Пусконаладочный контроль характеристик термомеханической нагруженности элементов оборудования РУ В-428 при вводе в эксплуатацию энергоблока №1 AЭС «Тяньвань»

В.У. Хайретдинов; С.В. Мамонтов; А.А. Воропаев;

П.С. Игнатьев

ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС»

5-я международная научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР»

 29 мая – 1 июня 2007 г.

г. Подольск, ФГУП ОКБ "ГИДРОПРЕСС"

Пусконаладочный контроль температур и напряжений элементов оборудования РУ:

входит в комплекс специальных пусконаладочных измерений (СПНИ);

выполняется на каждом энергоблоке с ВВЭР при вводе в эксплуатацию;

является завершающим этапом обоснования прочности.

Для РУ В-428 энергоблока 1 АЭС "Тяньвань" объем термо- и тензометрирования устанавливался проектной программой испытаний СПНИ и практически не отличался от базового состава пусконаладочных исследований серийной РУ В-320.

Состав и объем пусконаладочного контроля характеристик термомеханической нагруженности оборудования РУ В-428

1

2

3

45

6

7

8

9

Термометрирование

Элементы системы КД:

1 - патрубок впрыска в КД

2 - тр-д впрыска в КД

3 - соединительный тр-д КД

Элементы ГЦТ:

4 - патрубки подпитки I контура

5 - патрубки продувки I контура

Элементы САОЗ (пассивной части):

6 - трубопроводы САОЗ

Элементы ПГ:

7 - патрубки питательной воды (ПВ)

8 - патрубки аварийной ПВ

Тензометрирование

9 - узлы приварки ГК и ХК ПГ-4

Задачи пусконаладочного контроля характеристик термомеханической нагруженности оборудования РУ

получение информации о теплонапряженном состоянии элементов оборудования РУ в натурных условиях;

подтверждение соответствия фактических условий эксплуатации оборудования РУ проектным требованиям (критериям);

в случае выявления несоответствий требованиям проекта разработка рекомендаций по обеспечению приемлемых условий эксплуатации с последующей проверкой эффективности принятых мер;

анализ термомеханической нагруженности контролируемого оборудования во взаимосвязи с параметрами и режимами работы РУ в целом.

В случае выявления несоответствий требованиям проекта разрабатываемые рекомендации могут предписывать:

корректировку технологии проведения эксплуатационных режимов (с внесением изменений в ТРБЭ и ИЭ, в алгоритм работы СКУ блока);

настройку регуляторов блока;

конструктивные изменения оборудования или технологической схемы системы.

После реализации компенсирующих мероприятий выполняется экспериментальное подтверждение эффективности принятых мер.

В случае невозможности достижения успешных результатов испытаний при заданных проектных критериях требуется обоснование снижения консерватизма проектных критериев.

Этапы ввода в эксплуатацию в ходе которых выполняются измерения Предпусковые наладочные работы "А":

- ГИ и ЦП первого контура "А-2";

- горячая обкатка РУ "А-5"; Физический пуск реактора "В";

- загрузка топлива и испытания в подкритическом состоянии "В-1"

- пуск реактора (МКУ) и испытания на малой мощности "В-2"

Энергетический пуск и освоение проектной мощности "С":

- освоение мощности 50% Nном "С-1"

- освоение мощности 75% Nном "С-2"

- освоение мощности 100% Nном "С-3"

Основные режимы испытаний и измерений

разогрев РУ до температуры гидравлических испытаний; гидравлические испытания I и II контуров; разогрев РУ до температуры «горячего» состояния; пуск реактора, плановые изменения мощности и стационарная

работа блока на различных уровнях мощности: МКУ, 40%, 50%, 75% и 100% Nном;

расхолаживание РУ; отключение 4-х ГЦНА с переходом на ЕЦ; полное обесточивание блока; частичные изменения нагрузки ТГ; сброс электрической нагрузки ТГ до уровня СН; сброс нагрузки ТГ до холостого хода; закрытие стопорных клапанов ТГ; отключение-подключение ГЦНА в различных комбинациях; отключение-подключение ПЭН; отключение-подключение ПВД.

