диплом - копия
.pdfРис.4.2. Принципиальная схема модернизированной системы впрыска в компенсатор объема 4 блока НВ АЭС
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
20 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
4.1.3. Теплогидравлический расчет модернизированной системы впрыска
вКО
4.1.3.1.Общие положения
В представленной дипломной работе приводится теплогидравлический расчет для реакторной установки В-179 4 блока Нововоронежской АЭС с модернизированной системой впрыска в компенсатор объема.
Целью данного расчета является определение основных характеристик модернизированной системы впрыска, необходимых для выполнения системой проектных функций в рассмотренных режимах нормальной эксплуатации.
Рассмотрены также некоторые аспекты надежности и прочности оборудования.
В расчете определены:
коэффициент гидравлического сопротивления дроссельных шайб на байпасах Ду15 клапанов впрыска, исходя из условия обеспечения требуемого расхода постоянного впрыска теплоносителя из первого контура в КО (0,4 1,5
т/ч) при шести работающих ГЦН и номинальных параметрах РУ;
величина расхода впрыска теплоносителя из первого контура в КО через любую из двух линий впрыска при различном количестве работающих ГЦН.
Указанная величина расхода должна быть не более 80т/ч;
расход постоянного впрыска в КО при различном количестве работающих ГЦН (6,5, 4 и 3);
мощность электронагревателей КО, необходимая для компенсации постоянного впрыска теплоносителя в КО и компенсации тепловых потерь в окружающую среду с оборудования и трубопроводов системы КО при шести работающих ГЦН и номинальных параметрах РУ. Требуемая мощность электронагревателей не должна превышать 180 кВт;
расход впрыска в КО по линии расхолаживания при открытии регулирующего клапана на 20, 50, 80, 100% полного открытия (при отключенных
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
21 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
двух линиях впрыска) при работе шести работающих ГЦН и номинальных параметрах РУ;
зависимость изменения концентрации борной кислоты в КО от времени при работе системы впрыска и соответствующих изменениях концентрации борной кислоты в первом контуре при создании пусковой и стояночной концентрации борной кислоты в плановых режимах, соответственно, пуска и расхолаживания;
зависимости давления в КО от времени при работе системы впрыска в КО в течении 60 с. при параметрах «горячего» состояния РУ (температура теплоносителя в первом контуре 265 С, давление теплоносителя в первом контуре 12,26 МПа) и различном количестве работающих ГЦН (6,5,4 и 3);
параметры теплоносителя в КО, расход впрыска в КО и скорость расхолаживания КО в плановом режиме расхолаживания КО совместно с первым контуром (скорость расхолаживания 30 С/ч) при выполнении требований со стороны РУ и КО по изменению температуры и давления;
вероятность отказа системы впрыска до и после модернизации;
4.1.3.2.Исходные данные для теплогидравлического расчета системы впрыска в КО
Трассировка и геометрические размеры трубопроводов впрыска теплоносителя из первого контура в КО представлены в приложении 1 на рис. П1.1. Трассировка и геометрические размеры «дыхательных» трубопроводов №1 и 2, соединяющих КО с «горячей» ниткой петли №1 ГЦТ, представлены в приложении 1 на рис. П1.2 и рис. П1.3.
В штуцерах впрыска на «холодной» нитке петли №1 ГЦТ установлены ограничительные вставки, предназначенные для ограничения течи из ГЦТ до эквивалентной Ду 32 мм при разрыве трубопровода впрыска.
Технические характеристики оборудования и систем первого контура представлены в таблице 4.1.
