ИМПУЛЬСНО-ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению, в частности, к арматуростроению, и может найти применение в атомной энергетике и в других отраслях промышленности.
Предметом рассмотрения являются импульсно - предохранительные устройства (ИПУ) с дополнительной линией управления (ДЛУ), предназначенные для защиты первого контура АЭС с реакторными установками (РУ) типа ВВЭР путем автоматического сброса давления рабочей среды из компенсатора давления (КД) в барботер при нарушении нормальных условий работы, при проектных авариях и реализации процедуры «feed and bleed» в условиях запроектных аварий. ИПУ представляет собой блочную конструкцию, состоящую из главного клапана (ГК) с поршневым приводом, двух импульсных (ИК) и одного отключающего (ОК) клапанов, имеющих электромагнитные приводы, клапана настройки и дополнительной линии управления, поставляемой в
виде отдельного блока, присоединяемой к ГК ИПУ трубопроводом. ДЛУ предназначена для управления ИПУ в условиях запроектной аварии с целью ослабления ее последствий путем принудительного открытия ГК ИПУ и снижения давления в первом контуре до величины менее 0,98 МПа. Тем самым ДЛУ обеспечивает выполнение процедуры «feed and bleed» no международным нормам. Кроме того, дополнительная линия управления может быть использована для регламентных проверок функционирования ИПУ при остановленном реакторе
Среди устройств подобного рода известен клапан, описанный в а.с. СССР №1672065, МКИ F 16 K 1/46. Он содержит корпус с седлом и запорный орган с хвостовиком, на котором с радиальным зазором, обеспечивающим его свободное перемещение, установлен уплотняющий узел, причем на хвостовике запорного органа коаксиально уплотняющему узлу выполнен кольцевой выступ с каналами, сообщающими надклапанную и подклапанную полости при открытом положении запорного органа, при этом суммарное проходное сечение каналов равно условному проходу клапана.
Известно устройство по а.с. СССР №1624225, F 16 K 17/02. В нем предохранительный клапан с сильфонным уплотнением содержит корпус с выходным и входным патрубками, подпружиненный шток с запорным органом и колпак, в котором расположен поршень. При наличии рабочего давления во входном патрубке и противодавления в выходном патрубке в
полости под действием противодавления создается усилие на поршне. Он через пружину действует на шток вниз и компенсирует выталкивающее усилие по сильфону и по штоку вверх.
Известно также выпускаемое промышленностью импульсно-предохранительное устройство УФ 50024-100. Оно является наиболее близким по технической сущности к предполагаемой полезной модели и принято за прототип. Это устройство содержит главный клапан, импульсные клапаны и клапан настройки с установленными датчиками положения ГК, ИК, ОК, состоящими из рычага с магнитом и сигнализатора с контактами, отключающий клапан, дополнительную линию управления. Данное устройство обеспечивает работу в условиях защиты первого контура АЭС путем автоматического сброса давления рабочей среды. Однако в конструкциях подобного типа датчик положения импульсного клапана располагался на электромагните. Это требовало трудоемких операций по перенастройке датчика положения импульсного клапана в случае замены электромагнита или производства работ по ремонту. Это увеличивало время ремонта в условиях герметической зоны РУ и осложняло условия эксплуатации оборудования.
Таким образом, в данном устройстве не достигается технический результат, выраженный в уменьшении времени ремонта и улучшении условий эксплуатации. Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем ГК, ИК и клапан настройки (КН) с
установленными датчиком положения ГК, датчиком положения ИК, состоящего из рычага с магнитом и сигнализатора с контактами, отключающего клапана, дополнительную линию управления, датчик положения ИК установлен под электромагнитом ИК, причем, его рычаг непосредственно связан со штоком ИК, а корпус датчика положения ИК содержит фланец, на который установлен электромагнит ИК. Данная конструкция обеспечивает достоверную информацию о положении запорного органа ИК и позволяет производить быструю замену электромагнитов.
В процессе поиска по источникам научно-технической и патентной информации не было найдено устройств аналогичного назначения, обладающих заявленной совокупностью признаков с обеспечением указанного положительного эффекта. Таким образом, предполагаемая полезная модель, по мнению заявителя, представляет собой техническое решение задачи являющееся новым и промышленно применимым.
