ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механические насосы для жидкометаллического теплоносителя из "Главные циркуляционные насосы АЭС " В созданных и проектируемых ЯЭУ с жидкометаллическим теплоносителем (натрий, сплав натрий—калий) в основных контурах применяются насосы двух типов механические (рис. 2.12) и электромагнитные (ЭМН). У механических насосов вал выводится к приводу через специальное уплотнение, которое Д0лл н0 обеспечивать вакуумирование насоса в составе ЯЭУ перед заполнением теплоносителем и надежно удерживать нейтральный газ (азот, аргон) под избыточным давлением 0,01—0,3 МПа при работе. У таких насосов в качестве привода могут использоваться электродвигатели серийного исполнения или турборедукторы. Перед уплотнением вращающегося вала устанавливается стояночное уплотнение, позволяющее герметизировать рабочую полость, при остановленном насосе, когда необходимо заменить уплотнение вращающегося вала. С электроприводом вал насоса соединяется аналогично водяным ГЦН [5, 6]. [c.36] В принципе, можно выполнить насос без торцового уплотнения по схеме с герметичным электродвигателем (см. рис. 2.3). Но при этом возникают довольно сложные проблемы защиты двигателя от попадания паров теплоносителя, усложняется конструкция электродвигателя, затрудняется его охлаждение, допускается применение только асинхронных двигателей (без коллекторов и щеток). Поэтому насос с уплотнением вращающегося вала представляется белее рациональной конструкцией. [c.36] Явление взаимодействия токопроводника (каким в этом случае является, жидкий металл) с магнитным полем положено в основу принципа действия ЭМН (рис. 2.13). По сравнению с механическими насосами ЭМН привлекательны, простотой устройства, отсутствием вращающихся частей, что позволяет обеспечить герметизацию циркуляционного тракта без применения каких-либо уплотнений. В СССР электромагнитные насосы разработаны и успешно эксплуатируются на реакторах БР-10 (подача 140 м ч), БОР-60 (700 м ч). И все же создание крупных электромагнитных насосов для АЭС не вышло из стадии экспериментирования прежде всего из-за низкого КПД и сложности решения задачи съема остаточного тепловыделения в реакторе при обесточивании установки, так как отсутствует выбег насоса. Весьма сложным в этих насосах является и создание надежной обмотки статора из-за высоких температур. Однако не исключено, что по мере дальнейшего развития теории и опыта4 проектирования электромагнитных насосов они могут составить конкуренцию механическим насосам и в качестве главных циркуляторов [8J. Экономическая эффективность использования ЭМН вместо механических насосов для АЭС может быть весьма значительной. [c.36] Все насосы для жидкого металла вертикальные, что вызвано необходимостью надежно уплотнить вал, проходящий через корпус для соединения с приводом. Уплотнение в этом случае удерживает инертный газ, находящийся над уровнем теплоносителя. Такие уплотнения созданы и вполне эффективно обеспечивают полную герметизацию контура. [c.38] Сравнивая (2.2) и (2.3) для одинаково погруженных насосов и при прочих равных параметрах, можно видеть, что потери на всасывающей трассе для расположения насоса на холодной ветке заметно больше. Соответственно для обеспечения одинаковых кавитационных условий давление газа для расположения на холодной ветке должно быть больше (с учетом разницы давлений паров металла при расположении на холодной и горячей ветках). Итак, главным и существенным недостатком расположения насоса на холодной ветке является необходимость повышения давления газа в целях предупреждения кавитации. Однако преимущества размещения насоса на холодной ветке являются определяющими. Поэтому для большинства реакторов с натриевым теплоносителем и выбрано такое размещение . [c.40] Поскольку нижний радиальный подшипник работает на минеральной смазке, следует опасаться контакта натрия с парами смазки. Для уменьшения этого нежелательного процесса используют смазку с меньшим давлением насыщенных паров, например вакуумное масло. Если такое мероприятие окажется недостаточным, то насос