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
22 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Таблица 4.1. Характеристики оборудования и систем первого контура
Наименование параметра |
Значение |
|
|
|
|
Расход впрыска теплоносителя из первого контура в КО (через одну |
80 |
|
линию) при работе РУ на номинальных параметрах не более, т/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход постоянной протечки теплоносителя из первого контура в |
0,4 |
|
КО при работе РУ на номинальных параметрах, т/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
Стояночная концентрация борной кислоты, г/кг |
12 |
|
|
|
|
Пусковая концентрация борной кислоты, г/кг |
9 |
|
|
|
|
Расход подпитки первого контура, т/ч |
12 |
|
|
|
|
Концентрация борной кислоты в подпиточной воде первого контура |
|
|
в режиме расхолаживания (при доведении концентрации борной |
40,0 |
|
кислоты в теплоносителе первого контура до стояночной 12г/кг), |
|
|
|
|
|
г/кг |
|
|
|
|
|
Объем азотной подушки в КО, м3 |
2 |
|
|
|
|
Уровень воды в КО в номинальном режиме работы РУ (от полюса |
5,12 |
|
нижнего днища), м |
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя температура воздуха охлаждающего оборудование первого |
|
|
контура, С |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
Номинальные параметры РУ, а также параметры |
РУ при неполном |
количестве работающих циркуляционных петель приняты в соответствии с [1]
представлены в таблице 4.2.
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
23 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Таблица 4.2. Номинальные параметры реакторной установки
Наименование параметра |
Значение |
|
|
Давление теплоносителя на выходе из реактора, МПа |
12,26 |
|
|
Температура теплоносителя на входе в реактор, С |
267,0 |
|
|
Температура теплоносителя на выходе из реактора, С |
296,1 |
|
|
Температура в КО, С |
325 |
|
|
Расход теплоносителя через реактор при работе различного |
|
количества ГЦН, м3/ч |
|
- в работе 6 ГЦН; |
41700 |
- в работе 5 ГЦН; |
36750 |
- в работе 4 ГЦН; |
30790 |
- в работе 3 ГЦН. |
24000 |
|
|
В теплогидравлическом расчете приняты следующие значения КГС
элементов системы впрыска в КО (приведенные к скорости в трубопроводе) [2]:
клапан впрыска (Ду 100) |
4,9; |
запорная арматура (Ду 100) |
4,9; |
запорная арматура (Ду 80) |
5,37; |
разбрызгивающее устройство (Ду 90) в КО |
9,72; |
ограничительной вставки (Ду 32) |
71,0. |
Теплоизоляция КО, трубопроводов впрыска и «дыхательных» трубопроводов выполнена матами из базальтового супертонкого волокна в ткани КТ-11. Маты покрыты алюминиевым листом толщиной 0,8 мм.
Толщина матов:
покрытие КО и «дыхательных» трубопроводов – 80 мм;
покрытие трубопроводов впрыска – 40 мм.
Требования со стороны реакторной установки к проведению плановых режимов разогрева и расхолаживания следующие:
1) скорость разогрева и расхолаживания реактора:
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
24 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
–не более 10 С/ч при температуре теплоносителя менее 190 С;
–не более 20 С/ч при температуре теплоносителя более 190 С;
ПГ, КО – не более 30 С/ч;
2) давление в первом контуре должно поддерживаться в пределах:
максимально допустимое – в соответствии с рис. П1.4. (приложение 1);
минимально допустимое – обеспечивающее запас до вскипания теплоносителя не менее 10 С;
3)скорость повышения и сброса давления в первом контуре не должна превышать 2,94 МПа (30кгс/см2) в мин;
4)разность между температурой воды в КО и температурой впрыскиваемой воды не более 100 С;
5)разность между температурой воды в КО и средней температурой теплоносителя первого контура не более 80 С;
6)в зависимости от температуры теплоносителя первого контура количество ГЦН в работе должно быть:
не более пяти при температуре теплоносителя ниже 200 С;
не более четырех при температуре ниже 150 С;
не более трех при температуре ниже 100 С.
Создание стояночной концентрации борной кислоты (0,012 кг Н3ВО3 на 1 кг воды) и пусковой концентрации (0,009 Н3ВО3 кг на 1 кг воды) в первом контуре производится при температуре 260 С.
