ПАРОГЕНЕРАТОР АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Полезная модель относится к энергетике, а более конкретно к парогенераторам атомных электростанций.
Одним из проблемных мест на парогенераторах АЭС является узел соединения цилиндрических частей горячего коллектора теплоносителя с патрубком парогенератора. В процессе эксплуатации в районе узла соединения образуются трещины, что приводит к останову энергоблока АЭС и необходимости проведения ремонта.
Известен парогенератор (RU 117578, кл. F22B 1/02, 2012 г), содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, включающий обечайки и снабженный входным и выходным вертикальным коллектором теплоносителя, содержащим люки коллектора теплоносителя и зоны перфорирования для присоединения пучка теплообменных труб, при этом соединение упомянутого корпуса с входным и выходным вертикальным коллектором осуществлено посредством сварных швов, выполненных в месте сопряжения цилиндрических частей каждого упомянутого коллектора теплоносителя с наружной и внутренней образующими цилиндрической части горизонтального цилиндрического корпуса.
Из-за возникновения высоких напряжений в районе приварки коллектора к парубку корпуса парогенератора существует опасность его разрушения, что негативно влияет на надежность парогенератора, и снижает безопасность эксплуатации атомной электростанции.
Известен парогенератор, принятый за прототип (RU 85607, кл. F22B 37/00, 2009 г), включающий корпус с патрубками, связанными с входным и выходным коллекторами теплоносителя, вертикально установленными внутри корпуса. Узел соединения коллектора теплоносителя с патрубками корпуса, охвачен кожухом, являющимся приспособлением для снятия напряжения в узле соединения коллекторов с патрубками, и образующим вокруг узла соединения коллектора теплоносителя с патрубком корпуса кольцевую полость, причем на кожухе расположены, по крайней мере, два патрубка, которые смещены в сторону нижней образующей корпуса парогенератора. Кожух, охватывающий узел соединения коллектора теплоносителя с патрубком корпуса выполнен, по крайней мере, из двух частей, соединенных между собой крепежными элементами, образующими разъемное соединение.
Конструкция приспособление для снятия напряжения в виде кожуха является достаточно сложной, но недостаточно надежной и эффективной для эксплуатации парогенераторов АЭС.
Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего компенсацию напряжений в зоне соединения горячего коллектора теплоносителя с патрубком корпуса и уменьшение вероятности образования трещин в данном узле.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и безопасности эксплуатации парогенератора, увеличение его ресурса и снижение риска возникновения аварийной ситуации.
Поставленная задача и, как следствие, указанный технический результат достигаются тем, что парогенератор атомной электростанции, содержит корпус, коллекторы теплоносителя, соединенные с патрубками корпуса, узел соединения коллекторов теплоносителя с патрубками и приспособление для снятия напряжения в узле соединения коллекторов с патрубками. Согласно полезной модели, приспособление для снятия напряжения в узле соединения коллекторов с патрубками выполнено в виде регулируемой по длине механической связи, для ограничения перемещения коллекторов, закрепленной на конструктивных элементах парогенератора. При этом механическая связь может быть выполнена в виде телескопической штанги и/или в виде гибкой стяжки. Кроме того, механическая связь может быть закреплена:
- на входном и выходном коллекторах внутри корпуса парогенератора;
- на горячей и холодной трубопроводных петлях главного циркуляционного трубопровода (ГЦТ), вне корпуса парогенератора;
- на выходном патрубке вне корпуса и на горячей трубопроводной петле ГЦТ;
- вне корпуса на входном патрубке, и на горячей петле ГЦТ.
Конструкция приспособления для снятия напряжения в узле соединения входного (горячего) коллектора с патрубком в виде механической связи, регулируемой по длине, позволяет перераспределять напряжения, возникшие в узле соединения (сварки) входного коллектора с патрубком, на другие элементы парогенератора, обеспечивая снятия опасного напряжения растяжения и сжатия в зоне возможного разрушения коллекторов. Приспособление для снятия напряжения в виде механической связи позволяет также снизить механические напряжения наклона входного коллектора и усилия деформации металла в месте действия разрушающих нагрузок.
Конструкция приспособления для снятия напряжения в месте разрушения узла соединения горячего коллектора с патрубком в виде штанги позволит также устанавливать на ней датчики контроля (датчики перемещения, напряжения, давления, температуры и т.д.) для наблюдения за положением коллекторов в пространстве, их наклоном и величиной действующих напряжений в зоне узла соединения коллекторов с патрубками в процессе эксплуатации АЭС.
