KFKI-1977-108
SZABADOS L. BESZEDA Т. CSŐM V, MARÖTI L. WINDBERG P.
AZ NVH TERMOHIDRAULIKAI KÍSÉRLETI BERENDEZÉS I , RESZ A BERENDEZÉS ÁLTALÁNOS LEÍRÁSA
Hungarian academy of Sciences CENTRAL RESEARCH INSTITUTE FOR PHYSICS BUDAPEST
KFKI-1977-iOe
AZ NVH TERMOHIDRAULIKAI KÍSÉRLETI BERENDEZÉS I. RÉSZ A BERENDEZÉS ÁLTALÁNOS LEÍRÁSA Szabados L. Beszeda T. Csőm V. Maróti L. Windberg P. Magyar Tudományos Akadémia Központi Fizikai Kutató Intézete 1525. Budapest 114. p.f. 49.
HU ISSN 0363 D330 ISBN 96!
.57? 3Í7
9
KIVONAT A vízhűtéses energetikai reaktorokban lejátszódó termohidraulikai fo lyamatok vizsgálatára a KFKI Atomenergia Kutató Intézetében Nagynyomású Víz hűtéses Hurokberendezés /NVH/ épült. A cikk az MVH berendezés főbb adatait, az egyes részegységek felépítését és azok funkcióit ismerteti. A leirás a je lenlegi állapotnak megfelelő hat különféle mérési feladatokra készül* hurokág figyelembevételével történt. Néhány példa érzékelteti az alkalmazásra kerü lő méröszakaszok felépítését és a beépítés részleteit egyaránt.
АННОТАЦИЯ С целью исследования термогидравлических процессов, происходящих в энергетических реакторах с водяным теплоносителем был создан в ЦИФИ в Иссле довательском институте атомной энергии водяной стенд высокого давления. В статье приведены основные параметры стенда, описано построение и функция отдельных элементов,а также имеющиеся сейчас шесть петель, созданных для различных типов исследований. Приведены примеры построения применяемых эксперименталь ных участков и сведения о встроении и монтаже этих участков в петлях.
ABSTRACT A High Pressure Water Loop /NVH/ was erected in CRIP's Atomic Energy Research Institute for the. investigation of thermohydraulic processes in wa ter-cooled power reactors. The report describes the main parameters of the NVH loop, the constructional details of the different units as well as their role. The present status with six parallel test sections for different expe riments is presented. The layout of the test sections in use and their construc tional details are shown in some examples.
1./ Bevezetés A vízhűtésű, vízzel moderált, energetikai reaktorok /PWR, VVER-tipus/ termohidraulikai problémáinak kísér leti vizsgálatához olyan berendezés szükséges, amely fütőelemköteg modellek /zóna-részletek/ számára - ter mohidraulikai szempontból - a reaktorral közel azonos körülményeket biztosit. Erre a feladatra világszerte un. hurokberendezéseket létesítenek, amely a fűtőelemköteg modellWen vizsgálni kivánt fütőelemszám által meg szabott hücőkozegmennyiség arányában az erőmű primer körét hivatott modellezni, ill. helyettesíteni. Amennyiben a kitűzött vizsgálatok célja a reaktorzónában uralkodó viszonyok tisztázása, a hurokberendezések anélkül, hogy modelleznék, csak helyettesitik az erőmű primer körének a kísérletek szempontjából fontos egységeit, azaz bizto sítják az előirt rendszerparaméterek beállitását, a szük séges hűtőteljesítmények be- és elvitelét, valamint a mechanikai és kémiai körülmények azonosságát /geometria, vízminőség, stb./ A kísérleti hurokbarendezésnek primerköri modellként történő megépítése rendkívül költséges berendezést eredményez és igen ritkán, reaktorbiztonsági vizsgálatok céljára építik, a modellezés tekintetében rendszerint jelentős kompromisszumokkal.
A hazai erőmüvek üzembehelyezésével megjelenő műszaki tudományos háttér létrehozásának szükségessége, vala mint a W E R tipus fejlesztésére a KGST keretében létre hívott nemzetközi együttműködésből eredő igény alapján,
2 -
a NIM, az OAB és az MTA támogatásával a KFKI-ban létre hoztuk a fentiekben vázolt első tipusu NVH /Nagynyomású Vízhűtéses Hurok/ berendezést. A berendezés tervezésénél kb. 10 évi időtartamra terjedó műszaki- fejlesztési és tudományos kutatási programból adódó feladatok végrehajt hatóságát vettük figyelembe. A berendezés szolgálja a Paksi Atomerőmű létesitésével kapcsolatos feladatokat és jelentős kisérleti program folyik nemzetközi - elsősorban szovjet-magyar - együttműködésben. A berendezés leirása három részre tagozódik:
I.Rész. II.Rész. III.Rész.
A berendezés általános leirása Műszerezés és adatgyűjtés Mérőszakaszok és méréstechnikai eszközök.
2./ Altalános leírás Az NVH hurokberendezés alatt azt a komplex eg 'get ért jük, ami együttesen lehetővé teszi az erőmüvi reaktor fütőelemköteg modelleken végrehajtandó termohidraulikai kí sérletek lefolytatását. A berendezés áttekintése az 1. áb rán bemutatott blokkvázlat segítségével történhet. y
A./ Az NVH berendezés legfontosabb eleme a blokkvázlat középpontjában elhelyezett primer hurok, amely be fogadja a vizsgálat tárgyát képező fütőelemköteg modelleket /mérőszakaszokat/, bizto .itja a mérőszakasz hűtését olyan fizikai és technikai körülmények kö zött, amilyen a reaktorzónában is uralkodik a vizs gált esetben és lehetővé teszi a mérőszakasz megfe lelő fűtését. r
F Segédüzemi
Tápviz <-.
