Атомный ледокол "50 лет Победы"

[Igor3313]

Вернемся к устройству главной энергетической установки атомного паротурбоэлектрохода "50 лет Победы"
Вот так можно примитивно схематично ее изобразить.




Как вырабатывается пар посмотрели, теперь подробнее рассмотрим турбогенераторный агрегат (ТГА). Их на ледоколе два. Каждый состоит из турбины и трех генераторов.

[Igor3313]

Отделение главных турбогенераторов является, пожалуй, самым большим помещением на судне.










В состав главной паротурбинной установки входят 2 турбогенератора мощностью по 27,5 МВт (37 500 л. с.) каждый, турбопитательные, турбоциркуляционные и электроконденсатные насосы, некоторые вспомогательные механизмы и агрегаты с необходимыми системами и трубопроводами.

[Igor3313]

Так выглядят турбины. Каждая из них вращает по три генератора. Сверху на генераторах установлены выпрямительные установки.
(Фото Сергея Доли)



Длина турбогенераторного агрегата в сборе (турбина + 3 генератора) составляет более 20 метров.
Вот есть схема турбогенераторного агрегата для ледокола «Леонид Брежнев» (это ледокол «Арктика» некоторое время так назывался). Полностью совпадает с ТГА ледокола «50 лет Победы»

[Igor3313]

Вот так это выглядит в разрезе корабля... (слева корма, справа нос)




Главный турбогенератор выполнен как безредукторный агрегат с главной турбиной ТГ-642 и тремя последовательно расположенными по одной оси генераторами переменного тока, установленными на общем фундаменте. Турбина ГТГ — однокорпусная, двух-проточная, с дроссельным регулированием, с одной активной радиальной ступенью и 15 реактивными ступенями в каждом протоке. Номинальная мощность турбины 27,5 МВт (37 500 л. с.) при частоте вращения 3500 об/мин. Главный конденсатор — двухходовый, с двойными трубными досками, со встроенным дроссельно-увлажнительным устройством. Масляная система ГТГ — гравитационная с четырьмя (2 из них резервные) масляными электронасосами подачей по 105 т/ч, двумя маслоохладителями МОД-65/80 подачей по 130 т/ч, двумя масляными фильтрами, цистернами запаса масла вместимостью 90 т и другим оборудованием. При отказе насосов система обеспечивает аварийную смазку ГТГ в течение 5 мин. Циркуляционно-охлаждающая система забортной воды обеспечивает ею всех потребителей энергетической установки и включает в себя ледовые ящики специальной конструкции, 3 турбонасоса пропеллерного типа ТЦН 6800/12,8 подачей по 6800 т/ч, 8 электронасосов НЦВ-630/15А-П подачей по 630 т/ч, 3 насоса ЦВС-10/40 подачей по 10 т/ч, охладители, механические и ионообменные фильтры, систему автоматического регулирования температуры забортной воды в ледовых ящиках перед подачей ее на главные и вспомогательные конденсаторы и другое необходимое оборудование. Управление техническими средствами системы осуществляется дистанционно из ЦПУ.

Конденсатно-питательная система выполнена по закрытой схеме с обескислороживанием питательной воды в конденсаторах и деаэраторе и обессоливанием ее в ионообменных фильтрах. В системе установлены 4 конденсатных электронасоса ЭКН-300-100Р (с обеспечением автоматического запуска резервных) подачей по 300 т/ч, и ионитных фильтров ФИ125/1400-2 подачей по 120 т/ч, 4 механических сдвоенных фильтра, термомеханический деаэратор ДСТМ 2400Х 2, 4 основных питательных турбонасоса, 2 резервных питательных электронасоса, 2 аварийно-питательных электронасоса, цистерны запаса питательной воды и другое необходимое оборудование. Управление техническими средствами автоматизированное и дистанционное из ЦПУ.

Главный паропровод на ледоколе выполнен двухпроводным с расположением магистралей побортно и с перемычкой в отделении ГТГ. Пар к турбинам подается через быстрозапорные и регулирующие клапаны блока паровых клапанов (ВПК). Для поддержания постоянного давления перед ВПК имеется система травления пара в главный конденсатор. Блок паровых клапанов маневрового устройства существенно модернизирован для уменьшения уровня шума при травлении пара.

Компенсация тепловых расширений обеспечивается плоскими и пространственными компенсаторами из гладких труб. Управление, контроль за работой и сигнализация о состоянии паротурбинной установки выведены на пульт, размещенный в ЦПУ.





