CZ33306U1

CZ33306U1 - Víceúčelový vypouštěč vodíku

Info

Publication number: CZ33306U1
Application number: CZ2019-36666U
Authority: CZ
Inventors: Václav Pauzer
Original assignee: Václav Pauzer
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2019-10-15

Description

Technické řešení se týká víceúčelového vypouštěče vodíku a ostatních nekondenzujících plynů z parního polštáře kompenzátoru objemu a navazujících potrubí a armatur u primárního okruhu lehko vodních reaktorů jaderných elektráren.

Dosavadní stav techniky

V jaderných elektrárnách s lehko vodními reaktory, například WER 440 a WER 1000, dochází varem vody v kompenzátoru objemu, dále jen KO, k odplynění vody. Tím se z vody uvolní vodík, společně s dalšími méně významnými plyny, který se hromadí v parním polštáři KO, kde tvoří směs se sytou vodní parou. Tato směs vstupuje do potrubí k pojistným a odlehčovacím ventilům KO, kde pára tepelnými ztrátami zkondenzuje, kondenzát odteče zpět do KO a vodík zde zůstane. Namísto zkondenzované páry vstoupí do potrubí další směs páry a vodíku, vodík zde opět zůstane a vše se opakuje. Tím v těchto potrubích a ventilech stoupá koncentrace vodíku, který brání dalšímu vstupu páry a tím dochází k jejich vychladnutí. Při tom do KO vstupuje vstřikem stále další neodplyněná voda a množství vodíku v systému KO se stále zvyšuje.

To přináší několik nebezpečí:

1. Vychladlé ventily mohou v případě havárie selhat a vychladlá potrubí jsou vystaveny tepelným šokům.

2. Při otevření ventilů nakumulovaný uniklý stlačený vodík nezkondezuje ve vodní náplni barbotážní nádrže, dále jen BN, expanduje, protrhne pojistné membrány jistící BN a kompaktní oblak vodíku se vyvalí do prostoru kontejmentu, kde potom hrozí exploze.

3. Vodík kumulovaný v parním polštáři KO a v potrubích způsobuje komplikace při odstavování bloku.

Dosud na některých elektrárnách není odstraňován vodík vůbec a vypouští se až při odstávce, což je nebezpečné.

Na některých elektrárnách se k jeho vypouštění používá občasného krátkodobého vypouštění většího množství směsi páry a vodíku uzavíracím ventilem a kaskádou škrticích clonek umístěných ve škrticí dutině vypouštěče vodíku, přičemž ve škrticích clonkách jsou vytvořeny velké neproměnné otvory. To však způsobuje opakované tepelné a dilatační namáhání a tím nízkocyklickou únavu materiálu potrubí a ventilů, a v důsledku toho trhliny a havarie.

Na některých elektrárnách se používá kontinuální vypouštění malého množství směsi páry a vodíku kaskádami škrticích clonek umístěných ve škrticí dutině vypouštěče, přičemž škrticí otvory ve škrticích clonkách jsou velmi malé. I tento způsob má však vážné nedostatky. Na různých blocích se může uvolňovat různé množství vodíku, nebo se poměry mohou měnit i v průběhu provozu elektrárny například změnou režimu regulace topných těles a vstřiků KO. Pokud je vypouštěcí neproměnný systém navržen na menší množství, než je potřeba, může docházet k nepřípustnému ochlazení, nebo k úplnému zahlcení a vychladnutí. Pokud je navržen na větší množství, než je potřeba, dochází ke zbytečné energetické ztrátě na topných tělesech v KO a k nutnosti vypouštět zbytečně velké množství kondenzátu z BN, nebo mohou tyto systémy selhat. Kromě toho muže dojít k ucpání velmi malých otvorů v clonkách a vyřazení vypouštění z provozu bez možnosti vyčištění za provozu.

