Теплогидравлические испытания оборудования верхнего блока

Теплогидравлические испытания
оборудования верхнего блока ядерных
реакторов В-428 и В-320
В.У. Хайретдинов; С.В. Мамонтов;
А.А. Воропаев; А.Б. Родионов
ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС»
5-я международная научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с
ВВЭР»
29 мая – 1 июня 2007 г.
Цель теплогидравлических испытаний оборудования
верхнего блока ядерных реакторов
Целью испытаний являлось:
- подтверждение готовности оборудования верхнего блока
реакторных установок В-320, В-428 к проведению пусконаладочных
работ и эксплуатации;
- анализ теплогидравлических особенностей работы
контролируемого оборудования во взаимосвязи с параметрами и
режимами работы РУ в целом;
- подтверждение проектных температурных условий работы
основного оборудования, а в случае невыполнения проектных критериев
анализ причин, вызвавших отклонение от проектных критериев и
выдача рекомендаций по их устранению.
9
В настоящем докладе приведен сравнительный анализ
конструктивных решений вентиляционных систем ВБ реактора В-428
и серийного В-320, особенностей работы вентиляционных систем ВБ
на различных режимах, приведены результаты измерений с
использованием СПНИ, полученные при пусконаладочных работах на
серийных блоках с В-320 и на блоке №1 ТАЭС.
Система охлаждения ВБ (TL03) установки В-320
Система охлаждения ВБ (TL03) включает в себя три канала воздушного
охлаждения. Каждый канал состоит из вентагрегата TL03D01 (D02, D03)
производительностью не менее 27000 м3/ч, водяного воздухоохладителя
TL03W01-W03 (W04-W06, W07-W09) и затвора с электроприводом
(гермоклапана) TL03S01 (S02, S03), установленного на воздуховоде перед
вентиляторным агрегатом.
Циркуляция охлаждающего воздуха осуществляется следующим образом:
воздух забирается из помещения ГА-701 (центральный зал), проходит через
элементы ВБ, поступает в шестигранные кожухи приводов СУЗ, охлаждая
электромагниты приводов СУЗ, электроразъёмы датчика положения
шагового (ДПШ) и электроразъемы приводов СУЗ.
Штепсельные разъёмы канала нейтронных измерений (КНИ) и
температурного контроля (ТК) охлаждаются воздухом, проходящим через
три отверстия Ду10 в страховочных кольцах. После охлаждения элементов
ВБ воздух собирается в отводящем воздушном коллекторе, расположенном в
районе уплотнения патрубков крышки реактора. Из воздушного коллектора
по шести воздухоотводящим коробам воздух поступает в проложенный в
бетоне коллектор. Затем из коллектора по индивидуальному, для каждого
вентагрегата воздуховоду, воздух поступает в воздухоохладитель, и далее на
всас работающего вентагрегата TL03.
Система охлаждения ВБ (TL03) установки В-320
1 – воздушный коллектор; 2 – теплоизоляция крышки реактора;
3 – воздуховод; 4 – воздухоохладитель; 5 – гермоклапан; 6 – вентиляторный
агрегат.
Результаты испытаний и измерений
Измерения, проведенные с использованием СПНИ в ходе
пусконаладочных работ на 3 блоке Калининской АЭС (КАЭС), 4 блоке
Ровенской АЭС (РАЭС) и 2 блоке Хмельницкой АЭС (ХАЭС) показали, что в
режиме нормальной эксплуатации система охлаждения ВБ реакторной
установки В-320 в целом обеспечивает проектный температурный режим
работы элементов оборудования ВБ, однако на всех блоках была отмечена
зависимость расхода воздуха через привод СУЗ, а также температуры
элементов оборудования ВБ от того, какой вентагрегат в данный момент
в работе.