. - ; . . - 5 ^ . v*....
rendszer
elosztó
ж. Villamos fütö
В
Í£
2ф
Primer hurok
tápegységek
Hutomu
7f Nyomasszobolyozo
I
Irányító
-/.
és elömelegitö egység
1. ábra Az NVH berendezés blokkvázlata
Еф
rendszer
- л -
В./ A mérőszakasz fűtése a kísérleti technikában általában a Joule-effektus felhasználásával történik. A kivánt fütőáramot a blokkvázlat В jelű tápegysége szolgáltat ja. Az NVH berendezésben mérőszakasz fűtés céljaira alacsony feszültségű egyenáramot használunk, igy a fű tő tápegység egy szekunder oldalon szabályozható transz formátor-egyenirányító együttes. C / A primer hurokban az üzemi paraméterek beállításának legfontosabb eleme az üzemi hőmérséklet előállítását biztosító előmelegítő egység fűtésére szolgáló egyen áramú gépcsoport, ill. az üzemi nyomás létrehozására és megtartására szolgáló nyomásszabályozó rendszer. D./ A berendezés segédüzemét az üzembiztonság fokozása érdekében független villamos betáplálás biztosítja. Erről működtethetők mindazok a gépi berendezések, amelyek az üzemvitelt szolgálják, mint pl. a primer, szekunder köri keringető szivattyúk, hütőtoronyventillátorok, tápszivattyúk, kompresszor, stb. L'./ A betáplált energia eltávolítását törpe hűtőtornyok ból képzett hütómü egység teszi lehetővé a szekunder kör, ill. a primer hűtők, kondenzátorok segítségével. F./ A kivánt minőségű /reaktortisztaságu/ primer hűtő közeg előállítását, valamint üzem közbeni nagynyomású utántöltését a tápvizrendszer biztosítja. Lehetőséget nyújt a tápvizrendszer egyben az üzemeltetés során leromlott primer viz üzemszünetben történő ujratisztitására is.
- 5 -
G./ Végül az irányítórendszer segítségével történik az NVH berendezés üzemének ellenőrzése, irányítása. Ide tartozik a berendezés biztonságát szolgáló figyelmez tető és biztonságvédelmi rendszer is, ami megkönnyíti az üzemvitelt és lényegében lehetetlenné teszi a be rendezés tönkretételét.
Az NVH berendezés főbb műszaki adatai a következők: A primer kör maximális nyomása A primer kör maximális hőmérséklete A primer körben maximálisan keringethető vízmennyiség Méréscélu fűtőteljesítmény Üzemviteli fűtőteljesítmény Hűtőteljesítmény Maximálisan megengedett felfűtési sebesség Maximálisan megengedett lehűtési sebesség
p = 160 bar T = 350 С ~ 70 m /óra N = 2,1 MW N = 170 kW N = 2,5 MW 60
C/óra
30
C/óra
Továbbiakban az NVH berendezés fő egységeinek felépí tését és adatait ismertetjük.
3./ Primer kör "A" A primer kör elvi felépítését a ?. ábra mutatja. A hűtő közeg keringetését két NDK gyártmányú HG1H 80/4/160 tí pusú szivattyú biztosítja. A szivattyúk megengedett leg magasabb belépő hőmérséklete 327°C, a szállított folyadék mennyiség 38 m /óra, a szállitómagasság pedig 65 m, szoba hőmérsékletű vízre.
> N
•d
-s и0) •
•J ?f t r О: 4 fl)\ 3
w 3 0J>
- 7 -
A csővezetékek kapcsolása lehetővé teszi a szivattyik pár huzamos és soros üzemeltetését egyaránt. A nyomóágban 2Ihelyezett mechanikus szűrő az esetleges durva szennyezések eltávolitását végzi. A folyadék felfűtése, illetve a mérő szakasz belépő hőmérsékletének beállitása villamos fütésü, magas hőterhelesü elómelegitő segitségével történik. Az előmelegiíókből a 2.sz. ábrán látható módon, jelenlegi kiépitésben, 6 különböző hurokágba léphet a folyadék, amelyek használata csak egyedileg történhet, párhuzamos üzemet a biztonságvédelmi rendszer nem tesz lehetővé. A mérőszakaszokból kilépve a kondenzátor, hűtő és utóhütő egységek következnek az egyes mérőszakaszokba táplálható teljesitmény elvitelét biztosito elrendezésben. Az utóhü tő után a kör a szivattyúk szivó csonkján bezárul. Kétfá zisú eleggyel végzendő izotermikus-adiabadikus mérésekhez a szükséges gőzt villamos fűtésű gőzgenerátor állitja elő és ez a kivánt arányban a keverőkamrában adható hozzá a fő körből érkező folyadékhoz. A szivattyúkkal párhuzamosan kapcsolva működik egy mellékáramkörü ioncserélő kör,ami a maximálisan keringetett hütőkö zeg mennyiség 1-2 %-ának szűrését teszi lehetővé, folyama tosan, üzemközben. Energiatakarékossági okokbcl a szűréshez lehütendó /az ioncserélő gyantán áthaladó folyadék hőmérsék let max. 40 С/ folyadékból a hő 2/3 részét rekuperativ hő cserélőben vonjuk el. Az NVH berendezés teljes - cca 1,5 m 3 - folyadéktérfoga;ának tágulását felvevő tágulási tartályt a rendszer nem tar talmaz. A felmelegités alatt - a fajtérfogat növekedésből származó - folyadéktöbbletet el kell engedni. A mérési
- 8 -
programok paraméterskálája következtében létrejövő tér fogatváltozásokat a nyomástartó és térfogatkompenzáló edény veszi fel, ahova a nyomásszabályzó rendszer is csat lakozik. A hőveszteségek csökkentése érdekében mind a cső vezeték, mind a nyomástartó edények hőszigeteléssel vannak ellátva. Az üzemviteli csarnok aknájában, a rendszer leg alsó pontján elhelyezett keringető szivattyúk, a csat lakozó vezetékekkel együtt, az l.sz. képen láthatók. Az NVH Ьегс'ги1о:-.'':.:пок az izotermikus es fűtött mérőszakaszok befogadására alkalmas készitett felvétel látható a jól érzékelteti a berendezés /a teljes szerelési magasság
nyomástartó edényei felől 2.sz. képen. Mindkét foto méreteit és összetettségét IS m/.