Результаты пусконаладочного контроля характеристик термомеханической нагруженности

Анализ результатов измерений показал, что, в основном, условия эксплуатации контролируемого оборудования соответствует требованиям проекта.

В некоторых режимах работы РУ были выявлены случаи несоответствия требованиям проекта в части температурных условий эксплуатации:- патрубков подпитки и продувки I контура;

- патрубка впрыска в КД;- патрубков питательной воды ПГ.

По результатам испытаний был выполнен анализ причин несоответствий, даны рекомендации по обеспечению приемлемых условий эксплуатации, а также экспериментально подтверждена эффективность принятых мер при повторных испытаниях.

Упрощенная технологическая схема системы подпитки-продувки I контура ТАЭС (KBA)

1 – регулирующий клапан КВА14АА201;

2(3) – регулирующий клапан КВА20(30)АА201;

14(15,16) – регулирующий клапан КВА14(15,16)АА201;

АА105 – арматура КВА10АА105;

АА110 – арматура КВА60АА110;

20, 30 – насос подпитки большой производительности;

51, 52, 53 – насос подпитки малой производительности

Основные режимы работы системы КВА:

В режиме разогрева первого контура;

В режиме «подпитки» (при работе блока на мощности);

В режиме дегазации и очистки теплоносителя при расхолаживании РУ;

В режимах борного регулирования

Патрубки подпитки первого контура

№ п/п

Выявленные несоответствия Предложения по устранению

1 При проведении ГИ I контура на прочность и плотность на этапе ХГО разность температур теплоносителя в ХН ГЦТ и подпиточной воды I контура составила ТПП=65оС и ТПП=60оС соответственно

(допускается ТПП30оС).

При ГИ дозаполнение I контура и подъем давления до 19,6 МПа производить насосами системы КВА малой производительности водой с температурой около 100оС из деаэратора этой системы (т.е. обеспечивать своевременный прогрев воды в деаэраторе).

Дальнейший подъем давления до 24,5 МПа производить насосом для ГИ с подачей воды из бака системы хранения борированой воды с температурой 70-75oС по линии впрыска в КД.

Патрубки подпитки первого контура

№ п/п

Выявленные несоответствия Предложения по устранению

2 На этапе ГО зафиксировано значительное количество термоциклов на патрубках подпитки I контура превышающих проектный критерий ( ΔТПП30°С).

Для обеспечения термоконтроля патрубков подпитки при эксплуатации предложено перенести штатную термопару (КВА60СТ002), установленную по проекту на выходе РТО, за узел врезки линии подмешивания теплоносителя от ХН ГЦТ (байпаса РТО).

Патрубки подпитки первого контура

№ п/п

Выявленные несоответствия Предложения по устранению

3 На этапе ГО при работе РУ в стационарном режиме (система КВА работает в режиме «подпитки») и открытом байпасе фильтров системы очистки теплоносителя (КВЕ) перепад температур на патрубках подпитки I контура составлял 45°С, что не обеспечивало проектных температурных условий патрубков подпитки (ТПП30оС) в данном режиме.

Необходимо ограничить расход по байпасу до расчетного значения 14-15 кг/с, путем установки на линии байпаса соответствующей дроссельной шайбы.

Кроме того, целесообразно увеличить расход по байпасу РТО.

Патрубки продувки первого контура

№ п/п

Выявленные несоответствия Предложения по устранению

4 На этапе ГО выявлены не предусмотренные проектом термоциклы на патрубках продувки I контура.

Термоциклы на патрубках продувки объясняются поступлением относительно холодной воды от насосов системы КВА по линии продувки обратным ходом через байпас РТО с арматурой (КВА10АА105) одновременно с подачей ее по линиям подпитки.

Необходимо ввести в ИЭ требование по закрытию арматуры КВА10АА105 байпаса РТО при отключении ГЦНА на обеих петлях, связанных с продувкой и открытию ее при включении одного (первого) из них.

Для автоматизации необходимо внести соответствующие изменения в алгоритмы работы СКУ блока.

Патрубки подпитки первого контура

№ п/п

Выявленные несоответствия Предложения по устранению

5 В режимах испытаний отключения 4-х ГЦНА с переходом на ЕЦ, полного обесточивания блока, отключение 4-х ГЦНА при "горячем" состоянии зафиксированы термоциклы на патрубках подпитки с разностью температур теплоносителя в ХН ГЦТ и подпиточной воды I контура ТПП=165оС, 105оС и 168оС (допускается ТПП30оС).

Для снижения нагруженности патрубков подпитки I контура при отключенных ГЦНА предложено обеспечить регулирование уровня в КД за счет дебаланса подпитки-продувки на фоне постоянной продувки I контура в автоматическом режиме, для чего необходимо внести соответствующие изменения в алгоритм работы СКУ блока.

Патрубки подпитки первого контура

№ п/п

Выявленные несоответствия Предложения по устранению

6 В режиме разогрева РУ до температуры «горячего» состояния при подключении ГЦНА к двум работающим (при TI =192оС) и к трем работающим (при TI =251оС) зафиксированы не предусмотренные проектом термоциклы на патрубках подпитки с размахом ΔТПП=62оС и ΔТПП=31оС.

В режиме разогрева РУ до параметров «горячего» состояние после проведения ГИ рекомендуется включение трех ГЦНА. Однако это не исключает термоциклы на патрубке подпитки при включении четвертого ГЦНА. Эту проблему можно решить, выполнив байпасы обратных клапанов трубопроводов системы КВА для их прогрева в режиме разогрева.

Стационарная работа РУ на параметрах «горячего» состояния (А-5). Изменение температуры патрубка подпитки I контура (до реконструкции)

1 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 2 – Т патрубка подпитки; 3 – Т подпиточной воды после РТО; 4 – Т продувочной воды после РТО; 5 – Т подпиточной воды перед РТО; 6 – Т продувочной воды после доохладителя; 7 – расход на очистку (в систему КВЕ); 8 – расход подпитки (от насосов подпитки)

Информация по реконструкции байпаса РТО и байпаса фильтров системы очистки

Элемент системы

Основные параметры До реконструкции

После реконструкции

Байпасныйтрубопровод РТО

Трубопровод, Dн S, мм 57 5,5 89 8

Дроссельная шайба, Dвн, мм

21,7 37,8

Байпасный трубопровод системы очистки

Трубопровод, Dн S, мм 133 14 133 14

Дроссельная шайба, Dвн, мм

- 41,3

Примечание. Dн, Dвн - соответственно наружный, условный и внутренний диаметр, S - толщина стенки

Стационарная работа РУ на параметрах «горячего» состояния (В-1). Изменение температуры патрубка подпитки I контура (после реконструкции)

1 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 2 – Т патрубка подпитки; 3 – Т подпиточной воды после РТО; 4 – Т продувочной воды после РТО; 5 – Т продувочной воды после доохладителя; 6 – Т подпиточной воды перед РТО; 7 – расход на очистку (в систему КВЕ); 8 – расход подпитки (от насосов подпитки)

Отключение 4-х ГЦНА при параметрах «горячего» состояния РУ (блок №1 ТАЭС). Изменение температуры патрубка подпитки I контура

1 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 2 – уровень теплоносителя в КД; 3 - Т подпиточной воды после РТО; 4, 5 – Т патрубка подпитки (низ, верх); 6 – Т подпиточной воды перед РТО; 7 – расход подпитки; 8 – расход на очистку в систему КВЕ; 9 - расход продувки на деаэратор (по линии КBA14); 10 - расход продувки на деаэратор (по линиям КBA15, 16)

Обесточивание блока при параметрах «горячего» состояния РУ (блок №2 ТАЭС). Изменение температуры патрубка подпитки I контура