Фото отсюда

[Igor3313]

Фрагмент интересной статьи по истории создания турбоагрегатов для атомных ледоколов и подводных лодок

http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=2794

ГТА для атомных ледоколов второго поколения

Постановлением правительства от 01.03.68 г. ЛКЗ было поручено спроектировать и изготовить ГТГ с обслуживающими механизмами для атомных ледоколов второго поколения «Арктика» и «Сибирь» (зав. индекс 642). Это проектирование было поручено мне как главному конструктору.

Особенно жестким задание заказчика было в части экономичности. Для достижения заданных характеристик вопреки сопротивлению конструкторов, масляный насос пришлось выполнять навешенным на турбину. Удельный расход пара был задан в пределах 3,9-4,0 кг/л.с.- ч, то есть 2650 ккал/л.с.- ч, в то время как в ГТЗА обычного грузопассажирского атомохода «Саванна» (США) расход тепла был принят равным 2720 ккал/л.с.-ч.

Нам удалось обеспечить фактический расход тепла 2500 ккал/л.с.-ч. Столь высокая экономичность для влажно-паровой однокорпусной турбины при резко ограниченных массогабаритных характеристиках была существенным достижением, получить которое удалось за счет обеспечения глубокого вакуума и повышенной влажности пара на многих ступенях турбины, особенно на последней (12-14%). Но это увеличивало эрозию входных кромок лопаток последней ступени, снижая ее ресурс.

Благодаря конструктивным мерам ресурс удалось всё-таки повысить. К 1980-м гг. он более чем в три раза превышал требования к ресурсу до заводского ремонта, указанным в ТУ на поставку. При своевременном укомплектовании последней ступени турбины запасными лопатками их износ не представляет трагедии, но приводит к вынужденной стоянке ледокола не менее полугода для замены лопаток. Таков экономический результат излишнего давления на конструкторов, имеющих больший опыт в своей области, чем заказчик.

Технический проект нового ГТГ и проект ТУ на его поставку были утверждены в 1969 г. Для создания надежной, предназначенной для тяжелейших условий эксплуатации конструкции турбогенератора вместе с турбоагрегатом высокой экономичности мощностью 37500 л.с. мы обосновали применение однокорпусной двухпоточной реактивной турбины. Главными особенностями новой установки были возможность сброса и приема полной нагрузки и самая высокая экономичность по сравнению с нашими прототипами влажно-паровых судовых турбин в одном корпусе. Турбина отличалась высокой быстроходностью (3500-3700 об/мин). Окружная скорость на вершине лопатки последней ступени достигала 328 м/с. Отношение диаметра турбины к длине лопатки составляло 3:1. общая длина лопатки 500 мм - самая большая величина для современных судовых турбин.

Большая мощность в одном корпусе при весьма глубоком вакууме и привод трех последовательно присоединённых электрогенераторов (общая длина ГТГ превышала 19 м) делали эту установку уникальной. В турбине ГТГ впервые была применена комбинированная рабочая лопатка 1-й ступени.

ГТА 642 был четырнадцатым проектом, разработанным и внедренным в судостроении нашим подразделением конструкторов. По времени эти проекты распределились следующим образом:
Зав. инд. 601 - 1952-1956 гг.,
Зав. инд. 605 - 1955-1957 гг. (ледокол «Ленин»),
Зав. инд. 615 - 1958-1965 гг.,
Зав. инд. 631 - 1958-1965 гг.,
Зав. инд. 635 - 1963-1965 гг. (сдача головных объектов в 1967 г).
Зав. инд. 649 - 1968-1972 гг.,
Зав. инд. 665 - 1970-1974 гг.,
Зав. инд. 642 - 1967-1973 гг. (ледокол «Арктика») и 1975-1976 гг. (ледокол «Сибирь»),

Турбина ГТА-642 атомного ледокола «Арктика»

[Melnikov]

Для меня загадка, как же запускают реакцию в реакторе в первый раз, когда ТВС новые? Подогревают? Как гасят понятно...

В активную зону помещают источник нейтронов. Поток нейтронов инициирует реакцию деления урана. Потом источник вытаскивают, дальше реакция поддерживается сама.

[Igor3313]

В активную зону помещают источник нейтронов. Поток нейтронов инициирует реакцию деления урана. Потом источник вытаскивают, дальше реакция поддерживается сама.

Александр, спасибо за информацию!

[Igor3313]

Главный безредукторный турбогенераторный агрегат ледокола «50 лет Победы» состоит из однокорпусной турбины, вращающей три последовательно соединенных генератора переменного тока. В двухпроточную турбину, изготовленную на ПО «Кировский завод», из парогенераторов поступает пар с давлением 30 Krc/cм2 и температурой 300°С.