Az egyes mérőszakaszokba betáplálható fütőteljesitmény értékeket, valamint a mérőszakaszoknek felhasználás szem pontjából fontos geometriai és egyéb adatait az 1. táblá zatban foglaltuk össze. A mérőszakaszok közül két jellegzetes tipust mutatunk be abból a célból, hogy a mérőszakaszt, mint a primer kör részét szemléltessük. A 3.ábrán egy, a fűtött mérőszakasz . yomástartó edényében elhelyezt. ..t VVER-1000 reaktorrácsot modellező 7-rudköteg mérőszakasz látható. A 3,5 m aktiv hosszúságú, 16 db egymástól 2H0 mm-re levő távolságtar tóval felszerelt mérőszaJ- ,JZ elhelyezése, a fütóáramhozzávezetés, valamint a műszer-csatlakoztatás megoldása az ábra alapján jól áttekinthető. A fontosabb ré szl <; t ^\<< t. ЛУ. ábra metszetein külön feltüntettük. Az A részleten az 14000 A fűtőáram hozzávezetésére alkalmazott kúpos árambevezető és a fűtőelemek belsejének kompenzáló gáznyomását biztosító hamra kialakítása látható. A kompenzáló gáznyomás a szüksé ges fűtőteljesítmény • " ^ villamos tápegység paraméter':!
X У.
*-> 0) N
>
с. ш
о
>, •м
-р >
м о: 0)
Си
УИ
л..: га: л
•7л-
;
: ':U-J'-.
л,- -I .;/. rí у -
, , , ., „>ei lemzcv л
-' -; ~ -
Mí гоs zaka з z edénvek
" . з
/ ГП"1 /
KLÜSÖ átmérő
/~jn/
i
i Fűtött
PERF
[Izotermikus
•- 3 0 G
i
5 900
5 1С 0
2-csatorr.al
4000
2300
2 = 20
14
38
75
16
2
5
1С
2CC
200
30
200
0DU
350
250
T2с
320
N'VH-E
1-rud
! Та" va з t a g s á g
/ ^rr /
32 3 2
T e r v e z é s i r.yomá з / kp/ c m ' /
2 00
j
2 00
1
Tervezési séklet
1
hőméг/C°/
350
1 !
L2xlMi2
Anyag
1 350
|
350
i
12xlM0
K0-35
K0-35
K0-35
12xlM0
Beszerelhető max. fű tőelem szám /db/
37
37
10
1
19
0
B e s z e r e l h e t ő fütőelerr. m a x . a k t i v h o s s z a /nun/
3500
3500
3500
3500
2000
3500
T á v o l s á g a b e - és k i l é pő csonk k ö z ö t t /mm/
'»5 00
4600
3960
4000
2 2 00
3720
betáplálható max. vili. ;tel jesitmény /kW/
2100
1000
2100
200
170
300
JA h ű t ő k ö z e g |iránya
axiális
1
í.
belépési axiális .._
radiális
axiális
radiális
axiális
- 12 -
részlet
о о
со
3 . ábra Л f ű t ö t t mérőszakasz 7-rudkötf:ggo]
- 13 -
által megszabott falvastagságú fűtőelem összeroppanását akadályozza meg. A B-B metszeten az áramlási csatorna keresztmetszete látható, a VVER-1000 reaktortipusnál al kalmazott méhsejt tipusu távolságtartóval. A távolság tartók a csatornafallal villamosan nem érintkezhetnek. Az alkalmazott távolságtartó szigetelést mutatja а С részlet. A másik jellegzetes - kivitelében még bonyolultabb - mo dell a VVER-1000 reaktortipusnál alkalmazott kazettafal perforáció hatásának vizsgála+ára szolgáló és a 4. áb rán vázolt mérőszakasz. A modell 2x5 fütőelemrudból áll, amelyek egymástól perforált fallal vannak elválasztva. Itt az áramlási csatorna kerámia betétekből /steatit/ van kialakitva, amint azt az A-A metszet mutatja. A távolság tartónak a válaszfaltól történő villamos szigetelése a B-B metszeten látható. Az ötös fütőelemcsoportok eltérő mértékű fűtését biztositó szétválasztott villamos betáp lálás vázlatát pedig а С részleten találjuk. A primer kör anyaga ausztenites, saválló acél, kivételt képeznek a szivattyúk és az armatúrák, amelyek - gazdasági okok miatt - szénacélból készültek. Ez utóbbiak miatt a túl zott korrózió elkerülése érdekében a berendezés kezelé sében fokozott óvatossággal kell eljárni.
4 . / Villamos fütőtápegységek "B" A mérőszakaszok direkt fűtésére két - egyenként 1,05MW tel» jesitményü - tirisztoros egyenirányító szolgál, amelyek külön-külön és párhuzamosan kapcsolva is üzemeltethetők. Főbb adataik: /VBKM-Anód Gyár gyártmánya, KFKI specifi kációval/ .
-
IH
-
steatit szig.
- 15 -
Kimenő e g y e n f e s z ü l t s é g : 0-150 V Kimenő egyenáram: 0-7000 A K.i pesol '.:: : .'>;1 fár. isu t> iit.-i.;, sv. i vó fo ] L' s Kimenő jel: ÜC+300 Hz-es
alapfrekvenciaju
hullámosság. A két berendezés táplálását egy-egy t r a n s z f o r m á t o r v é g z i . Primer o l d a l u k 10 k V - o s , szekundéi
1
o l d a l u k pedig ?x3
zisú c s i l l a g k o m p e n z á l á s u és 6x155 V f e s z ü l t s é g ű
fá
/5.ábra/.
Az egyik transzformátor primer tekercse c s i l l a g - , a másiké pedig d e H a k a p c s o l á s b a n
ü z e m e l . Ez azért s z ü k s é g e s , hogy
párhuzamos üzemben az e g y e n i r á n y í t ó k i m e n e t é n meglévő z a varó huliámosságot csökkenteni l e h e s s e n . A két e g y e n i r á n y í tó 300 H z - e s hullámossága - a t r a n s z f o r m á t o r o k ,
fázistolás miatt - egymást r^ '::'."u hullámosság alapfrekvenciáját
által adott
c""hl-м. i i •' r: л/, <\r>-'\~-
600 Hz-re n ö v e l i .
A z egyes egyenirányítók az e g y e n á r a m ú
ÍPI.MI
egy-egy k b .
80 mikrohenry induktivitást! f o j t ó t e k e r c s e t is t a r t a l m a z nak szűrés c é l j á r a . Ugyanitt h e l y e z k e d n e k el az á r a m m é r é s hez szükséges 10000 A/60mV-os shunt-ök i s . A 6/a ábrán egy e g y e n i r á n y í t ó , a S/b á b r á n p e d i g a két párhuzamosan kapcsolt e g y e n i r á n y í t ó üzemi
tartományát
lát
hatjuk.
Az ábrákon a használható m u n k a p o n t o k n a k a vonalkázott t e rületre kell e s n i . A feszültség- á r a m s i k o n néhány
- az állandó teljesítményre
feltüntettünk
jellemző görbét - v a
lamint adott terhelő ellenállásokat r e p r e z e n t á l ó e g y e n e seket. Ezekből m e g á l l a p í t h a t ó , hogy egy-egy
egyenirányító
csak 21,5 mil -os terhelésen tud leadni l,C iMW t <• \_ j * • G i Lm'':r/t. ,r
ugyanez vonatkozik a párhuzamos e s e t r e , ahol 10,7 5 mil terhelésen lehet ;: , i ''•:!-> >\. ] ' \;r".\,n:;u értékektől
-os
r
i . A , "nti <• ] ] ená ] 1 .Is
eltérve csak a határterhe]esnél k i s e b b t e l j e -
-
16
10 kV
Y/YY
,S
Szakaszolók
Г
s
Megszakítok
N
3x10 kV / 6x155 V Transzformatorok
A/YY
Egyenirányítók
Shunt-ök
Folytotekercsek 150 V = 7000 A
150 V: 7000A
T 150 Vs U000 A
ь .
ábra
• r "..Ti rí <•"::', '• r, f'i \.'"j \.'\ рп я ' / Т ' . p,
- 17 -
Ю0
ISO и (У]
a-i
ЮО Ь.
ISO U M
(
6 . ábra Лг egyenirányítók terheiéri diagramjai,
sitmény érhető el, mert vagy nincs elég feszültség /na gyobb ellenállás esetén/, vagy /kisebb ellenállás ese tén/ a megengedett áramkorlátot lépjük tul. Az egyenirányítók kimenő jellemzői szabályozók segítsé gével stabilizáltak. Az üzem feszültségszabályozott, vagy áramszabályozott üzemmódban lehetséges. Mindkét üzemmódnál a szabályozott paraméter O-tól a maximális értékig folya matosan változtatható. Párhuzamos üzem esetén mindkét egyenirányító egy közös szabályzónak van alárendelve, és ez az egyedi üzemmel megegyező módon dolgozik. Kü^ső vezérlő jellel a kimenő jellemzőnek ugrásfüggvény, illetve harmonikus függvény szerint történő változtatására mind áram - mind feszült ség-stabilizált üzemmódban lehetőség van. A függvények alapfrekvenciája a megfelelő átvitel érdekében nem
- 18 -
haladhatja meg a 10 Hz-t. Az egyenirányítók ki- és bekapcsolása saját előlapjukon lé vő kezelőszervekkel /lásd 3.sz. kép/, és az NVH berende zés vezénylőpultjárói távvezérléssel egyaránt történhet. Az áram, ill. feszültségállitó szervek csak a vezénylő pultba vannak beépitve, a hibás kezelés elkerülése érde kében . A transzformátorok és egyenirányítók önálló védelmi rend szerrel épültek. A védelmi funkciók működtetése és vissza jelzése egy - a hálózattól független - 24 V-os akkumulá tortelep segítségével történik. 5./ Nyomásszabályozó és előmelegítő egység "C" A nyomásszabályozó és előmelegítő egység az NVH berendezés primer körében, a kísérletsorozatok által meghatározott hő mérséklet és nycmásértékek beállítására, ill. adott érté ken tartására szolgál. E két fontos paraméter beállítását és tartását a célnak legjobban megfelelő konstrukcióval biz tositottuk. S.l Hőmérséklet beállító egység A mérőszakasz*" кЬа belépő hűtőközeg hőmérsékletét a méré si programnak megfelelő értékre, a villamos fütésü előmelegitők segítségével állítjuk be. A gőzgenerátor víz oldali t-'i;.'.'.l látása szintén innen történik, valamint a rendszer felfutásét is az előmelegítek végzik.
X 'О •Р •н
Си N01
>. с и с
«3
го
0)
>, ад
- '.'О -
Az előmelegítő egység 3 db, vízoldalon párhuzamosan, elek tromosan pedig sorba kapcsolt elemből áll, az alábbi váz lat szerint:
'/.ábra. Villamos fütésü előmelegítő A villamos fütésü előmelegítő fütőbetétjei 0,5 és 0,4 mm vatagságu, 1020 mm hosszú, rozsdamentes lemezek. Egy egységben 7 db 0,4x71x1020 és 2 db 0,5x15x1020 méretű lemezcsik van, villamosan párhuzamos kapcsolásban. A lemezek 100 mm-enként távolságtartó ráccsal vannak ellát va. Az egész betétet kerámia cső veszi körül. Az NVH berendezés mellett, külön helyi:^'pben nyert: el helyezést az előmelegitőt tápláló 2 db egyenáramú gene rátor. A generátorokat hajtó 3 fázisú aszinkron motorok a 400 V-o- ,etáplálást az NVH berendezéstől független utón kapják.
- 21 -
A külső gerjesztésű generátorok kapocsfeszültség^ egy tirisztoros szaggató áramkör segítségével a gerjesztésen ke resztül stabilizáljuk
/8. ábra/.
*?£-4Í» 70V
AlapjH 8. ábra Az előmelegitót fűtő egyenáramú gcpcsoport kapcsolási rajza, A gerjesztő áramkör be- és kikapcsolása az NVH vezénylőpultjáról történik a szükséges biztonságvédelmi retesz feltételek figyelembevétele mellett. A kapocsfeszUltségek Dtállitása - ugyancsak a vezénylópultról - helikális po tenciométerek segítségével történik. Mindkét generátor nál kb. 28 V és a névleges maximum 70 V közötti beállí tás lehetséges. Lehetőséget biztosítottunk a generátorok kapocsfeszültségének alacsonyfrekvenciás / S Hz / har monikus lengetésére is.
- 2? -
A generátorok főbb adatai a következők: 1. Generátor 2. Generátor Kapocsfeszültség
28-70 V
28-70 V
Terhelő áram
max. 2400A
max. 700A
Gerjesztő feszültség
max. 70 V
max. 110 V
Gerjesztő áram
max. 25A
max.
8A
Terhelhetőségi diagramjuk a 9. ábrán látható.
50IW
•w
0OHW
ffOfcW
SOkW
3000
Ю00
^ »
ш^
40 1. 0«n«rálor
«0
U[V]
20
40 «0 I. f«ncrálof
UM
9. ábra Az egyenáramú generátorok ter helési ábrája. A diagramok vonalkázott területe az üzemi tartomány. Lát ható, hogy az egyes generátorok csak egyetlen adott ter helés mellett /9.ábra R ellenállás/ tudják leadni a maximális 170, illetve 50 kW teljesítményt. Ettől eltérő ellenállás esetén a kivehető teljesítmény csökken.
- 23
5.2 Nyomásszabályozó egység Az NVH berendezés üzemi nyomását, ill. ennek értéken tar tását a nyomásszabályozó biztosítja. A nyomásszabályozó a térfogatkompenzáló edényen keresztül kapcsolódik a rend szerhez. Felépítése a 1Q. ábrán látható. A nyomásszabályozó működése a következő: A "NEPTUN" típusú kompresszorból a nagynyomású gáz a szű rőbe kerül. A szürö után a gáz útja ketté válik. Egy része a kisnyomású tápegységbe kerül, amely vezérlő nyomást állit eló a nyomáshatároló és a nagynyomású tápegység számára. A kisnyomású tápegység három fokozatú rugóterhelésü dugattyús szabályozó, 220-280 att közötti bemenó és 2x0-20 att kö zötti kimenő nyomással. A kimenő vezérlő nyomás külön-külön is szabályozható. Az üzemi nyomás beállítását a nagynyomású tápegység végzi 20-200 att nyomáshatárok között, mely előre beállítható. A tápegység négy fokozatú dugattyús szabályozó rendszerből áll. Két ágban 20-80 att tartományban rugóterhelésü du gattyú, míg 80-200 att tartományban pneumatikus vezérlésű dugattyú biztosítja a beállított nyomást. A rendszer belső vezérlését automatikus elektromágneses szelepek szabályozzák. AL NVH berendezés felől a visszaáramlást visszacsapó sze lep akadályozza meg. A tápegység érzékenysége +_ 2,0%. Amennyiben az üzemvitel során a nyomás értéke a beállított érték fölé nó, működésbe lép a felső nyomáshatároló egy ség. A szabályozást itt egy pneumatikus differenciál-du gattyú végzi, mely a vezérlést a kisnyomású tápegységtől kapja. A nyomás megnövekedése esetén a dugattyú szabadba nyit, majd a helyes nyomásérték elérésekor automatikusan bezár. A dugattyú nyitási érzékenysége *_ 1%.
Э fokozatú kisnyomású pneuma-^ mw» .ликл-ц tikus tápegység
Kompresszor 250 ott
i>
Szürö
I I
Szabályozóegység nagynyomású nyo máscsökkentő rt_- те ге
Felső nyomashatarolo szabályozó egység
20-60 att
4 fokozatú nrgynyomású pneu matikus tápegység e0-200att
10. ábra A nyomásszabályozó egység blokkvázlata
6./ Segédüzemi elosztó "D" Az NVH berendezés üzemeltetéséhez szükség s «nergiát egy - a fütőtápegységtől független
- 400 V-os hálózati be
táplálás szolgáltatja. Az elosztó gyüjtősinre az ener gia egy kézi működtetésű szakaszolón keresztül jut. Л gyüjtósinre külön-külön leágazással csatlakoznak a kü lönböző szivattyúk és segédberendezések. Minden egyes le ágazás lomha kioldásu biztositókkal van ellátva. Ezt a leágazás működtetésének megfelelő helyi és távvezérelt mág neskapcsoló, illetve motorokat tápláló leágazás esetén, önkioldós motorvédő kapcsoló követi. A segédüzemi elosztóval közös szekrényben nyert elhelyezést néhány - relés automa+ikát tartalmazó - biztositó, védelmi és figyelmeztető logikai áramkör. Ezek egy része a vezénylőterem felé csak figyelmeztető jel zést szolgáltat. Olyan esetekben azonban, ahol a további meg hibásodás a berendezésben, vagy annak egyes részeiben kárt okozhatna, a jelzés a biztonságvédelmi funkciót is ellátja, azaz meggátolja a veszélyhelyzet kialakulását. 1.1
Hütómü "E"
A hütómü az NVH berendezés primer körébe maximálisan betáp lálható 2,32 MW hóteljesitmény elvitelére szolgál. Ezt a fel adatot a primer köri hőcserélők, kondenzátor, 1 db keringe tő szivattyú és 6 db törpe hűtőtorony segitségével látja el. A szekunder' hűtőkör kapcsolását a 11.sz. ábra mutatja.
_
Pótvlz
?c
_
— l-l—l-J—l 1-I VI. J
V _*
IV 3
111. J
II. _t
L _?
M
- ( - Ч - И - Ч Osztö h»fr| Gyűjtő hM—
I f
!
I I I I
Ürítés Hűtőkhöz
Hutóktól
11. ábra A szekunder hűtőkör kapcsolása
A hűtőtornyok tálcáiból BSz 400/4 8 típusú egyfokozatú centri fugál szivattyú szállitja a hűtővizet az osztón keresztül a primerköri hőcserelőkhöz. A keringető szivattyú emelőmagas 3 sága 48 m, a szállított folyadékmennyiseg 240 m /óra. Az osztón lévő tolózárakba szivattyú by-pass, illetve az osz tót és gyűjtőt összekötő tolózár segítségével a szükséges hűtővíz-forgalom beállítható. A felmelegedett hűtővíz a gyűjtőn keresztül a 6 db - párhuzamosan kapcsolt - II 40 tí pusú törpe hűtőtoronyba kerül. A hűtőtornyok csepegtető betétjei műanyagból készültek és igy a belépő hütőviz hő mérséklete nem haladhatja meg az 50 °C-t.Ezen hőmérséklet elérésekor a biztonságvédelem működésbe lép. A hűtőtorony ventillátorok /2x2,2 kW/torony/ bekapcsolása, az üzembe állított hűtőtornyok számának változtatása - egy torony 3 . . . terhelhetősége 60 m /óra - valamint a keringetett víz mennyiség szabályozása lehetővé teszi a hűtőteljesítmény igen tág határok köiötti beállítását.
- 27 -
8 ./ Tápvizrendszer
"Г"
A tápvizrendszer létrehozását az tette szükségessé, hogy a primer kör csak reaktortisztaságu hűtőközeggel üzemel" tethető, illetve csak ilyen minőségű vizzel pótolható az üzemeltetés során add dó veszteség. A szükséges vízminőség előirásai: összsótartalom pH érték
< 0,05 mg/l
oxigéntartalom
< 0,007 mg/l
kovasavtartalom r6startalom
< 0,02
mg/l
< 0,01
mg/l
vastartalom
< 0,01
mg/l
9-9,5
A vízelőkészítő rendszer alapegysege egy DK-5 DI0N-AQUA 3 tipusu sótalanító berendezés, mely óránként 1,5 m meg felelő minőségű viz előállítására alkalmas. A sótalanitó berendezésből nyert, már reaktortisztaságu viz egy 800 1 űrtartalmú tápviztartályba kerül. A hűtőközeg oxigénmentesitése - utólagosan - hydrazin hydrát adagolásával frténhet. A tápviztartályból EcPO ЦО-2/12 tipusu müanyagházas szi vattyú szállitja a már kezelt vizet az NVH csarnokban el helyezett üritőtartályba. Az üritőtartály kettős célt szol gál: egyrészt innen történik a primer rendszer feltöltése, másrészt ide üritjük a primer hűtőközeget is. A primer rendszer feltöltése szintén müanyagházas EcPO 40/И-2/2Ц tipusu szivattyúval történik. A csővezeték kapcsolása le hetővé teszi, hogy a leromlott minőségű hűtőközeget vissza tápláljuk a sótalanitó berendezésbe ujratisztitásra, és is mételten felhasználhassuk.
