CC BY
154
УДК 621.311.25
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА ТВВ-1000-4УЗ НА 104% МОЩНОСТИ
С.А. Баран, И.А.Якубенко
Волгодонский инженерно-технический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»
Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI»
В данной статье рассмотрены некоторые аспекты модернизации технологических систем отвода тепла от электрогенератора и возбудителя, для обеспечения безопасной, надёжной и эффективной работы энергоблоков РоАЭС на 104% мощности.
Ключевые слова; 104 % номинальной электрической мощности, температурный режим, турбинное отделение, генератор, система водородного газоохлаждения, система водного охлаждения.
Some aspects of the modernization of technological heat removing systems from the electric generator and exciter to provide safe, reliable and efficient operation of RNPP power units at 104% capacity are reviewed in this article.
Keywords: 104% of rated electrical capacity, temperature regime, the turbine section, generator, hydrogen gas cooling system, water cooling system.
Температурный режим работы генератора ТВВ-1000-4УЗ поддерживается двумя системами охлаждения: системой водородного газового охлаждения и системой водного охлаждения, которые относятся к обеспечивающим системам турбинного отделения. [1]
С освоением энергоблоками Ростовской АЭС работы на 104 % номинальной электрической мощности, расчеты показывают, что количество теплоты, которое необходимо отводить отжелеза и обмоток электрогенераторов, увеличивается на 8,16%.
Тепловые потери, выделяющиеся в обмотках ротора и статора, в магнитопроводах (сердечник статора, вал ротора), а также механические потери от трения ротора в газовой среде (вентиляционные потери) и трения в подшипниках и уплотнениях вала, отводятся дистиллятом из обмотки и сердечника статора, водородом из обмотки и вала ротора, и маслом из подшипников и уплотнений вала.
Циркуляция водорода в генераторе осуществляется двумя вентиляторами, установленными на валу ротора. Водород, в свою очередь, охлаждается в четырех газоохладителях, встроенных в корпус генератора.
При подаче воды в газоохладители, этой системы допускается [1] временная работа генератора при температурах воды не более 36 0С, а холодного газа и дистиллята - не более 45 0С. В условиях жаркого лета для Ростовской АЭС эти граничные параметры не всегда выполнимы.
В 2008 - 2010 гг. коллективы кафедр «АЭС» и «ТЭО» ВИТИ НИЯУ МИФИ провели научно-исследовательские работы по улучшению условий теплоотвода в летнее время от электрогенераторов Ростовской АЭС, работающих на 104% мощности, и сформулировали конкретные предложения. Основные выводы этой научной работы изложены в данной статье.
Определим максимальную тепловую мощность, отведённую от обмотки статора
№ 1 (2) (2012) Глобальная ядерная безопасность
дистиллятом, с заданными предельными граничными параметрами по формуле:
Qmax /„'вых _-вх\
= - il ),
Qmax _
- максимальная тепловая мощность, отведённая от обмотки статора дистиллятом, с заданными предельными параметрами;
01 - расход дистиллята через обмотку статора генератора, который может обеспечить один насос системы, при условии, что другой находится в резерве.
Тогда:
Qmax = 280 . (314,58 -168,19) =11385,92 кВт .
Определим также максимальную тепловую мощность, которую могут отвести от системы водяного охлаждения статора генератора два штатных теплообменника охлаждения типа ВВТ-100, при предельных параметрах охлаждающей среды по формуле:
Ядеиств = 2 . ^ (¡2™ - ¡Г) = 11142,11 кВт .
На основании проведённых расчетов приходим к выводу, что значения величин тепловой мощности Qmax и 0действ не удовлетворяют условию [1] для надежного охлаждения электрогенератора: 11385,92> 11142,11кВт.
Данный расчёт показывает, что величины площади поверхности двух теплообмеников недостаточно для обеспечения надёжной эксплуатации системы охлажденияобмотки статора генератора в летний период на 104% мощности.