На фиг.1 показан общий вид устройства по предполагаемой полезной модели.
На фиг.2 показано устройство датчика положения импульсного клапана.
Импульсно-предохранительное устройство (см. фиг.1) состоит из ГК 1, соединенного с двумя ИК 2, один из которых связан с клапаном 3
настройки. Датчик 4 положения ИК 2 связан со штоком ИК 2 и электромагнитом 7, контакты датчика 4 размыкаются в соответствии с положением штока. Датчик 5 находится на ГК 1 и выполнен с использованием контактов и рычага. Датчик 6 аналогичен датчику ГК 5 и устанавливается на электромагнит ОК. Электромагнит 7 устанавливается на датчик положения 4 ИК 2 и служит для срабатывания ГК 1 с пульта управления. Электромагнит 8 устанавливается на ГК 1 и предназначен для отключения ИК 2 при его выходе из строя с последующей посадкой золотника ГК при аварийных ситуациях. ДЛУ 9 состоит из клапана запорного с электромагнитным приводом (КЭМЗ) и клапана запорного с электроприводом (КЗЭП). На электромагните КЭМЗ установлен датчик 17, по конструкции и назначению аналогичный датчику 6. ДЛУ 9 связана с ГК 1 и предназначена для управления устройством в случаях запроектных аварий. Особенностью работы в составе атомных электростанций является нахождение задействованных в их составе устройств в герметичной зоне РУ, доступ в которую ограничен по времени. В прежних конструкциях подобного типа датчик 4 ИК 2 располагался на электромагните 7. Это требовало трудоемких операций по перенастройке датчика положения 4 в случае замены электромагнита 7 или производства работ по ремонту. В предлагаемой полезной модели датчик 4 расположен под электромагнитом 7. В связи с этим при необходимости замены или ремонта электромагнита 7 нет необходимости в перенастройке датчика 4, что уменьшает время ремонта и
облегчает условия эксплуатации оборудования. На фиг.2 показан состав датчика положения ИК 2. Там шток 10 ИК 2 через рычаг 11 датчика 4 связан с магнитом 12 рычага. Далее представлен сигнализатор 13 с разъемом, на котором установлены магнитоуправляемые контакты 14. Датчик положения расположен в корпусе 15, на котором сверху закреплен фланец 16 электромагнита 7 ИК 2.
Устройство работает следующим образом. Среда рабочим давлением Рр подается из защищаемой системы во входной патрубок ГК и во входной патрубок клапана 3 на стройки, через который среда поступает в импульсный клапан 2. Через дроссельные отверстия золотника и поршневые зазоры ГК 1 и ИК 2 среда также попадает в управляющую полость, обеспечивая необходимое усилие уплотнения в затворе ГК 1. Усилие уплотнения в затворе ИК 2 достигается за счет установочного усилия пружины (на фиг. не показано) и усилия удержания электромагнита 7. Нормальная (штатная) работа ИПУ предполагается от электромагнитов 4. В режиме нормальных условий эксплуатации РУ (при рабочем давлении среды в защищаемой системе), ИПУ находится в режиме ожидания, при котором:
- ГК 1 закрыт давлением среды;
- ОК открыт, электромагнит (ЭМ) 8 OK обесточен;
- оба ИК 2 закрыты, в обмотке закрытия ЭМ 7 ИК 2 протекает ток удержания, обеспечивая дополнительное усилие прижатия золотника ИК 2 к седлу, обмотка открытия ЭМ обесточена;
- КН 3 открыт, через клапан проходит рабочая среда;
- КЭМЗ ДЛУ закрыт посредством давления среды и пружины, обмотка открытия ЭМ обесточена;
- КЗЭП закрыт.
