Ротор иасоса представлиет собой жесткую комбинацию из вала, рабочего колеса насоса и ротора электродвигателя. Ротор насоса имеет два подшипника: нижний - опорный и верхний - опорио-упориый, принимающий поперечные и осевые силы, обусловленные весом и гидродинамической неуравновешенностью рабочего колеса.

Рис. 4.55. Нас агрегат ЦЭН-310

Теплообменник, насос и вентилятор системы охлаждения ГЦН крепятся на корпусе электродвигателя.

Массивная перегородка 4, сопряженная с гибкой мембраной, воспринимающей тепловые деформации при разогреве агрегата, разделяет пространство, занимаемое агрегатом иа две зоны: обслуживаемую и необслуживаемую. Эти зоны разделены перекрытием большой толщиш*. гарантирующим радиационную безопасность обслуживаемой зоны,

Опорная конструкция 5 сборная, выполненная нз толстостенных стальных труб и проката. С целью компенсации тепловых деформаций присоединенных к насосу трубопроводов опорнан конструкция располагается иа Катковых опорах, допускающих горизонтальное перемещение агрегата.

Герметичные ГЦН для подачи жидкого натрия, употребляемого в качестве теплоносителя на некоторых АЭС, конструктивно близки к описанному.

В процессе развития АЭС мощность реактора увеличилась от 210 до 1000 МВт и соответственно возросла подача ГЦН от 6000 м/ч для реактора ВВЭР-210 до 19 000 м/ч для реактора ВВЭР-1000. Прн этом изменилось и сопротивление главного циркуляционного контура реактора от 0,6 до 0,8 МПа и более. Для таких рабочих условий применение герметичных ГЦН затруднительно и экономически невыгодно вследствие низкого значения их КПД. Поэтому возникла проблема создания ГЦИ с контролируемой протечкой через концевые уплотнения вала и возвратом этой протечки в контур циркуляции; ГЦН такого типа могут иметь приводной двигатель обычной конструкции - электрический или тепловой.

Особо ответственной частью конструкции таких насосов являются концевые уплотнения. Это механические щелевые уплотнения с подачей запирающей нерадноактивной воды извне от специального источника с необходимым избыточным давлением.

Насосы с механическим уплотнением и контролируемой протечкой имеют КПД на 10-15 % выше, чем герметичные иасосы прн давлении до 1 МПа. Они выполняютси одноступенчатыми, консольными, с вертикальным расположением вала. Стоимость таких насосов почти в 2 раза ниже, чем герметичных.

Протечки ГЦН этого типа при нормально работающем уплотнении составляют несколько десятков кубических сантиметров в час, что пред- ставляет очень малую долю подачи иасоса.

Типичным образцом бессальниковых насосов с контролируемой протечкой являются ГЦН марки ЦЭН-7, показавшие моторесурс более 20 ООО ч. На основе эксплуатационного опыта с этими насосами разработана их модернизированная конструкция ЦЭН-8. показанная в продольном разрезе на рис. 4.56. Это центробежный, одноступенчатый вертикальный насос с рабочим колесом одностороннего входа, предназначенный для применения в АЭС с реакторами типа РБМК. Рабочие параметры насоса:

Подача, м/ч..................До Ю ООО

Температура воды, К............... 543

Давление всасывания, МПа........... 7,0

Мощность на горячей воде, кВт.......... . До 4800

Mac/ID из подшипника и пяты

Нагнетете

ВсасыВание

Рис. 4.56. Насосный агрегат ЦЭН-8

Корпус 1 насоса выполнен из теплостойкой стали; внутренняя поверхность его покрыта антикоррозионной наплавкой.

Всасывающая полость иасоса образована стальным коифузором 2 и промежуточным конусом 3 с уплотнительиыми кольцами, обеспечиваю-

щнми надежную компенсацию разности тепловых деформаций корпуса я блока внутрикорпусных деталей 4-6.

Проточная полость насоса образована входной воронкой и межло-пастными каналами рабочего колеса, передним и задним покрывающими дисками н лопастным направляющим аппаратом. Все эти детали выполняются нз специальных сталей высокой прочности, стойких против коррозии при подаче насосом радиоактивной воды.

В конструкции насоса применен известный способ уравновешивания осевой силы соединением заколесной пазухи со всасйвающей полостью-насоса прн помощи обводной трубы (см. § 3.9). Необходимое при этом уплотняющее устройство осуществлено сменными кольцами} одно кольцо крепится к задней поверхности рабочего колеса насоса, другое - к детали 6. Уплотнение необходимо для уменьшения утечки воды через заднюю пазуху на сторону всасывания.