В работе
TL03D02, TL03D03
Вкл. TL03D01
В работе TL03D03
Откл. TL03D03
110
В работе
TL03D01, TL03D03
Откл. TL03D01
В работе TL03D01
Вкл. TL03D03
Т, °С
120
Вкл. TL03D02
Результаты испытаний и измерений
В работе TL03D02
В работе
TL03D01, TL03D02
100
90
80
70
60
50
40
30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
BK32 - температура отводящего воздушного коллектора
BK27 - температура электромагнита привода СУЗ
BK30 - температура выхода охлаждающего воздуха из привода СУЗ
BK25 - температура электромагнита привода СУЗ
BK24 - температура воздуха на входе в привод СУЗ
BK20 - температура электроразъема привода СУЗ
BK12 - температура электроразъема ТК
BK16 - температура электроразъема КНИ
15:30
16:00
t, час
КАЭС. Этап освоения проектной мощности. Изменение температуры электромагнитов
привода СУЗ, электроразъемов и на выходе из воздушного коллектора и из привода СУЗ при
различном сочетании работающих вентагрегатов. 17.02.05 г. N=49%Nном
Результаты испытаний и измерений
900
Попытки
включить в
работу
TL03D01
800
Расход, м3 /ч
700
600
В работе
TL03D01
500
400
В работе
TL03D02
300
13:30
13:45
14:00
14:15
В работе
TL03D02 и
TL03D01
14:30
14:45
В работе
TL03D01 и
TL03D03
15:00
15:15
15:30
В работе
TL03D03
15:45
16:00
16:15
16:30
Время,ч
РАЭС. Изменение расходов охлаждающего воздуха на входе в приводы СУЗ при различном
сочетании работающих вентагрегатов 30.11.2004 г. N=75%Nном
Результаты испытаний и измерений
На 4 блоке РАЭС и 2 блоке ХАЭС при раздельной работе вентагрегатов системы TL03 было отмечено превышение проектного критерия
«температура воздуха на входе в кожух центрального привода» , но при
этом температурный режим работы элементов ВБ по показаниям
термопреобразователей СПНИ не превышает предельно-допустимых
значений.
На 3 блоке КАЭС превышений критериев при раздельной работе
вентагрегатов системы TL03 отмечено не было
Результаты испытаний и измерений
Значения температур, контролируемых на ВБ на РАЭС
Наименование параметра
Критерий
Этап
ХГО
Этап
физпуска
Подэтап
40%Nном
Подэтап
75%Nном
Подэтап
100%Nном
Температура воздуха на входе в привод,
С
не более
60
67
56
67
66
69
Температура наружной поверхности
электромагнитов приводов СУЗ ШЭММ, С
не более
150
146
86
100
95
100
Температура наружной поверхности
блока изоляции в районе приварки рёбер
жёсткости, С
не более
110
73
88
102
90
80
Температура воздуха на
воздушного коллектора, С
не более
100
80
113
96
99
101
выходе из
Результаты испытаний и измерений
Значения температур, контролируемых на ВБ на ХАЭС
Наименование параметра
Критерий
Этап
ХГО
Этап
физпуска
Подэтап
40%Nном
Подэтап
75%Nном
Подэтап
100%Nном
Температура воздуха на входе в привод,
С
не более
60
67
45
48
58
62
Температура наружной поверхности
электромагнитов приводов СУЗ ШЭММ, С
не более
150
123
120
134
142
142
Температура наружной поверхности
блока изоляции в районе приварки рёбер
жёсткости, С
не более
110
61
73
79
80
80
Температура воздуха на
воздушного коллектора, С
не более
100
80
89
96
99
101
выходе из
Результаты испытаний и измерений
Значения температур, контролируемых на ВБ на КАЭС
Наименование параметра
Критер
ий
МКУ
N=50%
(28.11.04)
(17.02.05)
N=75%
(6.049.04.05)
N=90%
(3.05.05)
N=100%
(29.08.05)
не
более
60
46
50
52
60
44
Расход воздуха через привод СУЗ,м3/ч
250
290÷330
236÷360
228÷350
250÷330
-
Температура штепсельных разъемов
канала контроля нейтронных
измерений (КНИ), С
не
более
85
35
39
40
45
50
Температура воздуха на входе в
привод СУЗ, С
Температура штепсельных разъемов
канала ТК, С
не
более
100
41
41
42
41
66
65
51
52
50
52
Температура наружной поверхности
электро-магнитов приводов СУЗ
ШЭМ-3, С
не
более
150
56
67
89
64
75
102
65
75
107
71
83
110
70
82
111
Температура наружной поверхности
электрических разъёмов привода СУЗ
ШЭМ-3, С
не
более
100
37
50
54
61
51
Рециркуляционная система охлаждения ВБ KLA30 реакторной
установки В-428
Рециркуляционная система KLA30 реакторной установки В-428.
предназначена для охлаждения приводов системы управления и защиты
(СУЗ), соединителей электрического питания датчика ДПШ и
электромагнитов приводов СУЗ и состоит из четырех параллельных
установок (две рабочих, две резервных), каждая из которых состоит из
вентагрегата с охладителем воздуха, в который поступает
охлаждающая вода промконтура, запорных клапанов, воздуховодов и
средств КИП. Воздух с напора вентилятора по вентиляционному коробу
поступает на ВБ, распределяется по каналам, отбирает тепло у
основных элементов верхнего блока, нагревается, собирается в
коллекторе, по обратному вентиляционному коробу поступает в
охладитель, охлаждается и поступает на всас вентилятора.