4.1.3.3. Методика расчета Расходы теплоносителя по тракту впрыска (по линиям впрыска и линии
расхолаживания) обеспечивается перепадом давления (Р1 Р2). Этот перепад имеет значение, зависящее от количества работающих ГЦН.
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
25 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Величина расхода теплоносителя по линии впрыска определятся из условия равенства гидравлического сопротивления тракта впрыска располагаемому напору с учетом весов столбов жидкости и описывается следующим уравнением:
Pвпр Pдых Pгр P1 P2 |
х h1 '' h2 ' h1 h2 . |
(4.1) |
Гидравлическое сопротивление участков тракта впрыска определяется из следующих уравнений, записанных в общем виде:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||
Pвпр |
|
|
|
lвпр |
|
|
|
|
|
|
G впр |
|
, |
(4.2) |
||||||||||||||
впр |
|
d впр |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Fвпр |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
lдых |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
2 |
|
||||
Pдых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
впр |
|
, |
|
||||||||||
дых |
дых |
|
|
|
d дых |
|
|
|
2 |
|
|
' |
|
|
|
|
Fдых |
(4.3) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lгр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||
Pгр |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
G в1 |
|
, |
|
|||||||||
гр.в |
гр |
|
|
|
d гр |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Fв |
|
|
|
|
(4.4) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
lгр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||
Pгр |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
G в2 |
|
, |
|
|||||||||
гр.в |
гр |
|
|
|
d гр |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Fв |
|
|
|
|
(4.5) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
lгр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gл.р. |
2 |
|
|
|
||||||||
Pгр |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
, |
|
(4.6) |
||||||||||||||||
л.р. |
гр |
|
|
dгр |
2 |
|
|
|
|
|
|
Fл.р. |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Gл.р. |
Gв1 Gв2 |
|
|
|
Gвпр . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.7) |
|||||||||||
Расчетная схема |
тракта впрыска |
|
в КО приведена |
в приложении 1 на |
рис. П1.5.
Рассмотрим трубопровод впрыска в КО из '' холодной'' нитки №1
(рис. П1.1. в приложении 1).
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
26 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Величина впр определяется количеством плавных поворотов на 90 (11шт.), КГС ограничительной вставки ов и разбрызгивающего устройства в КО
разбр.. |
|
|
|
|
|
Суммарный КГС плавных поворотов |
пл. п. |
в соответствии с формулой |
|||
|
0, 051 |
0,19 |
d |
. |
(4.8) |
пл.п. |
R |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
равен пл. п. =1,012. разбр=9,72.
Длина трубопроводов впрыска от ''холодной'' нитки до КО lвпр.=48 м.
Коэффициент гидравлического трения определен по формуле:
|
kэ |
68 |
0,25 |
|
|
|
|
|
|
0,11 |
|
|
|
|
d |
|
Re |
|
|
|
|
|
Гидравлическое сопротивление ''гребенки'' впрыска определяется количеством открытых линий впрыска и степенью открытия регулятора на линии расхолаживания (рис. П1.5. в приложении 1).
Величина гр определяется количеством плавных поворотов на 90и КГС регулятора расхолаживания рр Ду 80 и клапана впрыска Ду 100 ( =4,9) и
запорной арматуры Ду 80 ( =5,37) и Ду 100 ( = 4,9).
Размеры гребенки впрыска указаны на рис. П1.6. (приложение 1).