1 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 2 – уровень теплоносителя в КД; 3 - Т подпиточной воды после РТО; 4, 5 – Т патрубка подпитки (верх, низ); 6 – Т подпиточной воды перед РТО; 7 – расход подпитки; 8 - расход на очистку в систему КВЕ; 9 - расход продувки на деаэратор (по линии КBA14); 10 - расход продувки на деаэратор (по линиям КBA15, 16)

Разогрев РУ до температуры «горячего» состояния РУ (энергоблок №1 ТАЭС). Изменение температуры патрубков подпитки I контура

1 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 2 – Т подпиточной воды после РТО; 3, 4, 5, 6 – Т патрубков подпитки петель №№ 1, 2, 3, 4 соответственно

Система компенсации давления

№ п/п

Выявленные несоответствия Предложения по устранению

1 В режиме водообмена

I контура на патрубке впрыска в КД зафиксированы периодические температурные пульсации величиной до 24оС (допускается ΔT<10оC) и периодом около 3 минут, вызванные работой алгоритма выравнивания концентрации борной кислоты в теплоносителе I контура и КД.

В режиме водообмена необходимо откорректировать динамическую характеристику регулятора давления в I контуре для этого режима.

Система компенсации давления№

п/п Выявленные несоответствия Предложения по устранению

2 При подъеме мощности РУ до 75% Nном зафиксировано семь впрысков в КД (допускается не более двух).

Необходимо выполнить настройку регулятора давления в I контуре.

3 Недостоверный термоконтроль середины корпуса КД по показаниям штатной термопары (в стационарном режиме работы РУ по показаниям термопары 1 JEF10 CT005 температура середины корпуса КД составляла 320оС и была ниже на 20оС температуры нижнего днища корпуса КД).

Для обеспечения достоверного термоконтроля середины корпуса КД необходимо привести теплоизоляцию узла установки термопары 1 JEF10 CT005 в проектное состояние. Как вариант, предлагается выполнить доработку теплоизоляции у термопары корпуса КД с последующей проверкой эффективности принятых мер.

Режим поддержания давления в I контуре при перемешивании теплоносителя КД с теплоносителем I контура. Изменение температуры патрубка впрыска в КД

1 – Т теплоносителя в ГН ГЦТ; 2 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 3 – давление в I контуре; 4 – уровень теплоносителя в КД; 5 – Т теплоносителя в КД; 6 – Т воды на линии впрыска в КД; 7, 8 – Т патрубка впрыска (верх, низ); 9 - степень открытия клапана «тонкого» впрыска

Режим поддержания давления в I контуре при перемешивании теплоносителя КД с теплоносителем I контура. Изменение температуры патрубка впрыска в КД (после корректировки динамической характеристики регулятора)

1 – Т теплоносителя в ГН ГЦТ; 2 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 3 – давление в I контуре; 4 – уровень теплоносителя в КД; 5 – Т теплоносителя в КД; 6 – Т воды на линии впрыска в КД; 7, 8 – Т патрубка впрыска (верх, низ); 9 - степень открытия клапана «тонкого» впрыска

Подъем мощности РУ до 75% от номинальной энергоблока №1 ТАЭС. Изменение температуры патрубка впрыска в КД

1 – Т теплоносителя в ГН ГЦТ; 2 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 3 – давление в I контуре; 4 – уровень теплоносителя в КД; 5 – давление во II контуре; 6 - Т верхнего днища КД; 7 – Т воды на линии впрыска в КД

Подъем мощности РУ до 75% от номинальной энергоблока №1 ТАЭС. Изменение температуры патрубка впрыска в КД (после корректировки алгоритма работы регулятора давления в I контуре)

1 – Т теплоносителя в ГН ГЦТ; 2 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 3 – давление в I контуре; 4 – уровень теплоносителя в КД; 5 – давление во II контуре; 6 - Т верхнего днища КД; 7 – Т воды на линии впрыска в КД

Патрубки питательной воды №

п/п Выявленные несоответствия Предложения по устранению

1 На начальном этапе ГО зафиксированы термоциклы на патрубках питательной воды (ППВ) ПГ, превышающие проектный критерий, вследствие дистанционного регулирования уровня в ПГ.

