Проектные решения РУ ВВЭР-1500

5-я Международная научно-техническая
конференция «Обеспечение безопасности
АЭС с ВВЭР»
29 мая - 01 июня 2007 г.
г.Подольск,
ФГУП ОКБ “ГИДРОПРЕСС”
Усовершенствованная
сепарационная система
ПГВ-1500
Авторы: Н.Б. Трунов, В.В. Сотсков, А.Г. Агеев,
Р.В. Васильева, Ю.Д. Левченко
2007
Разрабатываемые проекты
парогенераторов
В плане реализации стратегии развития атомной
энергетики России на период 2020-2025 годов в
ОКБ "Гидропресс" разрабатываются проекты
усовершенствованных РУ типа ВВЭР-1000 для
серийных блоков АЭС (АС-2006, АС-2009), а
также для АЭС с ВВЭР-1500 (1600), как
продолжение ряда РУ ВВЭР, с учетом
эволюционного
принципа
и
унификации
конструкторских
решений,
достигнутых
к
настоящему времени.
2
Элементы сепарационной
схемы ПГ
ППДЛ
ПДЛ
3
Особенности парогенератора
ПГВ-1500
9
6
9
Отбор пара из ПГ производится через 2 патрубка поз.9
(вместо 10 патрубков у ПГВ-1000М).
4
Направления совершенствования
сепарационной системы ПГВ-1500
 Применение ПДЛ с переменной перфорацией для
снижения
остаточной
неравномерности
паровой
нагрузки зеркала испарения.
 Оптимизация
опорных
конструкций
ПДЛ
для
обеспечения свободного перетока пароводяной смеси
под ПДЛ.
 Применение ППДЛ с переменной перфорацией для
уменьшения неравномерности отвода пара из ПГ.
5
Сравнение неравномерности паровой
нагрузки парогенераторов
Скорость пара, генерируемого ПГВ-1000 ПГВ-1000МКП ПГВ-1500
теплообменным пучком, м/с
В районе «горячего» коллектора
0,76
0,84
1,2
В районе «холодного»
коллектора
0,12
0,11
0,07
6
Гидродинамика двухфазного потока между
горизонтальной пластиной ПДЛ и трубным пучком
в связи со значительной неравномерностью
тепловыделений по его длине отличается
значительной сложностью и не может быть
рассчитана с помощью известных кодов.
Поэтому для обеспечения выравнивания нагрузки
зеркала испарения предложена приближенная
методика расчета переменной перфорации ПДЛ
горизонтального парогенератора.
7
Алгоритм расчета переменной перфорации ПДЛ
Разделение
ПДЛ на
расчетные
зоны
Расчет параметров для зоны с наибольшой нагрузкой зеркала испарения
Расчет параметров для остальных зон
Расход пара, перетекающий в остальные зоны
Площадь листов ПДЛ
Степень перфорации остальных зон и КГС
Общий расход пара
Перепад статического давления для каждой зоны
Средняя скорость пара
Заданный расход пара
Гидравлическое сопротивление отверстий для каждой зоны
Излишек пара
Разность статического давления между зоной с наибольшей
нагрузкой зеркала испарения и остальными зонами
КГС
Степень перфорации ПДЛ
Площадь отверстий ПДЛ
Скорость пара в отверстиях
Гидравлическое
сопротивление отверстий
Гидравлическое сопротивление под ПДЛ
Сравнение разности статического давления и
гидравлического сопротивления под ПДЛ
При разности менее
25% - расчет
окончен
При разности более 25% повторение расчета при новых
значениях степени перфорации
8
Основные результаты расчета
переменной перфорации ПДЛ ПГВ-1500
Зона №3 (степень перфорации = 9%)
Зона №1 (степень перфорации = 5%)
Номер типоразмера пластины ПДЛ
Зона №4 (степень перфорации = 6,5%)
Зона с наибольшей нагрузкой зеркала испарения
ГК
ХК
Зона №2 (степень перфорации = 7%)
9
Основные результаты расчетного обоснования
системы отвода пара из парогенератора
ПГВ-1500 двумя патрубками
,м
0,4
1
0,3
2
0,2
0,1
0
0
1
2
3
4
5
6
Профили расчетной
щели по длине
пароприемного
дырчатого листа
ПГВ-1500,
рассчитанные по
инженерным
методикам
1 – расчет по методике
Майзеля
2 – расчет по методике
расчета
коллекторных
систем
промышленных
аппаратов
10
Экспериментальное исследование
пароприемного дырчатого листа ПГВ-1500
Экспериментальные исследования проводились в ГНЦ РФ - ФЭИ
на аэродинамической модели, имеющей линейный масштаб М1:5.
