energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2021-14-2-115-123energsecurity-758Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSРазработка дроссельно-увлажнительного устройства для атомной энергетической установки ледокола ЛК-60Development of a throttle and dampening device for the nuclear power plant of icebreaker LK-60СухоруковаЕ. А.SukhorukovaE. A.

Атаманская ул., д. 3/6, 191167, Санкт-Петербург

3/6, Atamanskaya Str., Saint-Petersburg, 191167

КолпаковС. П.KolpakovS. P.

Атаманская ул., д. 3/6, 191167, Санкт-Петербург

3/6, Atamanskaya Str., Saint-Petersburg, 191167

KolpakovSP@ckti.ruОткрытое акционерное общество «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И. И. Ползунова (ОАО «НПО ЦКТИ»)РоссияJoint Stock Company “I. I. Polzunov Scientific and Development Association on Research and Design of Power Equipment” (JSC “NPO CKTI”)Russian Federation202127072021142115123Copyright © Сухорукова Е.А., Колпаков С.П., 20212021Сухорукова Е.А., Колпаков С.П.Sukhorukova E.A., Kolpakov S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/758

При разработке конструкций смешивающих теплообменных аппаратов, особое внимание уделяется обеспечению надежности внутрикорпусных устройств, подверженных эрозионному износу при попадании капельной влаги и температурным напряжениям.ОАО «НПО ЦКТИ», имея многолетний опыт в области разработки теплообменных аппаратов контактного типа, принимало непосредственное участие в проектировании отдельного оборудования энергетической установки для ледокола ЛК-60, в том числе дроссельно-увлажнительного устройства (ДУУ).Приводится описание функционального назначения ДУУ в составе атомной энергетической установки ЛК-60, принцип работы и существенные отличия новой конструкции от ранее применявшихся. Отмечено, что если в предыдущих проектах ДУУ включало четыре колонки, соединенные попарно, то на ЛК-60 предусмотрено две колонки, расположенные сверху конденсатора. ДУУ для ЛК-60 рассчитан на прием 132,5 т/ч пара более высоких параметров, чем конструкции предыдущего поколения, рассчитанные на прием около 50 т/ч пара.Приведены основные технические решения при разработке конструкции ДУУ. Конструктивно предусмотрен доступ к дросселирующим решеткам для диагностики и их замены в случае необходимости, что обеспечивает высокую степень ремонтопригодности и надежности устройства. Перфорация решеток, расположенных последовательно по ходу движения потока пара, выполнена таким образом, чтобы отверстия предыдущей решетки по возможности не располагались напротив отверстий последующей решетки. Расстояние между дросселирующими решетками принималось из условий обеспечения расчетного протекания процесса дросселирования пара.Приведены результаты теплового и гидравлического расчетов ДУУ. Расчет состоит из двух основных частей. Первая часть включает тепловой и гидравлический расчеты с определением степени перфорации решеток, распределения температуры и давления пара по сечениям ДУУ и т. д. Вторая часть содержит расчет форсунок для впрыска охлаждающего конденсата.В процессе конструкторских проработок для всех вариантов ДУУ и отдельных деталей выполнены расчеты на прочность. Кроме того, форсунки прошли полный цикл испытаний (определение расходных характеристик, качества распыла воды) в соответствии с программой испытаний.

In the course of developing designs for mixing heat exchangers that operate on the principle of throttling the working medium on perforated grids, special attention is paid to ensuring the reliability of structures subject to erosive wear when subjected to dripping moisture and temperature stresses.JSC “NPO CKTI” has years of experience in the development of contact-type heat exchangers and was directly involved in the design of separate power plant equipment for LK-60, including a throttle and dampening device (TDD).It provides a description of the functional purpose of the TDD as part of the LK-60 nuclear power plant, the principle of operation and significant differences of the new design from those previously used. It is noted that while in previous designs the TDD included four columns connected in pairs, on LK-60 there are two columns located on top of the condenser. The TDD for LK-60 is designed to receive 132.5 t / h of steam of higher parameters than the previous generation designs intended to receive about 50 t / h of steam.The main technical solutions in the development of the design of the TDD are presented. The design provides access to the throttling lattices for diagnostics and their replacement if necessary which ensures a high degree of maintainability and reliability of the device. Perforation of the lattices arranged in series in the direction of the steam flow is made in such a way that the openings of the previous lattice, if possible, are not located opposite the openings of the subsequent lattice. The distance between the throttling lattices was taken from the conditions for ensuring the design course of the steam throttling process.Results are given of thermal and hydraulic calculations of the TDD. The calculation consists of two main parts. The first part includes thermal and hydraulic calculations with the determination of the degree of perforation of the lattices, the distribution of temperature and vapor pressure over the cross-sections of the TDD, etc. The second part contains the calculation of the cooling condensate injection nozzles.In the course of design studies, strength calculations were performed for all versions of TDD and individual parts. In addition, the nozzles underwent a full test cycle (determination of flow characteristics, water spray quality) in accordance with the test program.