Рециркуляционная система охлаждения ВБ KLA30 реакторной
установки В-428
1
2
PIS
CP001
3
KLA30
AA111
TIAS
CT001
KLA30
AC011
KAA14AA138
KLA30
AN011
KAA14AA139
KLA30
AA612
PIS
CP002
KLA30
AA121
KLA30
AC021
KAA44AA138
KLA30
AN021
KAA44AA139
TIAS
CT009
KLA30
AC031
KAA14AA140
KLA30
AN031
TIAS
CT010
KAA14AA141
KAA44AA142
KAA44AA141
KLA30
AC011
KLA30
AN041
TIAS
CT004
TIAS
CT005
TIAS
CT006
TIAS
CT007
TIAS
CT008
KLA30
AA632
PIS
CP004
KLA30
AA111
TIAS
CT003
KLA30
AA622
PIS
CP003
KLA30
AA131
TIAS
CT002
KLA30
AA642
Схема рециркуляционной системы KLA30.
1 – вентагрегат;
2 – воздухоохладитель;
3 – гермоклапан.
Рециркуляционная система охлаждения ВБ KLA30 реакторной
установки В-428
Система охлаждения ВБ реакторной установки В-428 замкнутая и,
как показали измерения, при работе системы охлаждения ВБ
независимо от того, какие вентагрегаты в работе, расход воздуха
через привода остается постоянным. Температурные условия
работы охлаждаемого оборудования ВБ зависят от температуры
охлаждающей воды промконтура ответственных потребителей
системы КАА, поступающей в воздухоохладители.
Результаты испытаний и измерений
53
100
BK40 T=52ºC
BK40 T=52ºC
52
90
51
80
50
BK12 T=48ºC
49
BK28 T=46,5ºC
70
BK28 T=46,5ºC
BK12 T=48ºC
60
47
N,Nnom
Temperature, o C
48
46
50
45
40
44
43
30
42
20
BK41 T=44ºC
41
40
11:00
11:15
11:30
11:45
12:00
BK41 T=44ºC
12:15
12:30
12:45
13:00
BK12
1 JKT 00 FX801X XQ02
13:15
13:30
10
13:45
T ime, h
BK40
BK28
BK41
ТАЭС. Изменение температуры охлаждающего воздуха на входе в привода СУЗ
при различном сочетании работающих вентагрегатов. 12.01.07 г. N=100%Nном
Результаты испытаний и измерений
49
100
BK44 T=48ºC
BK44 T=48ºC
90
48
80
47
70
BK39 T=46ºC
46
60
N,Nnom
Temperature, o C
BK39 T=46ºC
50
45
BK14 T=46ºC
40
44
30
BK14 T=45ºC
43
20
42
11:00
11:15
11:30
11:45
12:00
12:15
12:30
12:45
13:00
13:15
13:30
10
13:45
T ime, h
BK44
BK39
BK14
1 JKT 00 FX801X XQ02
ТАЭС. Изменение температуры электрических разъемов при различном сочетании
работающих вентагрегатов. 12.01.07 г. N=100%Nном
Результаты испытаний и измерений
33
32
31
Temperature, o C
30
29
28
27
26
25
11:00
11:15
11:30
11:45
12:00
температура воды в промконтуре KAA10CT004
в работе KLA30AN011
в работе KLA30AN031
12:15
T ime, h
12:30
12:45
13:00
13:15
13:30
13:45
температура воды в промконтуре KAA40CT004
в работе KLA30AN021
в работе KLA30AN041
ТАЭС. Изменение температуры воды в промконтуре при проведении испытаний.
