Материал: Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции (1994 г., 5-е издание)

При плакировке уменьшается поступление продуктов эрозии и коррозии в реакторную воду и возможность их осаждения на твэлах.

Трубопроводы КМПЦ реактора РБМК диаметром до 300 мм были выполнены из сталей типа ОХ18Н1ОТ.

Все трубопроводы и особенно те, температура среды в которых выше 45 , должны иметь тепловую изоляцию, причем на швах и в местах сварки она выполняется так, чтобы допускался быстрый съем и восстановление ее. Наиболее ответственные трубопроводы имеют металлическую обшивку (листовым алюминием или оцинкованной сталью).

В зависимости от расхода и скорости среды внутренний диаметр труб (м)

(14.1)

где G — расход среды, кг/с; V — удельный объем среды, м3/кг; с — скорость среды, для выбора которой, по опыту проектных организаций, можно ориентироваться на следующие примерные значения; для свежего пара — 45 — 50 м/с, для пара низкого давления — 50 — 70 м/с, для конденсата и питательной воды — 2 — 3 м/с (трубы из углеродистых сталей) и 8 — 12 м/с (трубы из аустенитных нержавеющих сталей), для газа и воздуха — 10-20 м/с.

Необходимая толщина стенки трубопровода определяется из расчета на прочность, по сортаменту изготовляемых труб выбирают трубы, ближайшие по размерам и проверяют их на прочность.

Расходы насыщенного пара на турбины АЭС так велики, что даже для предельного диаметра труб, выпускаемых промышленностью, приходится предусматривать две нитки паропроводов для ВВЭР-440 и четыре нитки для АЭС мощностью 1000 МВт и более.

Все трубопроводы крепят к несущим строительным конструкциям. Соответствующие опорные или подвесные конструкции должны не только воспринимать массу трубопроводов и предохранять их от возможных вибраций, но и обеспечивать беспрепятственное температурное удлинение труб. Трубопроводы работают в условиях переменной температуры как при нормальной эксплуатации, так и, еще в большей мере, в процессах останова и расхолаживания, а также при разогреве и пуске после останова. В результате изменения температуры среды меняется температура металла, а поэтому и длина трубопроводов. Если не обеспечить возможности свободного удлинения трубопроводов, то в металле могут возникнуть дополнительные напряжения, значения которых зависят от температуры среды. Неучет этих удлинений может привести к разрушению труб.

Опоры распределяют по длине трубопроводов с обеспечением удлинения от неподвижных ("мертвых") опор в сторону к подвижным. Подвижные опоры подразделяют на три типа: допускающие перемещение в горизонтальном, вертикальном и любом направлениях. Опоры для горизонтальных перемещений труб большого диаметра обычно выполняют скользящими, реже шариковыми или роликовыми. Для трубопроводов главного циркуляционного контура ВВЭР мертвые точки — места присоединения их к корпусу реактора, а для КМПЦ РБМК — места присоединения к барабанам — сепараторам.

222

Пружинные опоры допускают вертикальные перемещения, а пружинные подвесные опоры обеспечивают свободное перемещение в любом направлении.

Предпочтительна такая трасса трубопроводов, чтобы ее гибкость была достаточной для самокомпенсации температурных удлинений. Это имеет место в трубопроводах, у которых протяженность взаимно перпендикулярных участков примерно равна. Если же гибкость недостаточна, то создают специальные изогнутые участки (компенсаторы), обычно П-образной формы, перпендикулярные направлению наибольшего температурного удлинения. Количество компенсаторов и их размеры зависят от температуры среды, коэффициента линейного расширения и расстояния между неподвижными опорами.

Чем меньше диаметр трубопровода, тем легче обеспечить самокомпенсацию удлинений, иногда этому способствует конструктивное оформление, например, для трубок теплообменной поверхности парогенератора обеспечена самокомпенсация удлинений.

Компенсация температурных удлинений может быть достигнута за счет перемещения оборудования, к которому присоединяется трубопровод (парогенератор, ГЦН и др.).

Опоры и подвески трубопроводов рассчитывают на массу трубопровода, наполненного водой и покрытого изоляцией. Расстояние между соседними опорами 2 — 8 м в зависимости от диаметра трубопровода: для меньшего диаметра принимают меньшие расстояния, так как гибкость таких трубопроводов больше.

Стали перлитного класса имеют существенно меньший коэффициент линейного расширения, чем стали аустенитного класса (табл. 14.1). Поэтому для реакторного контура предпочтительнее стали перлитного класса, тем более что с увеличением диаметра трубопровода возрастают трудности его трассировки с обеспечением самокомпенсации

Таблица 14.1 Коэффициент теплового расширения и теплопроводность для

сталей различных классов

Длина труб, выпускаемых промышленностью, обычно 8 — 12 м; длина трубопроводов всегда больше. Места соединений участков трубопроводов между собой, с

223

арматурой и отдельными агрегатами в реакторном контуре требуют особого внимания. Ремонт трубопроводов реакторного контура чрезвычайно затруднителен, поэтому качеству сварки уделяется особое внимание, так как от этого во многом зависят срок службы и надежность работы установки. Необходимо точное соблюдение технологии сварки с последующей проверкой качества сварки современными методами контроля.

Трубопроводы главного циркуляционного контура приваривают к патрубкам корпуса реактора. Аналогично эти трубопроводы соединяют с коллектором теплоносителя в парогенераторе ВВЭР. Трубопроводы главного циркуляционного контура соединяют с ГЦН также сваркой. На эти трубопроводы приходятся наибольшие массовые расходы. Главный циркуляционный контур необходимо проектировать с максимальной простотой, минимальной протяженностью и высокой надежностью, без застойных зон и участков резкого изменения скорости. Горизонтальные трубопроводы главного реакторного контура прокладывают с уклоном 0,004 в сторону выпуска дренажа из них.

