RU180906U1

RU180906U1 - Horizontal steam generator housing

Info

Publication number: RU180906U1
Application number: RU2017132365U
Authority: RU
Inventors: Сергей Леонидович Лякишев; Алексей Евгеньевич Лукахин
Original assignee: Сергей Леонидович Лякишев
Priority date: 2017-09-18
Filing date: 2017-09-18
Publication date: 2018-06-29

Abstract

Полезная модель относится к ядерной энергетике, а более конкретно к горизонтальным парогенераторам атомных электростанций. Техническим результатом полезной модели является новая конструкция корпуса горизонтального парогенератора, обладающая пониженным уровнем напряжений в местах концентрации и увеличенной прочностью и ресурсом корпуса. Указанный технический результат достигается тем, что в известном корпусе горизонтального парогенератора, содержащим цилиндрическую обечайку и патрубок питательной воды, согласно предлагаемой полезной модели патрубок питательной воды проходит внутрь цилиндрической обечайки и образует на внутренней поверхности цилиндрической обечайки выступ, причем выступ патрубка питательной воды имеет хотя бы одно скругление с радиусом не менее 5 мм, а высота выступа патрубка питательной воды над внутренней поверхностью цилиндрической обечайки составляет не менее 10 мм, при этом выступ патрубка питательной воды сопрягается с внутренней поверхностью цилиндрической обечайки по радиусу не менее 5 мм. Таким образом, предлагаемый корпус горизонтального парогенератора по сравнению с прототипом обладает пониженным уровнем напряжений в местах концентрации, увеличенной прочностью и ресурсом. Экономическая эффективность применения предлагаемого технического решения определяется увеличенным ресурсом корпуса горизонтального парогенератора, что позволяет увеличить срок службы парогенератора, оснащенного данным корпусом горизонтального парогенератора, и всей реакторной установки, а, следовательно, увеличить выработку электрической энергии на АЭС. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to nuclear energy, and more specifically to horizontal steam generators of nuclear power plants. The technical result of the utility model is the new design of the horizontal steam generator casing, which has a reduced level of stress in the places of concentration and increased strength and resource of the casing. The specified technical result is achieved by the fact that in the known case of a horizontal steam generator containing a cylindrical shell and feedwater pipe, according to the proposed utility model, the feedwater pipe extends inside the cylindrical shell and forms a protrusion on the inner surface of the cylindrical shell, and the protrusion of the feedwater pipe has at least one rounding with a radius of at least 5 mm, and the height of the protrusion of the feedwater pipe above the inner surface of the cylindrical shell with sets at least 10 mm, while the protrusion of the feedwater pipe mates with the inner surface of the cylindrical shell along a radius of at least 5 mm. Thus, the proposed case of a horizontal steam generator in comparison with the prototype has a reduced level of stress in places of concentration, increased strength and resource. The economic efficiency of the proposed technical solution is determined by the increased resource of the horizontal steam generator casing, which allows to increase the service life of the steam generator equipped with this horizontal steam generator casing and the entire reactor installation, and, therefore, increase the generation of electric energy at nuclear power plants. 3 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к ядерной энергетике, а более конкретно к горизонтальным парогенераторам атомных электростанций.The utility model relates to nuclear energy, and more specifically to horizontal steam generators of nuclear power plants.

Известен корпус горизонтального парогенератора, состоящий из цилиндрической обечайки и патрубка питательной воды (Патент Российской Федерации на полезную модель № 101778 от 02.08.2010 г.) - принят за прототип.A well-known case of a horizontal steam generator, consisting of a cylindrical shell and a feed water pipe (Patent of the Russian Federation for utility model No. 101778 of 08/02/2010) - adopted as a prototype.