- 1 CZ 33306 U1

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky odstraňuje víceúčelový vypouštěč vodíku, jehož škrticí otvory jsou proměnné a proto lze nastavit optimální vypouštěné množství směsi vodíku a páry tak, aby bylo zajištěno nahřívání potrubí a pojistných a odlehčovacích ventilů, aby se nekumuloval stlačený vodík hrozící protržením pojistných membrán BN s nebezpečím výbuchu, a na druhou stranu, aby nedocházelo k vypouštění zbytečné velkého množství páry, jejíž výroba v KO by přetěžovala topná tělesa a jejíž kondenzát by přehříval vodní náplň BN a přetěžoval odvodnění.

Při změnách množství odplyňovaného vodíku v průběhu provozu bloku lze změnit nastavení škrticích otvorů tak, aby bylo vypouštění opět optimální.

V případě, že by došlo ke znečištění vypouštěče úsadami nebo nečistotami, lze ho nastavit krátkodobě do proplachovací polohy, čímž dojde k odplavení nečistot.

V případě, že to vyžadují zvláštní provozní stavy nebo diagnostika, lze vypouštěč zcela uzavřít.

Těchto vlastností víceúčelového vypouštěče vodíku je dosaženo tím, že ve škrticí dutině tělesa vypouštěče je umístěno axiálně posuvné vřeteno, na němž jsou vytvořeny regulační válce, na jejichž povrchu jsou vytvořeny regulační drážky, jejichž průřez je v axiálním směru proměnný, přičemž pro každý regulační válec je ve škrticí dutině vytvořeno regulační sedlo, v němž je regulační válec těsně posuvně lícován. Na vstupní čelní straně vřetene, před prvním škrticím válcem, je vytvořena regulačně-uzavírací kuželka a pro ni je na vstupní straně škrticí dutiny vytvořeno v tělese regulačně-uzavírací sedlo, které je vrtáním spojeno se vstupním hrdlem. Za posledním regulačním válcem je škrticí dutina spojena s výstupním hrdlem vypouštěče. Vřeteno pokračuje dál ucpávkou k spojkovému konci vřetene, kde je připojen ovládací mechanismus, například elektrický servopohon.

Víceúčelový vypouštěč může pracovat ve třech režimech.

Při úplném zasunutí vřetene dovnitř tělesa dosedá regulačně-uzavírací kuželka na svoje sedlo a regulační drážky v regulačních sedlech mají nulový průřez, takže vypouštěč je uzavřen. Tento režim lze použít při mimořádných situacích a pro diagnostiku.

V pracovní oblasti je regulačně-uzavírací kuželka otevřena a regulační válce jsou v regulačních sedlech nastaveny do takové polohy, kdy průřezy regulačních drážek odpovídají požadovanému průtočnému množství.

V proplachovací poloze se vysunou regulační válce z regulačních sedel a dojde k odplavení úsad a nečistot. Pro omezení průtočného množství může být ve vstupním hrdle upevněna omezovači clonka. Proplach je jenom krátkodobý. Pro omezení četnosti proplachu muže být ve vstupním hrdle upevněno ochranné sítko.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 je znázorněn víceúčelový vypouštěč vodíku s regulačními sedly vytvořenými v materiálu tělesa.

Na obr. 2 je znázorněno těleso víceúčelového vypouštěče vodíku, jehož regulační sedla jsou vytvořena v sedlových pouzdrech pevně zalícovaných v tělese.

Na obr. 3 je detail regulačních válců a regulačních drážek regulačních sedel ve škrticí dutině a alternativa s vyjímatelným ochranným sítkem.

-2CZ 33306 U1

Příklady uskutečnění technického řešení

Na obr. 1 je víceúčelový vypouštěč vodíku, v jehož tělese 1 je vytvořena škrticí dutina 17, na jejíž stěně jsou vytvořena regulační sedla 3. Ke každému sedlu 3 je přiřazen regulační válec 5 vytvořený na vřetení 2, který je v sedle 3 zalícován těsně posuvně.