Конструкция ИПУ обеспечивает срабатывание от ЭМ 7 ИК 2 при давлении не менее 0,8Рр и удержания ИК в отрытом состоянии до давления 0.65 Pp. При повышении давления в системе до уставки открытия ИК, обмотка закрытия ЭМ 7 отключается системой управления и включается обмотка открытия ЭМ 7. ИК 2 открывается, сбрасывает среду из надпоршневой полости ГК 1. ГК 1 открывается и сбрасывает давление в системе до давления закрытия. При этом:
- клапан запорный с электромагнитным приводом (КЭМЗ) закрыт;
- клапан запорный с электроприводом (КЗЭП) закрыт. После снижения давления в системе до установки давления закрытия, обмотка открытия ЭМ 7 отключается системой управления ИПУ и включается обмотка закрытия ЭМ 7. ЭМ закрытия ИК 2. ИК 2 закрывается, среда через дроссельные отверстия и поршневые зазоры ГК 1 заполняет управляющую полость (надпоршневую) ГК 1 и он закрывается. При снижении давления в системе до уставки закрытия ОК (при не закрытии ИК), системой управления включается ЭМ закрытия ОК. Клапан ОК отключает ИК 2 от надпоршневой полости ГК 1 и давлением среды ГК 1 закрывается (если ранее он был открыт). При обесточивании ЭМ ОК, клапан ОК
отключается и подключает ИК 2 к надпоршневой полости ПС 1, чем приводит ИПУ в состояние готовности к работе.
Защита оборудования первого контура АЭС от «холодной переопрессовки» обеспечивается управлением ПС 1 ИПУ от дополнительной линии управления путем открытия и закрытия КЭМЗ и КЗЭП. При работе энергоблока на мощности система зашиты от «холодной переопрессовки» должна быть отключена (клапаны КЭМЗ и КЗЭП - закрыты, обмотки открытия ЭМ КЭМЗ - обесточены). Включение системы защиты от «холодной переопрессовки» в режим ожидания происходит автоматически в период разогрева или расхолаживания энергоблока при температуре теплоносителя первого контура менее (100+5)°С. Выключение системы происходит автоматически в период разогрева энергоблока при достижении заданной температуры теплоносителя первого контура. КЭМЗ открывается подачей тока в обмотку открытия ЭМ, а закрывается при обесточиванин ЭМ, посредством пружины. Обесточивание системы управления ИПУ и электромагнитов 7 ИК 2 ИПУ не приводит к срабатыванию ИПУ. ИПУ не теряет работоспособности, так как в этом случае ИК работает как предохранительный клапан прямого действия. Наличие в конструкции ИПУ клапана 3 настройки позволяет производить срабатывание ИПУ от постороннего источника давления без повышения давления в системе. Клапан настройки обеспечивает возможность: проверки настройки ИК 2 и срабатывание ИПУ при давлении пара в компенсаторе давления >0,7 Рр от
постороннего источника давления; проверки настройки ИК 2 от постороннего источника давления воздуха или азота при отсутствии давления в компенсаторе давления; промывки при необходимости внутренних полостей ИПУ дистиллятом после пребывания в ИПУ теплоносителя с высокой концентрацией бора.
Конструкция ИПУ обеспечивает возможность регулировки давления срабатывания в пределах ±7% от рабочего давления.
Датчик 4 положения ИК 2 сигнализирует о положении запорных органов ИК 2. Датчик 5 положения ГК сигнализирует о положении запорного органа ГК 1. Датчик 6 положения ОК сигнализирует о положении запорного органа ОК. При включенном электромагните ОК ГК 1 закрыт, датчик 6 положения ОК сигнализирует об отключении ИК 2 от ГК 1. Датчик 17 положения КЭМЗ сигнализирует о положении запорного органа КЭМЗ.
В качестве примера конкретного исполнения следует сказать, что указанное устройство предназначено для использования на АЭС. ИПУ сохраняет работоспособность при скорости разогрева и охлаждения 150°С в час. При подаче напряжения на электромагниты ОК на закрытие, а ИК на открытие включается форсирующая обмотка. После сигнала о перемещении запорных органов происходит подключение обмотки удержания и переключение магнитов с форсирующего режима на режим удержания. При неисправности сигнализаторов положения переключение магнита с форсирующего режима на режим удержания происходит с помощью реле
времени через 5 сек. ИПУ комплектуется рычагом для проверки настройки ИК и проверки работоспособности ИПУ при пониженных параметрах среды в компенсаторе давления.
Таким образом, как видно из описанного выше, именно представленная совокупность существенных признаков предполагаемой полезной модели позволяет получить заявленный положительный результат, выраженный в уменьшении времени ремонта и улучшении условий эксплуатации. В известных устройствах аналогичного назначения не наблюдается достижение указанного технического результата.