Для исключения непроектного термоусталостного повреждения патрубков на этапе ГО необходимо ввести в работу РППО, при дальнейшей эксплуатации свести до минимума случаи дистанционного регулирования уровня в ПГ.

2 Недостоверный термоконтроль верхней части корпуса ПГ 1, 2, 4 по показаниям штатных термопар (температура верха корпуса ПГ 1, 2, 4 ниже относительно низа корпуса на 9-10оС).

Привести теплоизоляцию в районе узла установки термопар в проектное состояние, либо выполнить доработку теплоизоляции с последующей проверкой эффективности принятых мер.

Патрубки питательной воды

№ п/п Выявленные несоответствия Предложения по устранению

3 При расхолаживании РУ на этапе ФП в автоматическом режиме работы БРУ-К заданном на скорость расхолаживания 30оС/ч было зафиксировано расхолаживание теплоносителя I контура со скоростью 40оС, размах температурных колебаний на ППВ при этом достигал 60оС (критерий - не более 10оС).

Необходимо выполнять расхолаживание деаэратора параллельно с расхолаживанием I контура так, чтобы обеспечить автоматическое подержание разницы между температурой I контура и температурой питательной воды ПГ не более 60°C, начиная расхолаживание деаэратора при температуре теплоносителя в I контуре не более 220оС.

Изменение температуры на патрубке питательной воды ПГ при расхолаживании РУ энергоблока №1 ТАЭС

1 – давление в ГПК; 2 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 3, 4 – Т корпуса ПГ (верх, низ); 5 – уровень воды в ПГ; 6 – Т питательной воды; 7 – положение клапана РППО; 8, 9 – температура патрубка питательной воды (верх, низ)

Изменение температуры на патрубке питательной воды ПГ при расхолаживании РУ энергоблока №1 ТАЭС

1 – давление в ГПК; 2 – Т теплоносителя в ХН ГЦТ; 3, 4 – температура корпуса ПГ (верх, низ); 5 – уровень воды в ПГ; 6 – Т питательной воды; 7 – положение клапана РППО; 8, 9 – Т патрубка питательной воды (верх, низ)

Заключение 1/3

1) Результаты пусконаладочного контроля характеристик термомеханической нагруженности элементов оборудования РУ в период ввода в эксплуатацию энергоблока 1 «Тяньваньской» АЭС, в основном, подтвердили соответствие условий эксплуатации контролируемого оборудования проектным требованиям.

2) По выявленным отклонениям от проектных условий эксплуатации патрубков подпитки I контура, патрубка впрыска в КД и ППВ выполнен анализ несоответствий требованиям проекта, даны рекомендации по обеспечению (оптимизации) проектных условий эксплуатации соответствующих узлов.

Заключение 2/3

3) В основном, рекомендации и предложения, разработанные при проведении пусконаладочного контроля, реализованы. В частности:

реализованы технические решения по оптимизации условий эксплуатации узлов подпитки РУ в режиме ГИ I контура, в стационарных режимах работы РУ (при различных вариантах работы системы подпитки-продувки в режиме "подпитки"), а также в режимах связанных с отключением всех ГЦНА;

реализованы предложения по обеспечению проектных условий эксплуатации патрубков продувки в режимах с отключением ГЦНА связанных с продувкой;

Заключение 3/3

реализованы предложения по исключению термопульсаций в патрубке впрыска КД в режиме водообмена путем настройки динамической характеристики регулятора давления в I контуре;

оптимизированы условия эксплуатации патрубка впрыска в КД при подъеме мощности вследствие настройки регулятора давления в I контуре;

реализованы предложения по оптимизации эксплуатации ППВ в режимах работы РУ с малым отбором пара (разогрев РУ до температуры "горячего" состояния, работа РУ на мощности до 5% Nном), а также при расхолаживании РУ;

экспериментально подтверждена эффективность принятых мер при повторных испытаниях.