Рабочее колесо крепится на валу закладными шпонками и торцовыми шпильками; для улучшения гидродинамических условий иа входе- снабжено обтекателем (коком).

Корпус 1 насоса сверху закрывается крышкой 7, к которой приварена конструктивная втулка 8, служащая для размещения вспомогательных элементов: подшипника, охладителя, торцовых уплотнений и пр.

Насос имеет два подшипника. Нижний подшипник 9 - гидростатического типа, скользящего трения.

Подшипник смазывается водой, подаваемой через мультигидроцик-лоны из напорного патрубка насоса или нз общестацноиарного коллектора ГЦН. Последнее предпочтительнее, потому что при обесточивании электродвигателя ГЦН со значительным выбегом агрегата подшипник не остается без смазкн. Слив смазывающей воды из подшипника-во всасывающий патрубок ГЦН.

Верхняя опора насоса - подшипник и подпятник - скомбинированы в общем конструктивном блоке. Подшипникскользящего трения с втулкой, жестко закрепленной на валу; подпятник состоит из дисковой пяты to и верхнего и нижнего сегментных упорных устройств, обеспечивающих необходимую фиксацию ротора насоса в осевом направлении. Система смазки подшипника и подпятника циркуляционнан, с принудительным движением масла с помощью насосов через маслоохладители и свободным сливом в циркуляционный бак.

Уплотиительное устройство насоса ЦЭН-8 состоит из двух торцовых контактных уплотнений. Запирающая вода нодводится от специальной системы в полость между ступенями торцовых уплотнений под давлением более высоким, чем в контуре циркуляции реактора. Абсолютная герметичность стыков контактных колец торцового уплотнения недостижима, поэтому малое количество запирающей воды будет проходить через контурную> - нижнюю ступень уплотнения и присоединяться к радиоактивной воде контура циркуляции. Некоторая часть запираю-

шей воды проходит через атмосферную - верхнюю ступень уплотнения ii сливается в специальную емкость.

При качественных изготовлении и монтаже конструкции выход наружу радиоактивной воды контура исключен полностью, а протечки через атмосферную ступень уплотнения легко контролируются как по количеству, так и по радиоактивности.

Контактные кольца уплотнения выполнены нз силицированного графита - материала весьма износостойкого н обладающего малым, коэффициентом трения.

Экономичность описанного двухступенчатого торцового уплотнения насоса ЦЭН-8 очень высокая: расход запирающей воды составляет не i лее 50 л/ч, что существенно отражается на стоимости системы питания уплотнения.

Тепловой режим ГЦН весьма напряжен вследствие подачи ими волы с высокой температурой (до 600 К). Поэтому в ЦЭН-8 вмонтированы два охладителя 12 и 13, питаемые холодной водой от специальной спгтемы. Охладитель 12 служит для снятия теплового потока, распространяющегося по валу от насоса вверх, в область уплотнений- и верхнего подшипника. Охладитель 13 охватывает зону расположения уплотнения и предназначен для поддержания его температуры в допустимых пределах.

Валы насоса и двигателя соединены механической муфтой 14 специальной конструкции, допускаюшей независимые осевые перемещения концов валов.

Характерной особенностью агрегата является расположение на ни/кнем конце вала электродвигателя тяжелого маховика, существенно увеличивающего маховой момент агрегата. Это требуется по следующим соображениям. Прн аварийном обесточивании электродвигателя ГЦН частота вращения ротора агрегата, вращающегося по инерции, падает, и тем быстрее, чем меньше масса ротора. При этом уменьшается подача ГЦН н соответственно количество теплоты, отводимой теплоносителем из активной зоны реактора. Однако процесс выделения теплоты в активной зоне реактора в течение некоторого времени, до сработки аварийной защиты, остается неизменным. Следовательно, стационарный тепловой процесс реактора нарушается. В результате температура н давление теплоносителя в активной зоне реактора быстро возрастают, обусловливая аварийную ситуацию. Установка маховика на валу агрегата, увеличивая время выбега ротора насоса до значения большего, чем время сработки аварийной защиты реактора, позволяет избежать указанной аиарийной ситуации.

Наиболее крупным ГЦН с контролируемыми протечками является насос ГЦН-20000-100, предназначенный для работы на АЭС с реакторами ВВЭР-1000.

Номинальные параметры этого насоса: