Винтовые механизмы СУЗ, основанные на передаче поступательного движения шариковой гайки от винта, вращаемого синхронным электродвигателем в воде под давлением 100 кг/см, без смазки, с сельсинными указателями положения, впервые изготовлялись в СССР и поэтому требовали значительной экспериментальной проверки как отдельных узлов привода, так и всего механизма в целом. Поэтому ОКБ «Гидропресс» с 1956-1957гг. были запроектированы, изготовлены и в 1958г. пущены натурные стенды как по параметрам теплоносителя, так и по геометрическим размерам механизмов и электрооборудования.
Электрооборудование механизмов СУЗ разрабатывалось научно-исследовательским институтом ВНИИЭМ и изготовлялось Московским электромеханическим заводом (МЭМЗ) и опытным заводом ВНИИЭМ. Создание нержавеющих подшипников для работы их в воде без смазки велось научно-исследовательским институтом подшипниковой промышленности и его опытным цехом.
Стенды для отработки механизмов управления ВВЭР-1, ВВЭР-2 и ВК-50 на опытных образцах, изготовляемых и испытываемых почти параллельно, были сооружены на экспериментальном участке ОКБ «Гидропресс». Стенд для испытания электрооборудования СУЗ сооружен в филиале ВНИИЭМа (г. Истра, Московской обл.), на нем отрабатывались электротехнические параметры электродвигателей и указателей положения, проверка ресурса их работы, отработка работы подшипников качения без смазки.
На стендах механизмов СУЗ ОКБ «Гидропресс» выполнялись следующие работы:
- оценка износа винта, гайки и шариков;
- оценка устойчивости работы механизма при различных числах оборотов;
- оценка влияния на работу механизма некоторых конструктивных факторов (высота гайки, количество шариков и пр.);
- оценка влияния на работы электродвигателя и его подшипников динамических усилий механизма;
- установление моторесурса механизма и его винтовой пары;
- для механизма АЗ определение времени падения кассеты при различных расходах воды;
- установление величины выбега механизма при его остановке. Этой цели служили два стенда:
- «холодный», на котором осуществлялись натурные расходы воды при низких температурах (50°С) в замкнутом контуре с помощью насоса 12НДС;
- «горячий», на котором осуществлялись натурные параметры теплоносителя при неполных его расходах (25-30 м3/час) в замкнутом контуре с помощью насоса ЦЭН-602. На них были доведены до кондиционной работы опытные и головные образцы механизмов СУЗ всех выше перечисленных реакторов и установлено осциллографированием время падения АЗ, которое составило величину — 2,33 сек (разгон + торможение), а полное время разгона — 1,45 сек.
Предварительная отработка отдельных узлов механизмов производилась на водяном стенде «винт-шариковая гайка» при температуре 40-60°С без циркуляции, в котором осуществлялись циклы возвратно-поступательного движения с помощью автоматического переключения концевыми выключателями. По результатам испытаний проводилось конструктивное совершенствование деталей шарико-винтовой пары (отражатель шаров на торце гайки, профиль выходной канавки шаров и пр.). Первоначально изготовленная Московским электромеханическим заводом партия электродвигателей для Нововоронежской АЭС в 1962 г. была забракована, главным образом, из-за не отработки шарикоподшипников и разрушения сепараторов через небольшое число часов их работы с последующим заеданием подшипников.
В 1963 году как подшипники, так и новая штатная партия электродвигателей для механизмов СУЗ НВАЭС была выполнена, а головные их образцы прошли ресурсные испытания на стендах.
Стенд разъемных соединений
Одновременно со стендами СУЗ и D-ти кассетным был пущен так называемый стенд разъемных соединений. Он представлял собой автоклав с электрообогревом, в который закладывались испытуемые элементы механизмов СУЗ, кассет, шарикоподшипников, и затем осуществлялась естественная циркуляция дистиллята при давлении 100 ата и температуре 275°С.
Основной целью испытаний являлась проверка на изделиях, выполненных из различных материалов, отсутствия прикипания соприкасающихся деталей и возможности разборки разъемных соединений после длительной их выдержки в автоклаве: 1000 часов в первом этапе, 1400 часов во втором этапе и 1100 часов в третьем этапе.
На этом стенде была выявлена неработоспособность стали 1X13 в дистилляте с температурой свыше 100 С, значительная коррозия никеля и разрушения пружины и поршневых колец из стали 3X13 после длительного пребывания в горячем дистилляте (>200°С). И наоборот, подтверждена хорошая разборка кассет после пребывания в дистилляте в течение 3000 часов, отработаны пары разъемных соединений и отмечена повышенная коррозия швов на циркониевых деталях.
На этом же стенде произведен подбор материала сепараторов шарикоподшипников электродвигателя приводов СУЗ, материал стали для термостойких подшипников и пр.
Испытаны также «заневоленные» пружины из нагартованной стали 1Х18Н9Т завода «Серп и Молот» 02,4 мм в течение 3120 час и пружины из стали 1Х18Н9Т 04,5 и 8 мм Ижевского завода. Обе стали по прочностным и коррозионным испытаниям дали положительные результаты и применены как во внутрикорпусных устройствах всех реакторов, так и в головках кассет.
