Experimental facility for the study of the processes in mixing low-pressure heaters of K-1000-60/3000 turbines

Abstract

Nowadays, the development of nuclear energy is determined by solving the set of scientific and technical problems that provides reliable, safe and sustainable work of the operated and designed NPPs. At the same time different accident conditions and likelihood (probability) of variant equipment operating failures are analyzed. Obtained operating experience of the mixing low-pressure heaters (LPH) at thermal power plants (TPP) and NPPs shows that pulsations occur in some operation regimes of LPH turbine which lead to inner element destructions of LPH and pipeline malfunctions. These circumstances negatively affect operation of equipment that locates after LPH in condensate-supply tract. Consequently, unit capacity factor and economic indicators descend since troubleshooting for LPH mechanisms require some time and material resources. This work presents the experimental facility design and description of main design features of the facility components. The stand was designed to study the processes that lead to the vibration appearance in mixing LPH in condensate-supply tract of K-1000-60/3000 turbines. The main task of scale modeling is the need to observe equivalent conditions of the thermal-hydraulic processes behavior in the model in relation to full-scale equipment. To solve this problem using ANSYS code a preliminary simulation of hydraulic processes occurring in the experimental facility was performed. This allowed to determine in advance certain design features in the design of given facility. The results of experimental studies of the developed facility should allow to develop measures for reduction or complete elimination of vibrations in mixing LPH, as well as to validate computer programs for design analysis of stationary and non-stationary thermal-hydraulic processes in the specified equipment and designed measures testing.

Розвиток атомної енергетики сьогодні визначається рішенням комплексу науково-технічних проблем, що забезпечують надійність та безпеку діючих та проектованих АЕС. При цьому аналізуються різні аварійні ситуації, можливість (ймовірність) найрізноманітніших відмов у роботі обладнання. Досвід експлуатації змішувальних підігрівачів низького тиску (ПНТ) на ТЕС та АЕС показує, що на деяких режимах роботи турбоустановки в ПНТ-2 виникають пульсації, що призводить до руйнування внутрішніх елементів ПНТ-2 та порушенню в роботі трубопроводів обв'язки. В свою чергу, це негативно відображається на роботі обладнання яке знаходиться за ПНТ-2, по ходу руху конденсатно-живильного тракту. На відновлення цих порушень в конструкції ПНТ витрачається певний час та матеріальні ресурси, знижується коефіцієнт використання встановленої потужності блоку та економічні показники. У доповіді представлено проект конструкції лабораторного стенду та опис основних конструктивних особливостей його компонентів. Стенд розроблений з метою вивчення процесів, що призводять до появи вібрацій у змішувальних підігрівачах низького тиску конденсатно-живильного тракту турбоустановок К-1000-60/3000. Основним завданням, при «масштабному» моделюванні, є необхідність дотримання еквівалентних умов протікання тепло-гідравлічних процесів у моделі по відношенню до натурного обладнання. Для вирішення даного завдання, засобами коду ANSYS, було виконано попереднє розрахункове моделювання гідравлічних процесів, що відбуваються в стенді. Це дозволило заздалегідь визначити певні конструктивні особливості при проектуванні зазначеного стенду. Результати експериментальних досліджень, розробленого стенда, мають дозволити розробити заходи щодо зниження рівня або цілковитого усунення вібрацій у змішувальних ПНТ, а також провести валідацію розрахункових комп'ютерних програм з розрахункового аналізу стаціонарних і нестаціонарних тепло-гідравлічних процесів в зазначеному обладнанні та апробації розроблених заходів.