Повышение быстродействия запорно-дроссельных клапанов БРУ

28 Ноября 2013

В настоящее время ЗАО «Энергомаш (Чехов) – ЧЗЭМ», совместно с ОАО «ВНИИАЭС» и ОАО «СКБ СПА» проводят работы по выработке исходных технических требований (ИТТ) к клапанам БРУ с повышенным быстродействием.

На многих энергоблоках АЭС России и Украины с реактором ВВЭР-1000 проводятся работы по увеличению коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) до величины 112%. Эти работы связаны с увеличением параметров рабочей среды (давление, температура), расхода рабочей среды и необходимостью увеличения быстродействия запорно-дроссельной арматуры установленной на энергоблоке.
При проектировании арматуры на нашем предприятии в конструкцию клапанов был заложен дополнительный резерв, как по прочностным, так и по расходным характеристикам. Задачу модернизации арматуры ЗАО «Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ» можно решить путем простой замены электропривода на более быстродействующий.
В номенклатуре ЗАО «Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ» в данный момент присутствуют три линейки клапанов, пригодных для применения в составе быстродействующих редукционных установок (БРУ). Это запорно-дроссельные клапаны серии 936 (условные проходы DN100/250, DN125/250, DN150/250), серии 1465 (условные проходы DN300/350, DN300/400) и серии 1569 (условный проход DN300/300).

Клапаны серии 936	Клапаны серий 1465 и 1569

Клапаны серий 1465 и 1569, применяемые в БРУ-А, БРУ-К и БРУ-СН являются клапанами разгруженной конструкции, разгрузка осуществляется за счет наличия малого золотника, который за ход, равный 5 мм, осуществляет выравнивание давления в подводящих и отводящем патрубках. После выравнивания давления производится перемещение основного золотника. Управление клапаном осуществляется при помощи электропривода ЭП-100000/15-100-06А, время полного хода составляет 12 секунд. Клапаны серии 936, применяемые в БРУ-Д, БРУ-СН, БРУ-ТФУ являются клапанами неразгруженной конструкции, управление ими осуществляется электроприводом ЭП-100000/25-100-11А, время полного хода составляет 20-22 с.
Для обеспечения требований по быстродействию, необходимо сокращение времени полного хода до 5 секунд (в первую очередь для клапанов БРУ-А и БРУ-К). Создание электропривода, обеспечивающего такие характеристики возможно путём модернизации самого мощного механизма из линейки МЭП-А, со временем полного хода 10 секунд и номинальным усилием 100000 Н (ЭП-100000/10-100-06А).
Кинематика механизмов МЭП-А, составляющих линейку с номинальным усилием от 16000 до 100000 Н построена по принципу унификации от выхода к входу, т.е. наиболее унифицированы самые крупные, выходные узлы кинематической схемы. Прямоходная приставка, выходные ступени и планетарная передача унифицированы полностью, являются одинаковыми для всей линейки. Это даёт возможность при сохранении номинального усилия в 100000 Н увеличить скорость вращения изменением и усилением передач на входе редуктора, которые являются малогабаритными и не требуют изменения корпуса редуктора. При этом для повышения выходной мощности требуется применение более мощного двигателя взамен установленного 1АС-80В4А5ВЗ мощностью 1700 Вт. Наиболее подходящий вариант замены - электродвигатель АДМА90L2 мощностью 3000 Вт. За счёт вдвое большей частоты вращения, по сравнению с 1АС, массогабаритные показатели двигателей одинаковы. Снижение массы при сохранении габаритов двигателя, корпуса редуктора и места установки двигателя делает возможным распространение результатов ранее проведённых испытаний на исполнение ЭП-100000/5-100, очевидно, что вибропрочность такой конструкции выше, появление резонансных частот или сдвиг собственной частоты колебаний маловероятны. В то же время номинальный крутящий момент двигателя АДМА несколько ниже - 9,55 Н∙м против 11,7 Н∙м у 1АС. Используемые в электроприводах двигатели выбираются при проектировании из типового ряда, выпускаемого промышленностью, естественно в сторону увеличения, т. е. с неизбежным обеспечением запаса по мощности и моменту. Таким образом, двигатель АДМА, имеющий более сбалансированную характеристику, обеспечит более надёжный пуск механизма и, в то же время, меньшую нагрузку на детали редуктора в случае заклинивания рабочего органа. Дополнительным преимуществом является значительно более высокий КПД электродвигателя АДМA90L2 - 82% против 58% у 1АС-80В4А5ВЗ.
Реализация этого проекта позволит модернизировать с минимальными затратами запорно-дроссельные клапаны, успешно работающие на Балаковской АЭС, Ростовской АЭС, Калининской АЭС и Нововоронежской АЭС, доведя их до соответствия требованиям, предъявляемым к запорно-дроссельной ТПА при работе энергоблоков АЭС с КИУМ равным 112%.