должен оборудоваться специальной системой удаления паров смазки. [c.42] На рис. 2.17 рассмотрена возможная схема герметичного насоса на подшипниках качения. Рабочее колесо имеет удлиненный хвостовик, которым оно крепится к ротору 7 двигателя. Вал 2 насоса вращается на двух шарикоподшипниках — нижнем 1, воспринимающем только радиальную нагрузку, и верхнем 8, воспринимающем радиальную и осевую нагрузки. В кольцевую щель между валом насоса и хвостовиком колеса вставлена неподвижная втулка 6, образующая гидрозатвор, исключающий попадание металла в нижний подшипник. В таком насосе требуется поддерживать постоянное давление в полости ротора. [c.42] Перечисленные недостатки консольных насосов с гидродинамическими подшипниками исключаются, если встроить в насос замерзающее уплотнение, конструкция которого описана в гл. 3. Для нормальной работы этого уплотнения важно поддерживать температурный реи им его на необходимом (достаточно низком) уровне, определяемом температурой плавления теплоносителя. Прекращение подачи охлаждающей среды может привести к прорыву металла через уплотнение, что совершенно недопустимо. Чтобы уменьшить вероятность выброса металла в помещение или подсос газа в полость насоса при аварийном размораживании уплотнения, насос желательно располагать в точке контура с высотной отметкой, равной максимальному уровню теплоносителя в реакторе, в целях обеспечения наименьшего перепада давления на уплотнении. [c.42] Погружные насосы с гидростатическими подшипниками. В погружных насосах нижний радиальный гидростатический подшипник погружен в теплоноситель, и металл подается к нему с напора рабочего колеса. Верхний радиальный подшипник совмещен с осевым в одном блоке и вынесен из рабочей полости насоса, что позволяет использовать минеральную смазку и применять как подшипник качения, так и подшипник скольжения (гидродинамический нли гидростатический). Уплотнение вала целесообразно располагать ниже верхнего подшипника, поскольку это способствует снижению количества паров минеральной смазки, попадающих в теплоноси- з тель. Однако при этом ухудшаются условия замены уплотнения. [c.43] Заглубление рабочего колеса должно учитывать также возможные пульсации давления газа как в реакторе, так и в насосе. В случае погружных насосов нет необходимости иметь систему слива протечек, как в консольных насосах. Заглубленные насосы обладают одним существенным недостатком чем больше подача и мощность насоса, тем сложнее становится его изготовление вследствие больших размеров вала и корпусных деталей. Например, насос реактора БОР-60 при мощности всего 220 кВт имеет вал длиной 5 м и диаметром 0,3 м. Сам насос требует уникальных стендов для испытаний, значительных площадей и соответствующего подъемно-транспортного оборудования. Заметно снижаются габариты заглубленного насоса, если он размещается на горячей ветке [6]. Например, при таком расположении насоса в реакторе БОР-60 длину его вала можно было бы сократить на 1,2 м. [c.44] В малозаглубленном насосе расположение рабочего колеса обеспечивает падение уровня теплоносителя только на величину сопротивления всасывающего участка, соответствующего номинальному режиму. В режимах, отличных от номинального, требуемое давление на всасывании обеспечивается за счет перевода насоса на меньшую частоту вращения. Предусматриваются специальные меры, исключающие на время перехода с одного режима работы на другой понижение уровня ниже допустимого. В насосе реактора БН-600 это достигается за счет зазора (1 мм) между корпусом и выемной частью, при котором обеспечивается минимально необходимое время установления нового уровня, соответствующего меньшей частоте вращения (например, 20 с при переходе с 1000 на 750 об/мин). [c.44] Если выемную часть малозаглубленного насоса уплотнить по баку полностью, то можно допустить значительно большее колебание уровня, чем в консольном насосе, и организовать слив протечек, не опасаясь заливки ходовой части насоса. Малозаглублен-ные насосы обладают меньшими массой и габаритами по сравнению с заглубленными. [c.44] Вернуться к основной статье