Недостатком данного корпуса горизонтального парогенератора является ограниченный ресурс, вызванный высоким уровнем растягивающих напряжений в месте сопряжения патрубка питательной воды с внутренней поверхностью цилиндрической обечайки (зона концентрации напряжений).The disadvantage of this case of a horizontal steam generator is the limited resource caused by a high level of tensile stresses at the interface between the feed water pipe and the inner surface of the cylindrical shell (stress concentration zone).

Задачей полезной модели является повышение прочности корпуса горизонтального парогенератора и увеличение его ресурса.The objective of the utility model is to increase the strength of the casing of the horizontal steam generator and increase its life.

Техническим результатом полезной модели является новая конструкция корпуса горизонтального парогенератора, обладающая пониженным уровнем напряжений в местах концентрации и увеличенной прочностью и ресурсом корпуса.The technical result of the utility model is the new design of the horizontal steam generator casing, which has a reduced level of stress in the places of concentration and increased strength and resource of the casing.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном корпусе горизонтального парогенератора, содержащим цилиндрическую обечайку и патрубок питательной воды, согласно предлагаемой полезной модели патрубок питательной воды проходит внутрь цилиндрической обечайки и образует на внутренней поверхности цилиндрической обечайки выступ, причем выступ патрубка питательной воды имеет хотя бы одно скругление с радиусом не менее 5 мм, а высота выступа патрубка питательной воды над внутренней поверхностью цилиндрической обечайки составляет не менее 10 мм, при этом выступ патрубка питательной воды сопрягается с внутренней поверхностью цилиндрической обечайки по радиусу не менее 5 мм. The specified technical result is achieved by the fact that in the known case of a horizontal steam generator containing a cylindrical shell and feedwater pipe, according to the proposed utility model, the feedwater pipe extends inside the cylindrical shell and forms a protrusion on the inner surface of the cylindrical shell, and the protrusion of the feedwater pipe has at least one rounding with a radius of at least 5 mm, and the height of the protrusion of the feedwater pipe above the inner surface of the cylindrical shell with sets at least 10 mm, while the protrusion of the feedwater pipe mates with the inner surface of the cylindrical shell along a radius of at least 5 mm.

Сущность полезной модели поясняется чертежем представленным на фиг. 1.The essence of the utility model is illustrated by the drawing shown in FIG. one.

На фиг. 1 показан фрагмент корпуса горизонтального парогенератора.In FIG. 1 shows a fragment of the casing of a horizontal steam generator.

Корпус горизонтального парогенератора содержит цилиндрическую обечайку 1 и патрубок питательной воды 2, согласно предлагаемой полезной модели патрубок питательной воды проходит внутрь цилиндрической обечайки 1 и образует на внутренней поверхности 3 цилиндрической обечайки 1 выступ 4, причем выступ 4 патрубка питательной воды 2 имеет хотя бы одно скругление с радиусом R не менее 5 мм, а высота H выступа 4 патрубка питательной воды 2 над внутренней поверхностью 3 цилиндрической обечайки 1 составляет не менее 10 мм, при этом выступ 4 патрубка питательной воды 2 сопрягается с внутренней поверхностью 3 цилиндрической обечайки 1 по радиусу r не менее 5 мм. The case of the horizontal steam generator contains a cylindrical shell 1 and a feedwater pipe 2, according to the proposed utility model, the feedwater pipe extends inside the cylindrical shell 1 and forms a protrusion 4 on the inner surface 3 of the cylindrical shell 1, and the protrusion 4 of the feedwater pipe 2 has at least one fillet with radius R of at least 5 mm, and the height H of the protrusion 4 of the feed water pipe 2 above the inner surface 3 of the cylindrical shell 1 is at least 10 mm, while the protrusion 4 of the pipe feeds of green water 2 mates with the inner surface 3 of the cylindrical shell 1 along a radius r of at least 5 mm.

