Проектирование конденсатора

В мае 2022 года Ленинградский металлический завод филиал ОАО «Силовые машины» обратился в компанию АО «СУЗМК-Инжиниринг» в связи с необходимостью проектирования и разработки конструкторской документации на Конденсатор 215КП-9800-1 для Сургутской ГРЭС-1 Станции №16. Имея большой опыт в проектировании теплообменного оборудования для различных отраслей специалисты «СУЗМК-Инжиниринг» приняли задачу по проектированию нового для себя оборудования. 
Аппарат представляет из себя горизонтальный двухсекционный подтурбинный вакуумный конденсатор с двумя ходами по воде в каждой секции. Количество труб – около 13000, длина труб порядка 9000 мм, материал МНЖ5-1. В ходе проектирования были применены различные методики расчёта, а также анализ работы схожего оборудования. После выбора принципиальной конструкции аналога были проведены поверочные расчёты по различным методикам и систематический анализ сходимости результатов с фактическими параметрами работающего оборудования. В результате были выявлены зависимости, наиболее точно отражающие теплогидравлическую характеристику аппарата, после чего была выбрана и утверждена конструкция требуемого в соответствии с ТЗ аппарата. 

Помимо методики «ЛМЗ» удовлетворительные результаты на всех режимах также показали расчёты, произведенные по методикам РД 34.30.104-82 «Руководящие указания по тепловому расчёту поверхностных конденсаторов мощных турбин тепловых и атомных электростанций» а, также предложенной Институтом Теплообменного Оборудования США.

В дальнейшем принятая и утверждённая конструкция Конденсатора подверглась детальному расчёту на прочность сначала по выбору основных размеров и толщин, а затем проверке прочности в соответствии с
ГОСТ 34233.1-34233.12, ГОСТ 34283. Конструкция проверена поверочным расчётом методом конечных элементов с определением напряжённо-деформированного состояния в основных силовых элементах Конденсатора по программе «ANSYS».

Расчёт показал, что в аппарате обеспечены:

• статическая прочность при нормальной эксплуатации для срока службы равного 40 годам;
• статическая прочность при гидравлических испытаниях;
• вибропрочность;
• устойчивость;
• циклическая прочность.

Также был проведён расчёт при сейсмических воздействиях 8 баллов по шкале МSК-64. Проведенный расчет показал, что прочность Конденсатора обеспечена в соответствии с требованиями ГОСТ 34283-2017. «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность при ветровых, сейсмических и других внешних нагрузках» и НП-031-01. «Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций». Поверочный расчёт и определение напряжённо-деформированного состояния Конденсатора проводилось также по программе. Для оценки прочности Конденсатора от воздействия сейсмических расчётных нагрузок была построена полномасштабная трёхмерная конечно-элементная модель.

Разработка конструкторской документации проводилась в импортонезависимой автоматизированной системе трёхмерного проектирования КОМПАС-3D с применением компоновочной геометрии и параметризации некоторых типовых деталей. Детальная трёхмерная модель изделия содержит 178 подсборок, 17189 деталей и 4476 библиотечных компонентов. Над созданием рабочей конструкторской документации Конденсатора от получения ТЗ и окончательных исходных до выдачи документации в производство конструктора трудились на протяжении 4-х месяцев, не считая изменений и корректировок, вносимых Заказчиком в процессе проектирования. Оформление документации выполнено в строгом соответствии с ЕСКД и требованиями Заказчика.

В процессе проектирования были также рассмотрены и учтены следующие сложности:
применение демпферов-виброизоляторов для защиты аппарата от сейсмических нагрузок;
специальные винтовые опоры для проведения гидроиспытаний конденсатора;

• расчёт прочности Конденсатора и согласование нагрузок на патрубки конденсатора от присоединяемых трубопроводов;
• расчёт перемещений патрубков Конденсатора в зависимости от координат фикс-пункта;
• конструкция коллектора сброса пара от быстродействующей редукционно-охладительной установки (БРОУ);
• укрепление стенок аппарата рёбрами жёсткости и стяжками;
• конструкция пароприёмных устройств;
• подгонка конструкции и корректировка габаритных размеров под расположение строительных конструкций и установочные размеры в турбинном помещении.
• прочие нюансы и тонкости конструкции, введённые по опыту эксплуатации аналогичных конструкций, такие как усиление сварных швов, применение уравнительных сосудов, компенсаторов и проч.

Несмотря на все сложности, возникшие в процессе проектирования Конденсатора, работа была выполнена качественно и в срок. Результат работы удовлетворил заказчика. Наши специалисты получили бесценный опыт проектирования сложного оборудования такого уровня. 
В настоящие время идёт изготовление Конденсатора. Специалисты АО «СУЗМК-Инжиниринг» осуществляют авторское сопровождения проекта и при необходимости вносят необходимые корректировки и уточнения.
Задача успешно выполнена!