СПОСОБ И КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ПЛОЩАДИ КОНТАКТА
METHOD AND STRUCTURE FOR INCREASING CONTACT AREA

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к реакторам и, в частности, к способу увеличения площади контакта между нижней плитой корпуса реактора и опорной платформой и к конструкции, обеспечивающей контакт между ними. Способ в особенности применим к реакторам с напряжением 500 кВ и выше и к реакторам повышенной мощности.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Конструкция и рабочие характеристики реактора определяют неизбежную вибрацию его в процессе работы. Снижение уровня вибрации реактора требует использования цельной конструкции опорной платформы, которая служит опорой для корпуса реактора, и при этом нижняя плита корпуса реактора должна иметь достаточное сцепление с опорной платформой. Опорная платформа обычно выполняется из армированного бетона, и хотя при ее изготовлении может быть обеспечена высокая степень плоскостности платформы и выравнивания ее поверхности по горизонтали, однако из-за усадки бетона при его затвердевании трудно получить идеальную горизонтальную и плоскую поверхность. С другой стороны, стальные опорные элементы с прорезями в нижней части бака реактора привариваются к нижней поверхности бака (контакт между корпусом реактора и опорной платформой является фактически контактом между стальными опорными элементами в нижней части бака реактора и опорной платформой), и поскольку стальные опорные элементы с прорезями представляют собой сварные конструкции, то это также затрудняет выдерживание горизонтальности и плоскостности нижней поверхности этих разрезных элементов. По двум вышеуказанным причинам при монтаже неизбежно не удается обеспечить полный контакт нижней плиты корпуса реактора с поверхностью опорной платформы, в результате чего вибрация реактора усиливается по следующим причинам: во-первых, поскольку не обеспечивается полный контакт нижней плиты корпуса реактора с опорной платформой, то площадь контакта между ними уменьшается, и поэтому вес конструкции реактора и силы электромагнитных пульсаций будут действовать на сравнительно небольшую часть поверхности опорной платформы, в результате чего пороговое значение эластичной деформации материала опорной платформы увеличивается; во-вторых, благодаря действию веса и силы электромагнитных пульсаций реактора эластичная деформация материала бака реактора, в особенности нижней его части, увеличивается, что усиливает вибрацию; и, в-третьих, бак реактора представляет собой жесткое тело, и поскольку стальные опорные элементы с прорезями в нижней части бака не удается в должной степени прикрепить к опорной платформе, то большая часть днища бака подвисает, и бак реактора будет вибрировать как пружина с нарастающей амплитудой. Поскольку не удается обеспечить достаточный контакт плиты бака с поверхностью опорной платформы, то возникают повышенные деформации и вибрации бака.
Реакторы напряжением 750 кВ и выше имеют высокую мощность и соответственно более высокую напряженность магнитного поля, так что даже если зазор между опорной платформой и нижней плитой корпуса реактора совсем мал, то все равно на реактор будут действовать силы, вызывающие повышенные деформации нижней части бака.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Принимая во внимание вышеуказанные недостатки известных технических решений, в изобретении предлагается способ увеличения площади контакта между нижней плитой корпуса реактора и опорной платформой, а также конструкция, обеспечивающая такое увеличение площади контакта. Способ и соответствующая конструкция обеспечивают достаточную площадь контакта между нижней плитой корпуса реактора и поверхностью опорной платформы для снижения уровня вибраций реактора.
Способ увеличения площади контакта между нижней плитой корпуса реактора и опорной платформой, используемый для устранения вышеуказанных недостатков известных технических решений, включает помещение между нижней плитой корпуса реактора и опорной платформой связующего слоя, так что материал связующего слоя может сцепляться с этими компонентами для увеличения площади контакта между ними. При этом увеличивается конструктивное демпфирование нижней плиты корпуса реактора и улучшаются характеристики демпфирования вибраций за счет использования разных собственных частот трех материалов: материала нижней плиты корпуса реактора, материала связующего слоя и материала опорной платформы.
Способ включает следующие стадии:
1) подъем корпуса реактора, установленного в нужном положении на опорной платформе;
2) изготовление выравнивающей рамы и установку ее между нижней плитой корпуса реактора и опорной платформой;
3) заполнение выравнивающей рамы связующим материалом для формирования связующего слоя;
4) стравливание давления домкрата, когда связующий материал находится в полутвердом состоянии, так чтобы нижняя плита корпуса реактора опустилась на опорную платформу.
В предлагаемом способе величина предельной прочности связующего материала находится между величинами предельной прочности материала нижней плиты бака реактора и материала опорной платформы, и величина модуля упругости связующего материала меньше величин модуля упругости материала нижней плиты бака реактора и материала опорной платформы.
В качестве связующего материала предпочтительно используется эпоксидная смола, нижняя плита бака реактора изготавливается из стали, и опорная платформа изготавливается из железобетона. Материал связующего слоя представляет собой эпоксидную смолу, которой заполняют пространство между опорной платформой и нижней плитой корпуса реактора для обеспечения полного сцепления их друг с другом, причем таким образом, чтобы после отверждения эпоксидной смолы реактор можно было легко поднять с помощью домкрата для проведения ремонта.
На стадии 1) корпус реактора, установленный в нужном положении на опорной платформе, поднимают с помощью домкрата; и на стадии 4) нижнюю плиту корпуса реактора опускают на опорную платформу путем стравливания давления домкрата.
Для подъема корпуса реактора может использоваться и другое устройство.
Площадь выравнивающей рамы превышает площадь нижней плиты корпуса реактора, когда внешний периметр нижней плиты корпуса реактора полностью находится внутри выравнивающей рамы, или меньше ее, когда вся выравнивающая рама находится внутри внешнего периметра нижней плиты корпуса реактора, или примерно равна ей.
Предпочтительно площадь выравнивающей рамы превышает площадь нижней плиты корпуса реактора, и, таким образом, на стадии 2) выравнивающую раму изготавливают таким образом, чтобы она отстояла снаружи на определенном расстоянии от внешнего периметра нижней плиты корпуса реактора, причем в качестве линии отсчета принимают указанный внешний периметр. Выравнивающая рама находится снаружи внешнего периметра нижней плиты корпуса реактора, и затем, после изготовления выравнивающей рамы, корпус реактора, установленный в нужном положении на опорной платформе, поднимают. Таким образом, в этом случае можно изменить порядок выполнения стадий 1) и 2).
Далее, в предпочтительном варианте, когда линия внешнего периметра нижней плиты корпуса реактора находится внутри выравнивающей рамы, расстояние от линии внешнего периметра до выравнивающей рамы находится в диапазоне от 2 мм до 8 мм и предпочтительно составляет 5 мм.
Выравнивающая рама представляет собой деревянную прямоугольную опалубку, и блоки рамы имеют ширину L, находящуюся в диапазоне от 10 мм до 15 мм, и высоту Н, находящуюся в диапазоне от 12 мм до 18 мм. Высота Н прямоугольной рамы определяется высотой подвешивания (когда стальные опорные элементы с прорезями расположены под нижней плитой, эта высота представляет собой пространство между сетчатой структурой, формируемой стальными опорными элементами, и опорной платформой) нижней плиты корпуса реактора и объемом эпоксидной смолы, которая может быть подана, когда реактор поднят домкратом.
Чтобы удалить эпоксидную смолу, которая может выдавливаться, на стадии 1) под выравнивающей рамой размещают ткань из синтетических волокон, и часть этой ткани, выступающей из-под выравнивающей рамы, имеет ширину, находящуюся в диапазоне от 50 мм до 100 мм.
После стадии 4) может выполняться стадия 5), на которой удаляют связующий материал, вытекший из выравнивающей рамы, и обрезают часть ткани из синтетических волокон, выступающую из-под выравнивающей рамы.
На стадии 3) в заполняющую эпоксидную смолу добавляют отвердитель, и весовое отношение эпоксидной смолы к отвердителю составляет 5,4:1.
В предпочтительном варианте для увеличения вязкости эпоксидной смолы, в нее добавляют соответствующее количество текучего зернистого материала.
На стадии 4) требуется 4-6 часов для того, чтобы эпоксидная смола стала полутвердой.
Нижняя плита корпуса реактора является днищем бака реактора, к которому прикреплены стальные опорные элементы с прорезями, и связующий слой обеспечивается между нижней поверхностью стальных опорных элементов и опорной платформой.
Конструкция, обеспечивающая контакт между нижней плитой корпуса реактора и опорной платформой, представляет собой связующий слой между нижней плитой корпуса реактора и опорной платформой, который сцепляется с ними.
Величина предельной прочности материала связующего слоя находится между величинами предельной прочности материала нижней плиты бака реактора и материала опорной платформы, и величина модуля упругости материала связующего слоя меньше величин модуля упругости материала нижней плиты бака реактора и материала опорной платформы.
В предпочтительном варианте связующий слой формируется из эпоксидной смолы.
В другом предпочтительном варианте в эпоксидную смолу добавляют отвердитель, и весовое отношение эпоксидной смолы к отвердителю составляет 5,4:1.
В эпоксидную смолу добавляют соответствующее количество текучего зернистого наполнителя.
Нижняя плита корпуса реактора является днищем бака реактора, к которому прикреплены стальные опорные элементы с прорезями, и связующий слой обеспечивается между нижней поверхностью этих элементов и опорной платформой.
Заполнение эпоксидной смолой пространства между нижней плитой корпуса реактора и поверхностью опорной платформы имеет следующие достоинства: во-первых, увеличивается поверхность контакта между нижней плитой корпуса реактора и опорной платформой, поэтому уровень вибраций нижней плиты корпуса реактора и опорной платформы существенно снижается, и упругая деформация нижней плиты корпуса реактора и опорной платформы также уменьшается; во-вторых, предотвращается попадание дождевой воды на контактную часть нижней плиты корпуса реактора и опорной платформы, в результате чего предотвращается образование ржавчины на нижней плите корпуса реактора; и, в-третьих, следы заполняющего материала на опорной платформе дают возможность оценивать степень прилегания нижней плиты реактора к поверхности опорной платформы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 - схема конструкции нижней плиты корпуса реактора и опорной платформы;
фигура 2 - вид сечения, сделанного по линии А-А фигуры 1,
где 1 - внешний периметр; 2 - выравнивающая рама; 3 - домкрат; 4 - опорная платформа; 5 - болт фундамента; 6 - усиливающая пластина; 7 - связующий слой; 8 - ткань из синтетического волокна; 9 - клиновидная чугунная плита; 10 - бак реактора; 11 - линия А; 12 - стальной опорный элемент с прорезями; 13 - заглубленная стальная пластина опорной платформы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение описывается ниже более подробно со ссылками на конкретные варианты его осуществления и на прилагаемые чертежи.
Рассмотренные ниже варианты осуществления изобретения никоим образом не ограничивают его объем.
Как показано на фигуре 1, корпус реактора установлен на опорной платформе 4. Поскольку ошибки изготовления неизбежны, то между опорной платформой 4 и нижней плитой корпуса реактора имеется некоторый зазор. Таким образом, опорная платформа 4 и нижняя плита корпуса реактора не могут быть прикреплены друг к другу по всей поверхности, в результате чего увеличивается вибрация реактора.
Как показано на фигуре 2, в рассматриваемом варианте нижняя плита корпуса реактора является нижней частью (днищем) бака 10 реактора. По нижней части бака 10 реактора установлены стальные опорные элементы 12 с прорезями, расположенные рядами в поперечном и продольном направлениях, для усиления днища бака реактора, причем элементы 12 привариваются к днищу бака реактора, и пространство между элементами 12 и поверхностью опорной платформы 4 заполнено связующим слоем 7. Поскольку материал связующего слоя 7 имеет достаточное сцепление с нижней поверхностью каждого стального опорного элемента 12 и с поверхностью опорной платформы 4, то можно сказать, что опорная платформа 4 составляет единое целое с нижней плитой корпуса реактора.
В рассматриваемом варианте связующий слой 7 сформирован из эпоксидной смолы, стальные опорные элементы 12 выполнены из стали, и опорная платформа 4 изготовлена из железобетона.
2
2
2
Эпоксидная смола имеет хорошее сцепление с опорной платформой 4 и со стальными опорными элементами 12 в нижней части бака реактора. Кроме того, предел прочности и модуль упругости используемой стали составляют 50 кг/мм и 200000 МПа, соответственно, предел прочности и модуль упругости бетона составляют 10 кг/мм и 30000 МПа, соответственно, и предел прочности и модуль упругости эпоксидной смолы составляют 10-20 кг/мм и 10000 МПа, соответственно. То есть, величина предела прочности эпоксидной смолы находится между величинами предела прочности стали и железобетона, а величина модуля упругости эпоксидной смолы имеет наименьшее значение среди указанных трех материалов. Эти три материала, имеющие разную прочность, совместно обеспечивают опору реактора в вертикальном направлении. Поскольку они имеют разные свойственные им частоты, характеристики опорной платформы 4 по демпфированию вибрации улучшаются, конструктивное демпфирование нижней части бака 10 реактора повышается, а амплитуда вибраций самого реактора уменьшается в геометрической прогрессии, что представляет собой большое преимущество. Поэтому в предпочтительных вариантах на опорную платформу 4 заливается эпоксидная смола, служащая в качестве связующего средства между опорной платформой 4 и нижней частью бака 10 реактора.
Эпоксидная смола, заполняющая пространство между опорной платформой 4 и стальными опорными элементами 12 в нижней части бака, обеспечивает их полное прикрепление друг к другу после отверждения эпоксидной смолы, причем сила сцепления позволяет без проблем поднимать реактор домкратом для ремонта. Сила сцепления определяется объемом используемой эпоксидной смолы.