Корпус горизонтального парогенератора является одной из основных частей горизонтального парогенератора для реакторной установки (РУ) с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР). Корпус горизонтального парогенератора состоит из сваренных между собой цилиндрических обечаек 1 и предназначен для присоединения к нему коллекторов теплоносителя, трубопровода подвода воды, паропровода и вспомогательных трубопроводов. Внутри корпуса горизонтального парогенератора устанавливаются различные внутрикорпусные устройства, при этом основной объем занимают теплообменные трубы. После монтажа всех внутрикорпусных устройств и теплообменных труб, торцы корпуса горизонтального парогенератора завариваются специальными днищами. The case of a horizontal steam generator is one of the main parts of a horizontal steam generator for a reactor installation (RU) with a pressurized water power reactor (VVER). The case of a horizontal steam generator consists of cylindrical shells 1 welded together and is designed to connect heat-collector collectors, a water supply pipe, a steam pipe, and auxiliary pipelines to it. Inside the casing of the horizontal steam generator, various inner-shell devices are installed, with the main volume being occupied by heat exchange pipes. After the installation of all the internals and heat transfer pipes, the ends of the horizontal steam generator body are welded with special bottoms.

При работе в составе реакторной установки корпус парогенератора является одним из барьеров безопасности и отделяет котловую воду и пар второго контура от внутренних объемов герметичной оболочки, при этом корпус горизонтального парогенератора в основном нагружен давлением и температурой от находящейся внутри него котловой воды и пара второго контура.When operating as part of a reactor installation, the steam generator casing is one of the safety barriers and separates boiler water and steam of the second circuit from the internal volumes of the pressurized shell, while the horizontal steam generator casing is mainly loaded with pressure and temperature from the boiler water and steam of the second circuit inside it.

При проектировании корпуса горизонтального парогенератора основным требованием является обеспечение его прочности и долговечности. Учитывая наличие в цилиндрических обечайках 1 корпуса горизонтального парогенератора значительного количества отверстий, каждое из которых приводит к снижению прочности, проектировщики вынуждены увеличивать толщину цилиндрических обечаек для обеспечения критериев прочности. Увеличение толщины цилиндрической обечайки 1 не приводит к снижению растягивающих напряжений в зонах концентрации (зоны сопряжения внутренней поверхности патрубка питательной воды 2 с внутренней поверхностью 3 цилиндрической обечайки 1), которые определяют циклическую прочность и ресурс корпуса горизонтального парогенератора.When designing the case of a horizontal steam generator, the main requirement is to ensure its strength and durability. Given the presence of a significant number of holes in the cylindrical shells 1 of the horizontal steam generator case, each of which leads to a decrease in strength, the designers are forced to increase the thickness of the cylindrical shells to provide strength criteria. An increase in the thickness of the cylindrical shell 1 does not lead to a decrease in tensile stresses in the concentration zones (the interface between the inner surface of the feed water pipe 2 and the inner surface 3 of the cylindrical shell 1), which determine the cyclic strength and service life of the horizontal steam generator casing.

Для решения данного недостатка в предлагаемой полезной модели повышение прочности корпуса горизонтального парогенератора выполнено за счет укрепления отверстия патрубка питательной воды 2 внутренним выступом 4 проходящим внутрь цилиндрической обечайки 1 (фиг. 1). Выступ 4 патрубка питательной воды 2 увеличивает прочность цилиндрической обечайки 1, ослабленной отверстием под патрубок питательной воды 2.To solve this drawback in the proposed utility model, the increase in the strength of the horizontal steam generator casing was made by strengthening the opening of the feedwater pipe 2 with an internal protrusion 4 passing inside the cylindrical shell 1 (Fig. 1). The protrusion 4 of the feedwater pipe 2 increases the strength of the cylindrical shell 1, weakened by the hole for the feedwater pipe 2.