- 28 -
A tápviz- és vizelőkészitő rendszer elvi kapcsolási váz latát az alábbi séma szemlélteti:
Halózo- Csatorna ti viz Primtrkörbt
12.ábra. A tápviz- és vizelőkészitő rendszer kapcsolási raiza
- ;y -
Az NVK berendzés üzemeltetése során számottevő vízveszte séggel kell számolni. Ezek a veszteségek több tényezőből tevődnek össze /szivattyúk tömszelence vesztesége, armatú rák tömszelencéje, stb./.Ezen hűtőközeg veszteségeket üzem közben, nagynyomáson kell pótolni. A pótviznek a tápviztartályból történő betáplálását egy 2PAE 64/18 tipusu iker dugattyús szivattyú biztosítja. A dugattyúk lökethossza üzem közben folyamatosan állitható, akár egymástól függet lenül is. Ezzel a tápvizmennyiség folyamatosan változtat ható 0-150 l/ó értékek között. A betápláló vezeték a primer szivattyúk szivócsonkjára csatlakozik,elősegítve a szivattyúk számára előirt maxi mális belépő hűtőközeg hőmérséklet /327 C/ betartását.
Э. / Irányító rendszer "G" Az NVH berendezés irányító rendszere lehetővé teszi az üzemvitelnek a vezénylőteremből történő biztonságos irí nyitását és ellenőrzését. Az irányítórendszer magába fog lalja az üzemviteli műszerezés érzékelőit, a biztonságvé delmi és figyelmeztető rendszert, a szükséges reteszelő áramköröket, az automatikus vezérlőláncokat és mérőműsze reket . Az irányítórendszernek biztosítania kell, hogy - a berendezés álljon le, vagy ne legyen üzembe helyezhető, ha bármely paraméter veszélyes ér téket érne el, de egyúttal nyújtson információt -írn voii.i tkoX'vnn 1"., hopy л lőállás milyen ok ból kifolyólag következett be;
- a berendezés adott egységei, amelyeknek a működteté séhez bizonyos műszaki feltételeket teljesíteni kell, ne legyenek üzembehelyezhetők mindaddig, amig a fel tételek nem teljesülnek; - mindazon paraméterek esetében, amelyeknek értéken- tartása állandó felügyeletet igényel, az értékentar tás automatikusan történjen; - lassan változó paraméterek esetében bizonyos határéi^ték felett figyelmeztessék a kezelőt, megadva azt is, hogy milyen paraméterről van szó; - az üzemeltető száiiára a berendezés minden lényeges pontjáról, az ott uralkodó viszonyokról az infor máció rendelkezésre álljon. Az irányító rendszer fő egységei a következők: a./ Vezénylőpult. Innen történik minden,a berendezés biz tonságos üzeme szempontjából lényeges berendezéselem működtetése. Itt ellenőrizhető a berendezéselemek, gépek üzemállapota,a biztonságos üzem szempontjából lényeges paraméterek pillanatnyi értéke. A pulton látható továbbá valamennyi biztonságvédelmi és fi gyelmeztető jelzés. b./ Folyamatábra sémakerete az ellenőrző műszerekkel. Ez az egység tartalmazza a berendezés folyamatáb rájában elhelyezve mindazon - kisebb jelentőségű műszereket, amelyek értéke a vezénylőpulton nincs megjelenítve, de az üzemvitel szempontjából fon tosak .