Таблица 4.3. Результаты расчета гребенки впрыска
Линия |
|
|
|
|
Линия |
|
расхолаживания |
|
|
|
|
впрыска |
|
|
|
|
|
|
|
|
Степень открытия |
|
|
|
|
|
|
регулирующего |
20 |
50 |
80 |
100 |
№1 |
№2 |
клапана, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расх |
119,71 |
29,61 |
14,01 |
12,81 |
впр1=11,09 |
впр2=11,36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
27 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Гидравлическое сопротивление дыхательных трубопроводов, соединяющих КО с ''горячей'' ниткой ГЦК определяется следующей системой уравнений:
|
|
|
lдых1 |
|
|
1 |
|
|
|
G дых1 |
|
2 |
|
(4.9) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Pдых1 |
|
|
|
|
|
|
, |
|
||||||||
дых1 |
дых1 |
d дых |
2 |
' |
|
|
|
Fдых |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
lдых 2 |
|
1 |
|
|
|
|
G дых 2 |
|
2 |
(4.10) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Pдых 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|||||||
дых 2 |
дых 2 |
d дых 2 |
2 |
|
' |
|
|
Fдых |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Gдых1 Gдых2 |
Gвпр . |
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.11) |
КГС дроссельной шайбы линии постоянного впрыска (трубопровод диаметром Ду 15) при шести работающих ГЦН (клапаны впрыска на линиях впрыска и регулирующий клапан на линии расхолаживания закрыты)
определяется из решения системы уравнений, состоящей из уравнения (4.1) и
следующих уравнений:
|
|
|
1 |
|
|
G п1 |
2 |
|
|
Pгр |
|
|
|
|
, |
(4.12) |
|||
впр1 |
д.ш. |
2 |
|
|
F |
||||
|
|
|
х |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
G п2 |
2 |
(4.13) |
|
Pгр |
|
|
|
|
|
, |
|
||
впр2 |
д.ш. |
2 |
|
|
F |
|
|
||
|
|
|
х |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gп.впр. |
Gп1 Gп2 |
0,4т/ч, |
|
|
(4.14) |
где 1, 2 – КГС линий 1 и 2 постоянного впрыска (сумма местных сопротивлений
исопротивлений трения)
Всоответствии с расчетной схемой тракта впрыска в КО (рис. П1.5. в
приложении 1) Р1 есть давление в ''холодной'' нитке ГЦТ в месте присоединения
трубопровода впрыска, а Р2 есть давление в ''горячей'' нитке ГЦТ в месте
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
28 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
присоединения дыхательных трубопроводов.Р1, Р2 определяются следующими уравнениями:
Р1=РI+ Раз+ Рвх р- Рхол;
Р2=РI- Рвых р- Ргор;
Т. о. Р1-Р2= Раз+( Рвх р- Рвых р)+( Рхол - Ргор),
где Раз– потери давления на активной зоне, включая потери давления в опускном кольцевом канале между корпусом и шахтой реактора и потери при движении
теплоносителя через днище шахты реактора, т. е. Раз есть перепад на АЗ,
который замеряется штатными системами контроля реактора( датчики давления в реакторе ВВЭР–440 расположены перед выходными/входными патрубками Ду
500);
( Рвх р- Рвых р)=0, считая потери во входном и выходном патрубках Ду 500
одинаковыми( вх р=0,8, вых р=0,79); ( Рхол - Ргор)=0, считая потери по длине от входного патрубка реактора до
трубопровода впрыска и от выходного патрубка до дыхательных трубопроводов одинаковыми(Lхол= 3 м, Lгор=5 м).
Р1-Р2= Раз Расходы по линиям постоянного впрыска при работе различного количества
подключенных ГЦН (6, 5, 4 и 3) определяются из решения системы уравнений
(4.1)–(4.7). (Р1 Р2) имеет значение, зависящее от количества работающих ГЦН,
так как изменяется величина Раз. Значения Раз определено в расчете [2] и
представлены в таблице 4.4.:
Таблица 4.4. Потери давления на реакторе при работе различного количества ГЦН, МПа
В работе 6 |
ГЦН; |
0,271 |
|
|
|
В работе 5 |
ГЦН; |
0,222 |
|
|
|
В работе 4 |
ГЦН |
0,170 |
|
|
|
В работе 3 |
ГЦН; |
0,122 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
ДР-2068191-140404.65-02-14 |
29 |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|