Kæling á aðalfóðurvatnsdælumótor í kjarnorkuveri

Hitakerfi og hættur við aðalfóðurvatnsdæluhreyfla í kjarnorkuverum
Helstu fóðurvatnsdæluhreyflar í kjarnorkuverum eru aðallega stór-afkastagetu ósamstilltir eða samstilltir mótorar með miklum-afli. Hitamyndun þeirra stafar fyrst og fremst af samsettum áhrifum rafmagnstaps, vélræns taps og umhverfisþátta. Upphitunarbúnaðurinn er flókinn og hitinn safnast hratt upp. Ef kæling er ekki tímabær mun það valda margvíslegri hættu fyrir búnað og kerfi.

Kjarnahitunarbúnaður

1. Rafmagnstapshitun: Þetta er aðaluppspretta varmamyndunar mótorsins, þar með talið kopartap á statorvinda, kjarnajárntap og viðbótartap. Þegar statorvindurnar eru virkjaðar myndar straumur sem fer í gegnum leiðarana Joule hita, þ.e. kopartap. Stærð þessara tapa er jákvæð fylgni við veldi straumsins og leiðaraviðnám. Undir áhrifum segulsviðs til skiptis myndar kjarninn hysteresis-tap og hringstraumstap, þ.e. járntap, sem er aðallega tengt kjarnaefninu, segulsviðsstyrk og tíðni. Ennfremur geta harmonikkar sem myndast af tíðnibreytum eða ólínulegu álagi aukið viðbótartap á mótorum og aukið enn frekar á hitamyndun.

2. Vélrænt tap varmamyndun: Við notkun mótorsins myndast vélrænt tap og breytast í hita vegna loftbilsnúnings á milli snúnings og stator, núning á legu og snúningsviðnám viftu. Legslit, léleg smurning eða óviðeigandi uppsetning eykur vélrænan núning verulega, sem leiðir til viðbótar hitamyndunar og verður aðalorsök vélræns taps á hitamyndun.

3. Sameinaðir umhverfisþættir: Helstu fóðurvatnsdælur í kjarnorkuverum eru að mestu staðsettar í loftræstiherbergjum aðalbyggingarinnar á hefðbundnu eyjunni. Í sumum tilfellum er umhverfishiti hár og rýmið er tiltölulega lokað með takmarkaðri loftræstingu. Á sama tíma getur rekstrarumhverfi kjarnorkuvera innihaldið mengunarefni eins og ryk og vatnsgufu, sem festast auðveldlega við yfirborð eða innra hluta mótorsins, hindra varmaleiðnirásir og hindra enn frekar varmaleiðni og hækka þannig rekstrarhita mótorsins.

Hætta á of háum hita Þegar hitastig mótorsins fer yfir hámarksmörkin mun það hafa margvísleg neikvæð áhrif á frammistöðu búnaðar og öryggi kerfisins: Í fyrsta lagi skemmir það einangrun mótorsins. Hátt hitastig flýtir fyrir öldrun og kolsýringu einangrunarefna, dregur úr einangrunarviðnámi og veldur jafnvel vafningsskammhlaupum og jarðtengingarbilunum, sem leiðir beint til mótorlokunar. Í öðru lagi hefur það áhrif á vélrænni frammistöðu mótorsins. Hátt hitastig veldur varmaþenslu og aflögun á íhlutum eins og snúningi mótorsins og statornum, sem leiðir til ójafnra loftbila, minni vélrænni passa nákvæmni, aukins titrings og hávaða og í alvarlegum tilfellum vélrænni hindrun. Í þriðja lagi dregur það úr skilvirkni mótorsins. Aukið hitastig eykur viðnám leiðara og kopartap, en dregur úr gegndræpi kjarna og eykur járntap, sem leiðir til aukinnar orkunotkunar hreyfilsins og minni skilvirkni. Í fjórða lagi kallar það af sér steypandi bilanir. Misbrestur á að slökkva á aðalfóðurvatnsdælumótornum mun valda truflun á aðalstraumvatnskerfinu sem hefur áhrif á eðlilega notkun gufugjafans. Ef biðdælan getur ekki ræst í tæka tíð getur það valdið því að kjarnorkuverið dragi úr álagi eða leggist jafnvel af brýn, sem leiðir til verulegs efnahagstjóns og öryggisáhættu.