смешивающий теплообменникдроссельно-увлажнительное устройствонадежностьразработка конструкциитепло-гидравлический расчетmixing heat exchangerthrottle and dampening devicereliabilitydesign developmentheat-hydraulic calculationReferencesСухорукова Е. А. Повышение надежности турбоустановок ТЭС и АЭС, в системе регенерации которых используются подогреватели смешивающего типа / Е. А. Сухорукова, Т. Г. Синцова, Е. К. Николаенкова, С. П. Колпаков // Надежность и безопасность энергетики 2020; 13(1): 35–40.Sukhorukova E. A. Improving the reliability of turbine units of TPPs and NPPs in the regeneration system of which mixing heaters are used / E. A. Sukhorukova, Т. G. Sincova, E. K. Nikolaenkova, S. P. Kolpakov // Safety and Reliability of Power Industry 2020; 13(1): 35–40.Готовский М. А. Актуальные проблемы систем регенерации паротурбинных установок. Конструкторские и научные проблемы совершенствования систем регенерации питательной воды и результаты их решения: монография / М. А. Готовский, Ю. Г. Сухоруков. LАР Lambert Academic Publishing 2017;: 239.Gotovsky M. A., Sukhorukov Yu.G. Actual problems of steam turbine plant regeneration systems. Design and scientific problems of improving feedwater regeneration systems and the results of their solution. Lap Lambert Academic Publishing. 2015;: 239.Ермолов В. Ф. Бездеаэраторные тепловые схемы / В. Ф. Ермолов, Н. Н. Трифонов, Ю. Г. Сухоруков // Машиностроение. Энциклопедия в 40 т. Т. IV-19 Турбинные установки. – М.: Машиностроение 2016;: 165–174.Ermolov V. F. Deaeration-free thermal circuits / V. F. Ermolov, N. N. Trifonov, Yu. G. Sukhorukov // Mechanical Engineering. Encyclopedia in 40 t. T. IV-19 Turbine units. – M.: Mechanical Engineering, 2015;: 165–174.Ледуховский Г. В. Исследование технологических процессов атмосферной деаэрации воды / Г. В. Ледуховский, В. Н. Виноградов, С. Д. Горшенин, А. А. Коротков / под общ. ред. Г. В. Ледуховского; ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина» 2016;: 420.Ledukhovsky G. V. Research of technological processes of atmospheric deaeration of water / G. V. Ledukhovsky, V. N. Vinogradov, S. D. Gorshenin, A. A. Korotkov / under the total. ed. G.V. Ledukhovsky; FGBOUVO "Ivanovo state. energetic. un-t them. IN AND. Lenin." 2016;: 420.Есин С. Б. Исследование бездеаэраторной тепловой схемы и ее оборудования при переменных режимах работы энергоблока / С. Б. Есин, Н. Н. Трифонов, Ю. Г. Сухоруков, П. В. Егоров // 2 Всероссийская спец. науч.-практическая конференция молодых специалистов «Современные технологии в энергетике»: – М.: 2018;: 107–112.Yesin S. B. Investigation of a deaeration-free thermal circuit and its equipment under variable operating conditions of a power unit / S. B. Yesin, N. N. Trifonov, Yu. G. Sukhorukov, P. V. Egorov // 2 All-Russian special. scientific and practical conference of young specialists (with international participation) "Modern technologies in the energy sector": Sat. reports. – M.: 2018;: 107–112.Янышев Д. С. Сеточные модели для решения инженерных теплофизических задач в среде ANSIS / Д. С. Янышев, Л. В. Быков, А. М. Молчанов. – М.: Изд-во Ленанд 2018;: 264.Yanyshev D. S. Grid models for solving engineering thermophysical problems in the ANSIS environment / D. S. Yanyshev, L. V. Bykov, A. M. Molchanov. – M .: Publishing house Lenand 2018;: 264.Готовский М. А. Теплообмен в технологических установках / М. А. Готовский, В. А. Суслов. –СПб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2017;: 420.Gotovsky M. A. Heat exchange in technological installations / M. A. Gotovsky, V. A. Suslov. – SPb.: Publishing house of the Polytechnic University 2017;: 420.Гогонин, И.И. Теплообмен при пузырьковом кипении / И.И. Гогонин. – Новосибирск;: СО РАН 2018;: 227.Gogonin I. I. Heat exchange at bubble boiling / I. I. Gogonin. – Novosibirsk;: SB RAS 2018;: 227.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.