Процесс заполнения эпоксидной смолой промежутка между опорной платформой 4 и стальными опорными элементами с прорезями осуществляется следующим образом:
1) проводят прямоугольную линию А, указанную обозначением 11 на фигуре 1, которая отстоит снаружи на опорной платформе на 5 мм от внешнего периметра днища бака реактора, и, используя периметр днища в качестве опорной линии, устанавливают выравнивающую прямоугольную раму 2 с использованием линии А для определения размера выравнивающей рамы 2. Под выравнивающую раму 2 помещают ткань 8 из синтетического волокна для удаления избыточного количества эпоксидной смолы, и часть ткани 8, выходящей из-под выравнивающей рамы 2, имеет ширину примерно 100 мм;
2) поднимают бак 10 реактора, расположенный на опорной платформе 4, с помощью домкрата 3;
3) заполняют эпоксидной смолой выравнивающую раму 2 до ее полной высоты;
4) затем через 4-6 часов, когда эпоксидная смола частично отверждается, опускают домкрат 3, так что бак 10 реактора медленно опускается, пока стальные опорные элементы 12, приваренные к нижней части бака 10 реактора, не войдут в контакт с эпоксидной смолой, залитой в выравнивающую раму 2, и излишки смолы выдавливаются из выравнивающей рамы 2 под действием веса бака 10 реактора;
5) затем, когда закончится процесс выдавливания смолы, с помощью скребка удаляют излишки смолы, выдавленной из выравнивающей рамы 2, и обрезают ткань из синтетических волокон, выступающую из-под выравнивающей рамы 2, для поддержания чистоты и хорошего внешнего вида периферийной части опорной платформы 4.
В рассматриваемом варианте выравнивающая рама 2 изготавливается из сосновых блоков, имеющих ширину 14 мм и высоту 15 мм. На практике высота выравнивающей рамы 2 зависит от промежутка между стальными опорными элементами 12 в нижней части бака реактора и опорной платформой 4 и объема эпоксидной смолы, с которой реактор может быть поднят с помощью домкрата. Объем слоя эпоксидной смолы регулируется высотой Н выравнивающей рамы 2, что обеспечивает регулирование силы сцепления (сила сцепления прямо пропорциональна объему связующего слоя), в результате чего сумма силы сцепления и веса корпуса реактора будет находиться в рабочем диапазоне домкрата.
Перед заливкой эпоксидной смолы в нее добавляют отвердитель для ускорения процесса ее отверждения, причем в качестве такого отвердителя могут использоваться органические синтетические материалы, такие как, например, эстолид. Весовое отношение эпоксидной смолы к отвердителю составляет 5,4:1. Если необходимо увеличить вязкость эпоксидной смолы, в нее добавляют соответствующее количество текучего зернистого материала. Эпоксидной смоле может быть придан цвет, заданный клиентом, и предпочтительным цветом является серый тон, близкий цвету цемента.
В рассматриваемом варианте эпоксидная смола, заливаемая между опорной платформой 4 и стальными опорными элементами 12 в нижней части бака 10 реактора, обеспечивает полное соединение этих частей между собой после отверждения смолы, причем сила сцепления не очень велика. Поскольку реактор необходимо поднимать при проведении ремонта, сила сцепления между эпоксидной смолой и стальными опорными элементами 12 в нижней части бака реактора плюс вес реактора не должны превышать максимальную подъемную силу домкрата. Кроме того, сила сцепления между эпоксидной смолой и стальными опорными элементами 12 в нижней части бака реактора меньше, чем сила сцепления между эпоксидной смолой и опорной платформой 4, в результате чего эпоксидная смола будет отрываться от элементов 12 при подъеме реактора домкратом 3.
В рассматриваемом варианте к нижней части каждого стального опорного элемента 12 с прорезями, расположенного в нижней части бака реактора, приваривается усиливающая пластина 6 для предотвращения смещения бака на опорной платформе 4. В усиливающих пластинах 6, расположенных по периметру нижней части бака реактора, имеются отверстия, через которые проходят болты 5 фундамента, установленные на опорной платформе 4. После позиционирования реактора на опорной платформе 4 болты 5 фундамента пропускают через отверстия усиливающих пластин 6, и на болты 5 наворачивают гайки, и, таким образом, бак 10 реактора может быть лучше зафиксирован на опорной платформе 4. Поскольку усиливающая пластина 6 выступает за край выравнивающей рамы 2, то для ее опоры используется клинообразная чугунная плита 9, которую вставляют снаружи выравнивающей рамы 2 таким образом, чтобы она поддерживала пластину 6.