11
Этапы экспериментального исследования
Исследования проводились в два этапа:
 при неравномерной паровой нагрузке зеркала
испарения, которая имеет место в существующих
парогенераторах с ПДЛ, имеющих равномерную
перфорацию;
 при равномерной паровой нагрузке зеркала испарения,
которая является предельным случаем выравнивания
нагрузки за счет использования ПДЛ с переменной
перфорацией.
12
Результаты исследования при неравномерной
паровой нагрузке зеркала испарения
0,09
9
8
0,08
 ППДЛ,
%
9
8
7
7
0,07
6

6
0,06
3
0,03
4
"горячая"
сторона ПГВ
3
2
2
0,02
1
0,01
5
оси выходных патрубков
5
0,05
4
0,04
 ППДЛ, %
перфорация ППДЛ
5
10
15
ni
1
"холодная"
сторона ПГВ
20
участок ППДЛ
Номер участка ППДЛ
Опытный профиль перфорации по
длине ППДЛ при неравномерной
паровой нагрузке зеркала
испарения
0
25
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Номер участка ППДЛ
Гистограмма перфорации, постоянной
на площади отдельных листов
натурного ППДЛ для случая неравномерной паровой нагрузке зеркала
испарения
13
Результаты исследования при равномерной
паровой нагрузке зеркала испарения
7
ППДЛ, %
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
0
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25
Номер участка ППДЛ
Опытный профиль перфорации по длине
ППДЛ при равномерной паровой
нагрузке зеркала испарения
 ППДЛ, %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Номер участка ППДЛ
Гистограмма перфорации, постоянной на
площади отдельных листов натурного ППДЛ
для случая равномерной паровой нагрузке
зеркала испарения
14
Сравнение гистограмм перфорации натурного
ППДЛ
Оси пароотводящих патрубков
ППДЛ,% 15
Гистограммы
перфорации
натурного
ППДЛ,
полученные
расчетным и
экспериментальным
способами.
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Номер участка ППДЛ
–
–
–
–
расчет по методике [7];
расчет по методике [2];
эксперимент при неравномерной паровой нагрузке;
эксперимент при равномерной паровой нагрузке.
15
Результаты сравнения расчетных и
экспериментальных данных
 Максимальные и средние значения перфорации ППДЛ, полученные
расчетным путем, а также их отношение, выше, чем аналогичные значения
перфорации ПДЛ, полученные в результате эксперимента:
- 7,9% - расчетная средняя степень перфорации;
- 5,3% - экспериментальная средняя степень перфорации.
 Величина гидравлического сопротивления парового тракта, полученная
расчетным способом – 0,012 МПа, несколько меньше аналогичной
экспериментально полученной величины – 0,016 МПа, что объясняется
более высокой расчетной средней степенью перфорации ППДЛ.
 Для сепарационной системы ПГВ-1500 целесообразно использовать ППДЛ с
оптимальным профилем перфорации, полученным экспериментальным
путем, с одновременным обеспечением равномерной паровой нагрузки
зеркала испарения с помощью ПДЛ с переменной перфорацией.
 С целью уменьшения гидравлического сопротивления ППДЛ парогенератора
целесообразно выполнить перфорацию вертикальной стенки его
сепарационного устройства.
16
Заключение
 Предложено решение по выравниванию паровой нагрузки на
зеркале
испарения
путем
применения
переменной
перфорации ПДЛ, рассчитываемой с помощью разработанной
приближенной методики расчета. Для подтверждения
результатов расчетов необходимо проведение испытаний на
стенде.
 Проведены расчетные и экспериментальные исследования по
оптимизации перфорации ППДЛ, позволяющие улучшить
сепарационные характеристики ПГ и снизить гидравлическое
сопротивление ПГ по второму контуру.
 Окончательную
проверку
эффективности
усовершенствованной сепарационной системы ПГВ-1500 по
обеспечению проектной величины влажности пара при разных
режимах работы необходимо выполнить при сепарационных
испытаниях натурного парогенератора.
17