Фото Сергея Доли

[Igor3313]

Вместо генераторов постоянного тока, стоящих на ледоколе «Ленин», на ледоколах 2-го поколения установлены генераторы переменного тока. Выгода налицо: масса генераторов переменного тока меньше, они более надежны и просты в обслуживании, их кпд выше. А особенно важно то, что они могут работать с большой частотой вращения. Именно поэтому на ледоколах 2-го поколения удалось отказаться от редукторной передачи и соединить генераторы с турбиной непосредственно. За счет этого конструкторы скомпоновали две турбины и шесть генераторов в два турбогенераторных агрегата, а затем смогли разместить их в одном машинном отделении без значительного увеличения ширины судна.

[Igor3313]

На атомном ледоколе «50 лет Победы» применены синхронные генераторы переменного тока мощностью по 9000 кВт каждый. В них обмотки якоря размещены на неподвижной части генератора ¬ статоре, а полюсы с обмоткой возбуждения - на вращающейся его части - роторе. Достаточно такой ротор намагнитить, пропустив через полюсную обмотку постоянный ток, а затем привести его во вращение, как в обмотке статора появится переменный ток.

Такая конструкция генератора переменного тока имеет значительные преимущества. При большой частоте вращения (3600 об/мин) было бы трудно поддерживать постоянный хороший контакт между контактными кольцами на роторе и щетками генератора, если бы его рабочая обмотка, в которой возникает ток большой силы, была помещена на вращающемся роторе. С другой стороны, для возбуждения генератора требуется сравнительно небольшой ток, и обмотка возбуждения может быть вращающейся, так как устройство скользящего контакта в этом случае не вызывает затруднений.

На фото Сергея Доли – выпрямительные установки, установленные на генераторах.

[Igor3313]

Генераторный агрегат состоит из трех соединенных между собой синхронных главных генераторов (ГГ) типа ТК-9-4 переменного тока; мощность каждого генератора 9 МВт, напряжение 780 В, частота 116,7 Гц при частоте вращения 3500 об/мин. Генераторы имеют независимое возбуждение (статические возбудители ВАКС-150-330), самовентиляцию по замкнутому циклу. Каждый генератор работает на свой силовой выпрямитель типа ВУКЭП9000-1000, собранный на кремниевых вентилях.



На корпусах генераторов и установлены шесть статических кремниевых полупроводниковых выпрямительных установок, преобразующих переменный ток в постоянный напряжением 1 000 В.

[Igor3313]

Пойдем посмотрим гребные электромоторы…

Передвижение по машинному отделению корабля само по себе интереснейшее занятие. Коридоры , проходы, трапы. Чем то напоминает компьютерные стрелялки…

[Igor3313]

Гребные электродвигатели расположены, естественно, в кормовой части судна, в двух отделениях. В одном из помещений (ближе к корме) находится средний гребной электродвигатель. А в другом – два бортовых гребных электродвигателя. Оба отделения находятся на уровне 2-го дна ледокола.

[Igor3313]

Вот так выглядит гребной электродвигатель атомного ледокола «50 лет победы»
Фото Сергея Доли



Пытался сфотографировать табличку, но… ничего не видно.

[Igor3313]

Электродвигатели постоянного тока. Да не простые, а двухякорные. То есть, грубо говоря, в одном корпусе два мотора (две независимые обмотки), работающих на один вал. Каждая обмотка получает питание от своего генератора, причем от генераторов из разных турбогенераторных агрегатов. Это дает возможность полноценно двигаться кораблю даже в том случае, если работает только один из турбогенераторных агрегатов. (см. выше схему главной энергетической установки )




Для привода гребных винтов установлены 3 двухъякорных ГЭД типа 2МПС17600-1300М3 мощностью 2х8,8 МВт при напряжении 1000 В и частоте вращения 130 об/мин. Каждый ГЭД имеет дополнительные полюса, обмотки независимого возбуждения и компенсационные обмотки; охлаждение — встроенными электровентиляторами по разомкнутому циклу. Для питания обмоток возбуждения ГЭД установлены 6 реверсивных статических возбудителей ВАКСР-150-330, собранных по трехфазной мостовой схеме на тиристорах. Управление гребными электродвигателями осуществляется дистанционным воздействием на статические возбудители ГГ и ГЭД через задатчики мощности при помощи рукоятки машинных телеграфов пультов судовождения. Система электродвижения автоматически обеспечивает поддержание заданного уровня мощности генераторов в диапазоне изменения характеристик гребных винтов на положениях задатчиков мощности с десятого по двадцатое и поддержание постоянства скорости на положениях с первого по девятое.
Для соединения выпрямительных устройств и гребных электродвигателей со щитами электродвижения использован медный шинопровод ШПВ8, проложенный по специальным коридорам электрокабелей. Основные приборы управления, измерения и сигнализации ГЭУ сосредоточены на пульте электродвижения, установленном в ЦПУ.