Трубопроводы второго контура работают на нерадиоактивной среде, их также соединяют главным образом сваркой, хотя в отдельных случаях возможны и фланцевые соединения, например, подсоединение конденсатных и питательных насосов к трубопроводам. Учитывая, что эти соединения требуют постоянного внимания во время эксплуатации, количество их должно быть минимальным. Трасса трубопроводов конденсатно-питательного тракта должна быть максимально простой с учетом компенсации удлинений и уклоном не менее 0,004 в сторону вывода дренажа.

Все трубопроводы как первого, так и второго контуров в верхних точках снабжают воздушниками для удаления воздуха при заполнении систем. В двухконтурной АЭС такие воздушники устанавливают на ГЦН и верхних днищах коллекторов первого контура, вваренных в корпуса парогенераторов, так как они являются наивысшими точками контура.

Для трубопроводов большого диаметра и для крупного оборудования, особенно при высокой температуре, очень важен режим прогрева в процессе пуска и охлаждения во время останова. Для предотвращения недопустимых напряжений в металле оборудования главного циркуляционного контура скорость охлаждения не должна превышать 20 К/ч, а разогрева — 30 К/ч.

При прогреве паропроводов образуется значительное количество конденсата, для отвода которого организуется дренаж: пусковой и постоянный. Пусковой используется только в процессе пускового прогрева паропроводов; постоянный — при эксплуатации периодически включаемых в работу участков паропровода для поддержания их в прогретом состоянии. Постоянный дренаж трубопроводов высокого давления обычно осуществляют за счет непрерывного протока небольшого количества пара через дренажную трубу с установленной на ней дроссельной шайбой. Трубопроводы низкого и среднего давлений могут дренироваться через специальные конденсатоотводчики, отводящие только конденсат, образующийся за счет потери теплоты в окружающую среду, но не пропускающие пар.

Тупиковые участки вентилируют для предотвращения скопления в них конденсата, для чего трубой малого диаметра соединяют конечную точку тупикового участка с магистральным трубопроводом. Благодаря этому на участке паропровода от места

224

подвода пара до места врезки вентилирующей трубы создается движение пара, обеспечивающее необходимый тепловой режим.

Трубопроводы прокладывают так, чтобы была возможность их полного опорожнения через систему спускных дренажей, трубы которых имеют уклон не менее 0,002.

Для сокращения потерь теплоты и конденсата дренажи паропроводов возвращают в паросиловой цикл станции: собирают в дренажные баки и дренажными насосами перекачивают через очистные фильтры в деаэраторные баки.

Трубопроводы низкого давления (2,2 МПа) из углеродистой стали при D<100 и из нержавеющей при D<80 поставляются в комплекте с опорами, арматурой и крепежом.

В схемах АЭС трубопроводы показывают следующим образом:

Место соединения трубопроводов отмечают точкой.

14.2. Арматура трубопроводов

Все трубопроводы снабжают арматурой, назначение которой — включать или отключать поток, регулировать расход, температуру или давление потока. Соответственно назначению различают арматуру запорную (включение и отключение потока), регулирующую (изменение или поддержание заданного расхода, давления), предохранительную (предупреждение чрезмерного повышения давления, недопущение изменения направления расхода), контрольную (указатели уровня) и конденсатоотводчики (автоматический отвод конденсата). Перечисленная арматура может устанавливаться как на трубопроводах, так и на отдельных агрегатах. Кроме того, различают арматуру приводную (с ручным, электрическим, гидравлическим, пневматическим приводами) и

арматуру самодействующую, в том числе импульсную, приводимую в действие самой средой. К приводной относятся вентили (рис. 14.1а), задвижки (рис. 14.1б) и краны (рис. 14.1в); к самодействующей — обратные клапаны (рис. 14.1 г) и предохранительные грузовые и пружинные клапаны (рис. 14.1д), но более употребляемы на АЭС импульсные предохранительные клапаны.

Ввентилях запирающий орган садится на седло, передвигаясь в направлении потока;

взадвижках он движется перпендикулярно направлению движения жидкости; в кранах вращается вокруг своей оси. В обратных клапанах запирающий орган открывается

потоком среды в одном направлении и запирается в противоположном.

225

Предохранительный клапан открывается под воздействием избыточного давления и закрывается при восстановлении нормального давления.

Рис. 14.1. Схемы приводной (а, б, в) и самодействующей (г, д) арматуры

Одно из назначений арматуры — возможность отключения аварийных участков, что способствует большей гибкости и надежности эксплуатации. Однако при высоком давлении и особенно при большом диаметре трубопроводов сама арматура может стать источником нарушений эксплуатации, поэтому главное направление в развитии основных трубопроводов на атомной станции — применение возможно более простых и надежных трубопроводов с минимальным количеством арматуры. Необходимо руководствоваться определенными правилами ее установки и эксплуатации:

—движение среды должно совпадать со стрелкой на корпусе арматуры;

—использование арматуры не по прямому назначению запрещается, например, недопустимо использовать запорную арматуру как регулирующую;

—арматура должна ввариваться в соответствующий участок трубопровода до его монтажа; при проектировании трубопроводов установка ее предусматривается в местах, доступных для обслуживания, если не имеется в виду радиоактивная среда;

—арматура, работающая при высокой температуре, закрывается съемными разборными теплоизоляционными конструкциями.

Приваривание арматуры к трубопроводу уменьшает возможные протечки среды и повышает надежность работы.

Крышка арматуры присоединяется к ее корпусу на фланцах, что позволяет выполнять мелкий ремонт на месте, для частичного ремонта без вырезки арматуры, иногда при невысоком давлении, седло в корпусе арматуры выполняют на резьбе; если требуется

226