При нагружении корпуса горизонтального парогенератора давлением и температурой от находящихся внутри него котловой воды и пара происходит рост напряжений во всех элементах корпуса горизонтального парогенератора. В наибольшей степени растут растягивающие напряжения в зоне концентрации напряжений, к такой зоне относится сопряжение патрубка питательной воды 2 с внутренней поверхностью 3 цилиндрической обечайки 1. В зоне концентрации, напряжения в несколько раз превышаю средние напряжения по корпусу горизонтального парогенератора, и данная зона лимитирует циклическую прочность, а как следствие, ограничивает ресурс корпуса горизонтального парогенератора. При наличии на внутренней поверхности 3 цилиндрической обечайки 1 выступа 4, высота H которого не менее 10 мм, величина растягивающих напряжений в месте соединения патрубка питательной воды 2 с внутренней поверхностью 3 цилиндрической обечайки 1 существенно меньше, чем в существующем варианте корпуса горизонтального парогенератора. Наличие на выступе 4 скругления с радиусом R не менее 5 мм и наличие сопряжения выступа 4 патрубка питательной воды 2 с внутренней поверхностью 3 цилиндрической обечайки 1 по радиусу r не менее 5 мм обеспечивает дополнительное снижение концентрации напряжений, следовательно, предлагаемая в полезной модели конструкция обладает повышенной циклической прочностью и ресурсом по сравнению с прототипом. When loading the case of the horizontal steam generator with pressure and temperature from the boiler water and steam inside it, stresses increase in all elements of the case of the horizontal steam generator. To the greatest extent, tensile stresses increase in the stress concentration zone, this zone includes the coupling of the feed water pipe 2 with the inner surface 3 of the cylindrical shell 1. In the concentration zone, the stresses are several times higher than the average stresses in the horizontal steam generator body, and this zone limits the cyclic strength , and as a result, limits the resource of the case of the horizontal steam generator. If there is a protrusion 4 on the inner surface 3 of the cylindrical shell 1 of the protrusion 4, the height H of which is not less than 10 mm, the tensile stresses at the junction of the feed water pipe 2 with the inner surface 3 of the cylindrical shell 1 are substantially less than in the existing version of the horizontal steam generator casing. The presence on the protrusion 4 of a fillet with a radius R of at least 5 mm and the mating of the protrusion 4 of the feed water pipe 2 with the inner surface 3 of the cylindrical shell 1 along the radius r of at least 5 mm provides an additional reduction in stress concentration, therefore, the design proposed in the utility model has an increased cyclic strength and resource compared to the prototype.

Таким образом, предлагаемый корпус горизонтального парогенератора по сравнению с прототипом обладает пониженным уровнем напряжений в местах концентрации, увеличенной прочностью и ресурсом. Thus, the proposed case of a horizontal steam generator in comparison with the prototype has a reduced level of stress in places of concentration, increased strength and resource.

Экономическая эффективность применения предлагаемого технического решения определяется увеличенным ресурсом корпуса горизонтального парогенератора, что позволяет увеличить срок службы парогенератора, оснащенного данным корпусом горизонтального парогенератора, и всей реакторной установки, а, следовательно, увеличить выработку электрической энергии на АЭС.The economic efficiency of the proposed technical solution is determined by the increased resource of the horizontal steam generator casing, which allows to increase the service life of the steam generator equipped with this horizontal steam generator casing and the entire reactor installation, and, therefore, increase the generation of electric energy at nuclear power plants.

Claims

1. The case of a horizontal steam generator containing a cylindrical shell and a feedwater pipe, characterized in that the feedwater pipe passes inside the cylindrical shell and forms a protrusion on the inner surface of the cylindrical shell.

2. The case of a horizontal steam generator according to claim 1, characterized in that the protrusion of the feedwater pipe has at least one rounding with a radius of at least 5 mm.

3. The case of a horizontal steam generator according to claim 1, characterized in that the protrusion of the feedwater pipe mates with the inner surface of the cylindrical shell along a radius of at least 5 mm.

4. The case of the horizontal steam generator according to claim 1, characterized in that the height of the protrusion of the feedwater pipe is at least 10 mm.