Парогенератор атомной электростанции иллюстрируется следующими
чертежами, где: на фиг. 1 - представлен парогенератор с механической связью в виде гибкой стяжки, связывающей входной и выходной коллекторы внутри корпуса парогенератора и препятствующей расхождению коллекторов в диаметрально противоположенные стороны, тем самым снижающей напряжение в зоне возможного разрушения; на фиг. 2 - механическая связь закреплена на горячей и холодной трубопроводных петлях ГЦТ, вне корпуса парогенератора, снимающего напряжение, вызывающего разрушение коллектора и перераспределяющего напряжение на ГЦТ; на фиг. 3 - представлен парогенератор с механической связью, закрепленной на выходном патрубке вне корпуса и на горячей трубопроводной петле ГЦТ. Данное расположение механической связи снимает напряжения с зоны соединения коллекторов с патрубками и перераспределяет его на ГЦТ; на фиг. 4 - парогенератор с механической связью, закрепленной вне корпуса на входном патрубке, и на горячей петле ГЦТ. Такое расположение механической связи снимает напряжение разрушения коллектора и перераспределяет его на патрубок корпуса парогенератора; на фиг. 5 - фрагмент парогенератора в узле соединения коллектора с патрубком.
Парогенератор атомной электростанции включает корпус 1 с входным (горячем) патрубком 2 и выходным (холодным) патрубком 3, соединенным с вертикальными входным (горячем) 4 и выходным (холодным) 5 коллекторами. Патрубки 2 и 3 соединены с ГЦТ, образующим соответствующие горячую петлю 6 и холодную петлю 7. Снятие напряжения в зоне соединения патрубков 2 и 3 с коллекторами 4 и 5 осуществляется за счет механической связи 8 коллекторов, выполненной в виде регулируемой по длине штанги, с хомутами 9 и с проушинами на концах штанги (на фиг. не показано) для закрепления их на элементах конструкции парогенератора. Входной 4 и выходной 5 коллекторы, связанные с патрубками 2 и 3 сварным швом 10.
Парогенератор атомной электростанции работает следующим образом. Теплоноситель проходит через горячую трубу петли 6 ГЦТ, патрубок 2 и коллектор 4, отдавая тепло котловой воде и нагревая ее до кипения. Корпус 1 парогенератора в узле 11 соединения коллекторов 4 и 5 с патрубками 2 и 3 нагревается и одновременно нагружается давлением со стороны теплоносителя, в результате чего происходит деформация патрубков 2 и 3 корпуса 1 и в узле 11, возникают значительные напряжения.
Механическая связь 8, являющаяся ограничителем перемещения коллектора 4 не позволяет ему отклоняться и сдерживает возникшие в узле 11 усилия напряжения. За счет того, что механическая связь 8 выполнена с возможностью регулировки ее по длине, происходит сглаживание воздействия повышенного давления и перераспределение напряжения на корпус 1 парогенератора или на ГЦТ с петлями 6 и 7 и, тем самым, снижается возможность развития дефектов в узле 11. В результате ограничения перемещения коллекторов 4 и 5 уровень растягивающих напряжений в узле 11 становится значительно ниже, снижается угроза возникновения и развития трещин, а, следовательно, и разрушения узла 11.
В результате снижения растягивающих напряжений в узле 11 снижается циклическая повреждаемость данного участка при работе парогенератора. Снижается вероятность образования трещин в узле 11 и больших дефектов, требующих проведения ремонта парогенератора.
Таким образом, использование в парогенераторе приспособления для снятия напряжения в узле соединения коллекторов теплоносителя с патрубками в виде механической связи 8 повышает эксплуатационную надежность работы парогенератора и увеличивает его ресурс, за счет чего снижается аварийность атомной электростанции.
Расположения механической связи для ограничения перемещения коллекторов не ограничиваются представленными примерами. Расположение механической связи также возможно и на иных участках парогенератора, а также и в различных сочетаниях расположения штанги и хомутов, в пределах заявленной формулы полезной модели, как внутри корпуса, так и вне корпуса. Возможны также и другие варианты исполнения механической связи в пределах заявленной формулы, например, в виде технологической обвязки или гибкого элемента. Главное требование к механической связи является предотвращение отклонения коллекторов от вертикального положения на недопустимое расстояние.
Экономическая эффективность применения предлагаемого технического решения определяется снижением вероятности остановки блока из-за возникновения дефектов в узле, отсутствием затрат на ремонт данных повреждений и увеличением срока службы парогенератора.
В настоящее время полезная модель находится на уровне технического предложения.