.12.01.07 г. N=100%Nном
Результаты испытаний и измерений
Наименование параметра
N=50%
Nном
N=75%
Nном
N=100%
Nном
Обесточивание
39
39
39
39
-
60
48
52
51
52
-
Температура охлаждающего воздуха
на выходе из верхнего блока, С
не
более
100
83
88
88
90
-
Расход воздуха через привод СУЗ, м3/ч
250
290÷470
320÷520
320÷520
300÷535
-
Температура штепсельного разъёма
измерительного канала КНИТ, С
не
более
60
44
45
45
48
50
Температура наружной поверхности
электровводов датчиков ДПШ и
питания электромагнитов, С
не
более
60
43
44
46
46
45
45
46
46
49
60
Температура наружной поверхности
электромагнитов приводов СУЗ
ШЭМ-3, С
не
более
195
112
125
128
133
149
Температура охлаждающего воздуха
на входе в верхний блок, С
Температура воздуха на входе в привод
СУЗ, С
Крите
рий
МКУ
не
более
50
не
более
Замечания к работе оборудования
Замечание - Не обеспечивается расход воздуха через привод не менее
400 м3/ч на ВБ РАЭС
Причина – Присосы воздуха через неплотности, неправильная
настройка затвора у вентагрегатов
Произведенные действия - Настройка открытия-закрытия затвора у
вентагрегатов, устранения присосов воздуха в месте приварки
шестигранных кожухов к воздушному коллектору и через съемные
резиновые соединительные манжеты коробов отвода охлаждающего
воздуха
Результат - Расход воздуха через привод не менее 400 м3/ч
Замечания к работе оборудования
Замечание - На 2 блоке ХАЭС на этапе ГО было отмечено, что
подключение второго вентагрегата системы 2TL03 для совместной
работы приводит к резкому росту температуры на входе в кожухи
приводов
Причина – Неплотность между теплоизоляцией и воздушным
коллектором ВБ и, в результате, приток горячего воздуха из под
теплоизоляции
Произведенные действия - Устранение неплотности между
теплоизоляцией и воздушным коллектором ВБ
Результат - Подключение второго вентагрегата системы 2TL03 для
совместной работы уменьшает температуру на входе в кожухи
приводов и улучшает охлаждение ВБ
Замечания к работе оборудования
Замечание - На блоке №3 КАЭС неравномерное распределение расхода
воздуха через привода СУЗ
Причина – неправильная настройка затвора у вентагрегата TL03D02
Произведенные действия – работы по регулировке открытиязакрытия затвора у вентагрегата TL03D02, в период ремонтного
расхолаживания
Результат - более равномерное распределение расхода воздуха через
привода СУЗ и, как следствие, при работе TL03D02 температура
элементов оборудования ВБ стала минимальной.
Замечания к работе оборудования
Замечание - На блоке №1 ТАЭС были выявлены превышения критериев
по температуре охлаждающего воздуха на входе и выходе привода
СУЗ ШЭМ-3, расположенного в центральной части верхнего блока
(08-27), а также в воздушном коллекторе верхнего блока
Причина – Значительные утечки охлаждающего воздуха из объема
верхнего блока через проемы над шандорами бассейна ревизии (проем
размером ~ 0,3х5 м) и бассейна выдержки топлива (~ 0,3х1 м).
Переток воздуха через выявленные проемы составил около 15000 м3/ч
(измерения проводились переносным прибором TESTO 400)
Произведенные действия – Перекрытие проемов
Результат - Снижение температуры элементов основного
оборудования до значений, удовлетворяющих проектным требованиям.
ВЫВОДЫ
Анализ результатов измерений с применением СПНИ на всех
этапах ввода в эксплуатацию в ходе пусконаладочных работ на блоке №1
ТАЭС, на блоке №3 КАЭС, на блоке №2 ХАЭС и на блоке №4 РАЭС показал
следующее:
1.Температурные условий работы основных элементов верхнего
блока (приводов системы управления и защиты, электроразъемов) при
работе системы охлаждения ВБ в целом соответствуют проектным
требованиям.
2. При нормальных условиях эксплуатации рециркуляционная
система охлаждения ВБ KLA30, примененная на В-428 обеспечивает более
стабильный расход охлаждающего воздуха через привода, чем система
TL03, применяемая на В-320, независимо от того, какие вентагрегаты
находятся в работе, обеспечивает выполнение теплогидравлических
проектных требований при установленных 85 приводах СУЗ ШЭМ-3
(проектное количество для первой загрузки) и максимальной проектной
температуре охлаждающей воды промконтура ответственных
потребителей системы КАА.
ВЫВОДЫ
Эта система (KLA30) менее чувствительна к небольшим
подсосам воздуха, чем система TL03, не имеет съемных резиновых
соединительных манжет коробов отвода охлаждающего воздуха (подача и
отвод воздуха осуществляются по металлическим коробам).
3. Для режима с перерывом подачи охлаждающего воздуха на
верхний блок лучшие температурные условий работы основных элементов
верхнего блока отмечены у В-320, за счет свободного доступа воздуха из
центрального зала к верхнему блоку и осуществления охлаждения
оборудования ВБ за счет естественной циркуляции воздуха.
4. Для ВБ установки В-320, укомплектованного приводами СУЗ
ШЭМ-3 система охлаждения ВБ TL03 обеспечивает выполнение
теплогидравлических проектных требований при работе одного
вентагрегата, тогда как для ВБ установки В-320, укомплектованного
приводами СУЗ ШЭМ-М проектные требования полностью выполняются
только при работе двух вентагрегатов одновременно.