всех расчетных сечениях невысок. Это обусловлено тем, что для данного типа проходок, основным нагружающим фактором является давление, а нагрузки от воздействия трубопроводов не оказывают большого влияния на общую нагружен-ность, так как трубопроводы спецканализации являются низкотемпературными.
Проходки с одним трубопроводом
Такие проходки являются наиболее часто применяемыми на практике. Основной деталью конструкции проходки является наконечник, соединяемый через переходник с закладной деталью. К наконечнику привариваются технологические трубопроводы. Общая расчетная схема приведена на рис. 5.
В качестве примера рассмотрим результаты расчета на прочность проходки со следующими геометрическими размерами сечений в расчетных точках: А - 0273x13.5, В - 0111x6, С - 0149x19.
На рис. 6 показан уровень напряжений для каждого режима в расчетных точках А, В, С соответственно.
Согласно результатам выполненных расчетов, проходка удовлетворяет условиям статической прочности, а накопленная усталостная повреждаемость составляет а = 0,07 < [а] = 1, что меньше допускаемого. Напряжения в расчетном сечении В значительно выше, чем в остальных сечениях. В зависимости от диаметра присоединяемого трубопровода, напряженно-деформированное состояние проходок данного типа основной вклад могут вносить как усилия от трубопроводов, так и давление.
200
100
2 24
1 66 \— 83 fr
66 39 48 22 31 27 J3! 30 2528П гГГЛ гтг1
НУЭ
ННУЭ АС Гидравлические НУЭ+МРЗ
Расчетные режимы испытания
Рис. 4. Уровень напряжений в расчетных точках
Закладная
Труб°пр°в°д Нак°нечник Переходник деталь
Трубопровод
Негерметичная часть
тпмж Mi t Mj жтШ
ж ШШМ ШЛШМШ
Герметичная часть
Рис. 5. Расчетная схема проходки с одним трубопроводом
Напряжения, МПа 400
300
200
100
296
--П- -169-
то гтт^ nhaTr^JTr
НУЭ ННУЭ АС Гидравлические НУЭ+МРЗ
Расчетные режимы иотыташя
Рис. 6. Уровень напряжений в расчетных точках
Выводы
Результаты выполненных расчетных обоснований свидетельствуют о том, что трубопроводные проходки СГО АЭС с ВВЭР-1000 спроектированы с большим запасом прочности. Отличительной особенностью всех рассмотренных проходок является то, что узел присоединения технологического трубопровода к проходке - наиболее «слабое» место конструкции. Эта конструктивная особенность позволяет обеспечить целостность СГО (герметичность), так как «слабый» узел расположен внутри гермообъема и его разрушение не приводит к повреждению герметичного ограждения в целом.
Литература
1. Кравец С.Б. Оценка сейсмостойкости технологических систем атомных станций. М., 2005.
2. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. ПНАЭ Г-7-002-86. М., 1989.
3. ОТТ-87. Арматура для оборудования и трубопроводов АС. Общие технические требования. М., 2000.
Волгодонский институт (филиал) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)
9 марта 2006 г.
0
