Разработка и изготовление тепломеханического оборудования для энергетической и машиностроительной отраслей промышленности
Лабиринтное дроссельное устройство
Лабиринтное дроссельное устройство относится к классу жиклерных дроссельных устройств, и включает в себя корпус, внутри которого установлены жиклеры, состоящие из лицевой и ответной шайб, и разделенные проставочными кольцами (рисунок 1).
Основным преимуществом лабиринтного дроссельного устройства является достижение наибольшего удельного перепада давления на единицу длины конструкции, что достигается путем одновременной реализации сразу нескольких механизмов местных сопротивлений, а, следовательно, и потерь давления рабочей среды, таких как потери на плавный поворот, сужение и расширение потока рабочей среды.
Технические характеристики дроссельного устройства
| Параметр | Значение |
| Внутренний диаметр трубопровода, мм | 13,2 |
| Рабочее давление, МПа | 6,9 |
| Рабочая температура, °С | 35 |
| Расчетное давление, МПа | 11 |
| Расчетная температура, °С | 350 |
| Объемный расход рабочей среды, м3/ч | 0,2 |
| Перепад давления, МПа | 6 |
| Рабочая среда | Продувочная вода |
| Материал дроссельного устройства | 08Х18Н10Т |
| Типоразмер присоединяемой трубы | 17,2х2 |
| Разделка кромок под сварку | С-23-2 |
| Категория сейсмостойкости по НП-031-01 | ΙΙ |
а – «лицевые» шайбы, б – «ответные» шайбы, в – корпус,
г – проставочные кольца, д – накидные гайки
Рисунок 1 – Общий вид лабиринтного дроссельного устройства
Перечень работ отдела НИОКР, выполненных в рамках проектирования оборудования
В ходе разработки лабиринтного дроссельного устройства отделом НИОКР были выполнены следующие основные работы:
- Анализ исходных требований, предъявляемых к проектируемому лабиринтному дроссельному устройству;
- Проектировочный расчет основных геометрических характеристик дроссельного устройства, выполненный с помощью инженерной методики;
- Поверочный гидравлический расчет лабиринтного дроссельного устройства, проведенный методом численного моделирования рабочих процессов;
- Поверочный прочностной расчет, проведенный методом численного моделирования напряженно-деформированного состояния дроссельного устройства;
- Разработка технической отчетной документации по итогам расчетов, обосновывающие принятые конструктивные решения.
Основные результаты, полученные в ходе выполнения работ
В ходе проектировочного расчета, получены следующие геометрические параметры лабиринтного дроссельного устройства, позволяющие обеспечить требуемую расходную характеристику:
- количество лицевых шайб: 8 шт;
- количество ответных шайб: 7 шт;
- расстояние между жиклерами: 3 мм;
- толщина жиклера: 2 мм.
В ходе поверочного гидравлического расчета получены поля распределения статического давления и скорости движения рабочей среды по всей области дроссельного устройства. Результаты поверочных гидравлических расчетов показаны на рисунках 2 – 4.
Рисунок 2 – Распределение скорости движения рабочей среды в дроссельном устройстве (показаны линии тока)
Рисунок 3 – Распределение скорости движения рабочей среды в поперечном сечении дроссельного устройства (показаны линии тока)
Рисунок 4 – Распределение абсолютного давления в дроссельном устройстве и в поперечном сечении каждого жиклера
По итогам поверочного гидравлического расчета также получено значение массового расхода, и определена погрешность данного значения относительно номинального значения согласно таблице 1. Полученная погрешность составила менее 10%, дроссельное устройство считается удовлетворяющим требованиям по расходной характеристике.
По итогам поверочного прочностного расчета получают распределения механических напряжений в режимах эксплуатации, требуемых к расчету согласно указанной категории сейсмостойкости, определяют собственные частоты конструкции, а также подтверждают требуемые к соблюдению параметры надежности.
Пример распределения механических напряжений в дроссельном устройстве показан на рисунке 5.
По итогам прочностных поверочных расчетов получены максимальные значения мембранных и изгибных напряжений, и получено отсутствие превышения допускаемых напряжений по всем группам напряжений согласно ПНАЭ Г-7-002-86. Таким образом, конструкция дроссельного устройства считается удовлетворяющей всем условиям прочности.
Разработанное лабиринтное дроссельное устройство полностью соответствует предъявляемым требованиям, нормам прочности оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок ПНАЭ Г-7-002-86 и нормам проектирования сейсмостойких атомных станций НП-031-01.
Ключевым параметром качества оборудования является возможность обеспечения расходной характеристики при компактных габаритных размерах, что достигается путем применения нестандартных жиклеров с повышенным коэффициентом сопротивления в конструкции лабиринтного дроссельного устройства.