Na plášti každého regulačního válce 5 je vytvořena alespoň jedna regulační drážka 4, jejíž průtočný průřez je v axiálním směru proměnný. Ve dně škrticí dutiny 17 je vytvořeno regulačně uzavírací sedlo 16, pro regulačně-uzavírací kuželku 6 vytvořenou na čele vřetene 2. Regulačně uzavírací sedlo 16 je propojeno se vstupním hrdlem 7, v jehož dutině je upevněna omezovači clonka 9 a ochranné sítko 10. Za posledním z regulačních válců 5 je škrticí dutina 17 propojena s výstupním hrdlem 8. Na vřeteno 2 vystupující ze škrticí dutiny 17 je připojena vlnovcová ucpávka 11, jejíž druhý konec je spojen s víkem 13, které je přišroubováno k tělesu 1, přičemž mezi víko 13 a těleso 1 je vloženo těsnění 12. Vřeteno 2 je ukončeno spojkovým zakončením 14. Na toto zakončení bude nasazena spojka pohonu sloužícího k ovládání vypouštěče. S tělesem 1 je pohon spojen upevňovacím zařízením 15.

Na obr. 2 je těleso 1 tohoto víceúčelového vypouštěče, kde regulační sedla 3 nejsou vytvořena přímo z materiálu tělesa 1, ale jsou vytvořena v regulačních pouzdrech 18 pevně zalícovaných v tělese 1. Regulační pouzdra 18 jsou v tělese 1. stlačena přivaleným uzávěrem 20.

Na obr. 3 je znázorněn detail umístění regulačního sedla 3 a regulačně-uzavíracího sedla 16 ve škrticí dutině 17 v pracovní oblasti funkce a umístění ochranného sítka 10 a omezovači clonky 9 v samostatné čisticí dutině 21, která spojuje vstupní hrdlo 7 s regulačně-uzavíracím sedlem 16, takže po demontáži zátky 19 lze ochranné sítko 10 vyčistit bez vyřezání vypouštěče z potrubí.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims

1. Víceúčelový vypouštěč vodíku, skládající se z tělesa (1) se škrticí dutinou (17), opatřeného vstupním hrdlem (7) a výstupním hrdlem (8), víka (13) se statickým těsněním (12) a upevňovacím zařízením (15), vlnovcové ucpávky (11) a vřetene (2) se spojkovým zakončením (14), vyznačující se tím, že na vřetení (2) je vytvořen nejméně jeden regulační válec (5), v jehož povrchu je vytvořena nejméně jedna regulační drážka (4), jejíž průřez je proměnný, a ke každému regulačnímu válci (5) je ve škrticí dutině (17) tělesa (1) vytvořeno regulační sedlo (3), v němž je regulační válec (5) těsně posuvně lícován, přičemž před prvním regulačním válcem (5) je na vřetení (2) vytvořena regulačně-uzavírací kuželka (6), pro níž je v tělese (1) vytvořeno regulačně uzavírací sedlo (16) spojené vývrty se vstupním hrdlem (7), a za posledním z regulačních válců (5) je škrticí dutina (17) spojena vývrtem s výstupním hrdlem (8).

2. Víceúčelový vypouštěč vodíku podle nároku 1, vyznačující se tím, že regulační sedla (3) jsou vytvořena v sedlových pouzdrech (18), pevně zalícovaných v tělese (1) a stlačených uzávěrem (20), pevně spojeným s tělesem (1).

3. Víceúčelový vypouštěč vodíku podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že v dutině vstupního hrdla (7) je upevněna omezovači clonka (9).

4. Víceúčelový vypouštěč vodíku podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že v dutině vstupního hrdla (7) je upevněno sítko (10).

5. Víceúčelový vypouštěč vodíku podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že sítko (10) a omezovači clonka (9) jsou umístěny v samostatné čisticí dutině (21) propojené se vstupním hrdlem (7) a regulačně-uzavíracím sedlem (16), přičemž čisticí dutina (21) je od vnějšího prostředí oddělena demontovatelnou zátkou (19).