В связи с этим предлагается установить в систему водяного охлаждения обмотки статора генератора дополнительный (третий) теплообменник ВВТ-100 с площадью поверхности теплообмена 100 м2, который обеспечит необходимую площадь теплообмена летом и будет находиться в резерве в холодное время года.
Проведём поверочный расчёт необходимой поверхности теплообмена на основании фактических данных параметров системы водяного охлаждения обмотки статора, имевших место 16.07.2009, с учётом увеличения площади поверхности теплообмена:
F = 4994,75 = 284 м2.
1500 -11,72
2
Из проведённого расчёта видно, что лишь увеличив площадь на 100 м , удается приблизить значения параметров системы к нормальным, что, безусловно, положительно влияет на надёжность и эффективность работы обмотки статора генератора, и следовательно, даёт возможность эксплуатации генератора на более высокой мощности.
Было предложено, исходя из наличия свободной площади на отметке 0,0 м в турбинном отделении, где уже установлены два теплообменника типа ВВТ-100, установить третий теплообменник аналогичный по конструкции и допустимым параметрам сред.
Указанное мероприятие было рассмотрено проектировщиками и техническим советом Ростовской АЭС, а затем в 2009 г. внедрено на энергоблоках 1 и 2.
Для системы водородного охлаждения на основании проведённых аналогичных расчётов на 104% мощности получим в летнее время значения величин небаланса
тепловыделения газа Qmax и теплоотвода ^ейств равными: 3036 > 2926 кВт.
Таким образом, можно предположить, что температура охлаждающей воды на входах в охладители водорода в летнее время не достаточно низкая для обеспечения надёжной эксплуатации системы газоохлаждения и, как следствие, самого генератора.
В связи с этим предлагается подавать в газоохладители захоложенную воду от пароэжекторной холодильной машины, подобранной по методике. [2] В результате чего параметры охлаждающих сред не будут превышать допустимых и будет устранён небаланс тепловой энергии четырёх газоохладителей генератора, равный 697,8 кВт, и как следствие, будет выполняться в соответствии с рекомендациями [1] неравенство
Qmax < Q „
^ ^действ.
Предлагается также подавать в воздухоохладители возбудителя захоложенную воду от той же пароэжекторной холодильной машины. В результате чего параметры охлаждающих сред возбудителя не будут превышать допустимых, и будет устранён небаланс тепловой энергии четырёх воздухоохладителей возбудителя, равный 57,5 кВт,
и будет выполняться неравенство Q < 4 Qдейств.
В заключение подчеркнем, что предложения модернизировать систему водяного охлаждения обмотки статора, включив дополнительный теплообменник, и систему газоохлаждения электрогенератора и возбудителя, подачей захоложенной воды от вновь введённой линии и пароэжекторной холодильной машины, дают возможность получать дополнительные 40 - 50 МВт электрической энергии на каждом действующем блоке с реактором ВВЭР-1000 без нарушений теплового режима электрогенератора ТВВ-1000-4УЗ при любых климатических условиях.
Литература
1. Электрическая часть атомных электростанций: учебное пособие / В. П. Васин, В. А. Старшинов. - М.: Издательство МЭИ, 2005. - 208 с.
2. Кошкин Н. Н., Сакун И. А., и др. Холодильные машины. Учебник для ВТУЗов / Под общей редакцией И. А. Сакуна. Л.: Машиностроение. 1985. 510 с.
Баран Сергей Анатольевич - старший преподаватель кафедры «Атомные электрические станции», Волгодонский инженерно-технический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». E-mail: [email protected]
Якубенко Игорь Алексеевич - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Атомные электрические станции», Волгодонский инженерно-технический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». E-mail: [email protected]
BaranSergey A. - senior lecturer of the Nuclear Power Plants department, Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI». E-mail: [email protected]
YakubenkoIgor A. - candidate of Technical science, senior lecturer, head of the Nuclear Power Plants department, Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI». E-mail: [email protected]