- 31 -
с / Biztonságvédelem központi egysége. Ennek az egységnek a feladata a berendezést megóvni a károsodástól és az üzemvitelt megkönnyíteni. A fenti három egységet magába foglaló vezénylőterem kia lakítását mutatja a t.sz. kép, mig az irányító rendszer fel építését a 13. ábrán található sémán ábrázoltuk. Az irányító rendszer érzékelőinek diszpozíciója ugyanakkor a 2. ábra primer köri kapcsolási rajzán található. A továbbiakban célszerű részletesen megvizsgálni a biz tonságvédelmi és figyelmeztető rendszer funkcióit. A biz tonságvédelmi rendszer minden körülmények kőzött megvédi a berendezést a károsodástól, ha a berendezés mentes a konstrukciós, anyag, gyártási és egyéb hibáktól. Az utóbbiak ból adódó problémák szokásos megoldási módja, amelyet mi is választottunk, a berendezésnek jól definiált menetrend szerinti próbaüzemeltetése, amely hivatott felderíteni a fenti típusú rejtett hibákat. A berendezés baleseti üzemzavara a csövek, vagy más egy ségek törésével azenositható, amely a nyomás nem megenge dett értékre történő emelkedéséből származhat. Ennek oka az elégtelen hűtés, vagy a túlzott fűtés lehet. Ennek meg felelően biztonságvédelmi funkciót látnak el mind a pri mer, mind a szekunder forgalom értékei /elégtelen hűtés/ és biztonságvédelmi funkciót látnak el minden fűthető edényben elhelyezett hőmérsékletmérők is /túlzott fűtés/. A berendezés legmagasabb nyomású pontján elhelyezett ér zékelők, valamint a rendszernyomás érzékelői értelemsze rűen ugyancsak ide kerültek.Biztonságvédelmi funkciója van továbbá annak a kitüntetett folyadékszint értéknek, amely a rendszernek hűtőközeggel történő feltöltöttségét garantálja. Hasonló funkciót lát el & szekunder hűtőkör
e и О)
О,
О)
х >о ' l-t •я- >,
с
\C1J N О)
:>
-
33
-
Ioncserélő forgolofF Szekunder forgalom
—-»Adagoló szivattyú -»Szekunder szivattyú -•Primer szivattyú 1-2 -»Generátor H l -»Egyenirányító H l . -»Primer forgolom
Prím forg
Táguló tar tály szint Gőz forgatom Héroszok nyomós Fbldzórlat
Kiégés
Kilépő hőmérséklet
Trofó I
Hömérs. szív «lőtt
Trafó I I
Belépő hömérs
Hütömü
. Vizszintes höcs. ki hőm Függ höcs kilépő hőm
Szivlolaj Szív I olaj
Göigen hömérs.
Szív I hűtés
Ioncserélő hömérs
Gozgener szint Fűlött m sz J * p szint 16000
Szék hűtővíz kilépő hÖm Szek.hütőv belépő hőm
Szivoltyú I kilépő Szivattyú I *P
„Előmelegítő «hőm.
Izotermikus szint
13. ábra Az irányító rendszer blokkvázlata
kilépő hőmérséklete, amely hivatott a hütőmü műanyag cse pegtető betétjeit megvédeni a károsodástól. A 20 bemenetű biztonságvédelmi rendszer egy kimenettel rendelkezik, a veszélyhelyzet megszűntetése ugyanis minden esetben ugyanazon beavatkozással}mégpedig a fűtés kikapcso lásával érhető el. Az NVH berendezésnél még két más tipusu védelemről is kell gondoskodni, amelyek egyébként ugyanarra a biztonságvé delmi kimenetre dolgoznak. Az egyik a földzárlatvédelem. Mivel földfüggetlen egyen áramú fűtésről van szó, földzárlat esetén meg kell szün tetni a fűtést és ezt követően a zárlatoc, mert második zárlat a fűtőtest olyan gyors károsodását idézi elő, amelyet a többi védelmi funkcióval nem lehet megakadályoz ni. A másik a kiégésvédelem. Vizhütésü rendszerben magas hóterhelések esetén hőátadási krizis jön létre és a hőátadó felület rendszerint elég. Következésképpen az NVH berendezésben minden olyan fűtőtest, amelyre a kri tikus hőterhelés, vagy annál nagyobb adható, /tehát min den mérőszakasz/ kiégésvédelemmel van ellátva. Mindazon esetekben, amikor valamely berendezéselem ká rosodás nélküli működése csak előirt feltételek mellett lehetséges, reteszelő áramkörök gondoskodnak arról, hogy az üzemvitel csak a feltételek teljesülése után legyen lehetséges. Ennek egyik példáját a keringető szivattyúk segédüzeme /csapágyolajozás, csapágy- és tömszelence hűtés/ szolgáltatja, amelynek hiánya esetén a szivattyúk nem indulnak, illetve az üzemben levő szivattyúk leállnak,
- 35 -
ha a feltételek bármelyike nem teljesül. Minden lényeges Üzemviteli müsrer tagja a figyelmezte tő rendszernek, amely a névleges értektől való /beállitható/ eltérés esetén figyelmezteti a kezelőt.
10./ összefoglalás Az előzőekben röviden ismertetett termohidraulikai kisérleti berendezést /NVH/ 1975 április 22-én Uzembehelyeztük.Az üzembehelyezés óta eltelt időszakban a beren dezés átlagosan évi 800 órában megbízhatóan üzemel. Kez deti nehézségek általában a kísérleti technikával kapcso latosan jelentkeztek. Ezek közül a legtöbb problémát a vi szonylag magas tápfeszültséggel együttjáró fokozott elek trolízis okozta. Az elektrolizis elfogadható szintre tör* ténő csökkentését végül is az alkalmazott anyagok gondos megválasztásával és csekély mértékű konstrukciós módosí tással sikerült elérni.
Jól vizsgázott a berendezés biztonsági szempontból is. Az üzemi tapasztalatok azt mutatják, hogy a kialakított biztonságvédelmi és figyelmeztető rendszer minden körül mények között képes a berendezést megvédeni a károsodás tól. Ugyancsak megfelelőnek bizonyult az üzemviteli uta sítás, ami a személyzet és a berendezés biztonságát egy idejűleg hivatott védeni. A II. rész a "méréscélu" műszerezéssel és adatgyűjtéssel foglalkozik.
Kiadja a Központi Fizikai Kutató Intézet Felelő* kiadót Szabó Ferenc Szakmai lektort Perneczky László Példányszám« ISO Törzsszámi 1977-1278 Készült а КГК1 sokszorosító üzemében Budapest, 1978. január hó