Kæliaðferðir og tæknilegir eiginleikar aðalfóðurvatnsdæluhreyfla í kjarnorkuverum

Miðað við kröfur um öryggisstig, rekstrarskilyrði og staðbundna skipulag kjarnorkuvera, verður kæliaðferðin fyrir aðalfóðurvatnsdælumótora að uppfylla kjarnakröfur eins og skilvirka hitaleiðni, áreiðanlegan rekstur, þægilegt viðhald og aðlögunarhæfni að kjarnorkuumhverfinu. Eins og er, er algengum kæliaðferðum fyrir aðalfóðurvatnsdælumótora í kjarnorkuverum aðallega skipt í tvo flokka: loftkælingu og vökvakælingu. Mismunandi kæliaðferðir hafa mismunandi burðarvirki, skilvirkni hitaleiðni og viðeigandi aðstæður. Í hagnýtri notkun verður að gera sanngjarnt val byggt á þáttum eins og vélarafli og rekstrarumhverfi.

1. Loftkælingaraðferð Loftkæling notar loft sem hitaleiðnimiðil og flytur hitann sem mótorinn myndar í gegnum loftflæði. Það hefur kosti eins og einfalda uppbyggingu, þægilegt viðhald og engin lekahætta. Það er hentugur fyrir lág-til-miðlungs máttur aðalfóðurvatnsdælumótorar í umhverfi með lágt umhverfishitastig og var mikið notaður í fyrstu kjarnorkuveraeiningum og sumum hjálparfóðurvatnsdælumótorum. Það fer eftir loftflæðisaðferðinni, það má skipta henni í náttúrulega loftræstingarkælingu og þvingaða loftræstingarkælingu.

Náttúruleg loftræstingarkæling byggir á eigin hitaleiðni mótorsins og náttúrulegri loftræstingu umhverfislofts til að ná hitaleiðni. Mótorhlífin er venjulega hönnuð með hitauppbyggingu til að auka hitaleiðnisvæðið. Hiti er leiddur til loftsins í gegnum hitavaskinn og náttúruleg varning myndast af loftþéttleikamunnum til að ljúka varmaskiptum. Þessi aðferð krefst ekki viðbótaraflbúnaðar, hefur lágan rekstrar- og viðhaldskostnað og engin hávaðamengun. Hins vegar er skilvirkni hitaleiðni þess tiltölulega lítil og hefur mikil áhrif á umhverfishita og loftræstingaraðstæður. Það er ekki hentugur fyrir há-afl, há-hita-framleiðandi aðalstraumvatnsdælumótora og hentar aðeins fyrir lág-afl hjálparhreyfla eða biðhreyfla.

Þvinguð loftræstingarkæling notar kæliviftu sem er uppsett aftan á mótornum til að þvinga loftflæði yfir stator, snúning og kjarnafleti og flýta fyrir hitaleiðni. Skilvirkni hitaleiðni hennar er mun meiri en náttúruleg loftræstingarkæling og er hentug fyrir miðlungs-aðalfóðurvatnsdælumótora. Byggt á hringrásaraðferðinni fyrir kæliloftið er hægt að skipta því í opið og lokað kerfi: Opin þvinguð loftræsting dregur beint umhverfisloft inn í mótorinn, dreifir því eftir kælingu og dregur það síðan út. Það hefur einfalda uppbyggingu og mikla hitaleiðni skilvirkni, en er næmt fyrir ryki og vatnsgufumengun í umhverfinu, sem krefst reglulegrar hreinsunar á loftsíu. Lokuð þvinguð loftræsting notar innri loftrás, kælir hringrásarloftið í gegnum ytri kælir áður en hann -er aftur inn í mótorinn og kemur í veg fyrir að umhverfismengun komist inn í mótorinn. Það er hentugur fyrir kjarnorkuveraumhverfi með miklu ryki og rakastigi, en uppbygging þess er tiltölulega flókin og krefst viðhalds á kæliranum og hringrásarkerfinu.

2. Vökvakæling

Vökvakæling notar vökva eins og vatn og olíu sem hitaleiðnimiðil. Með því að nota mikla sérvarmagetu og mikla hitaleiðni skilvirkni vökva, er hiti fluttur frá mótornum í gegnum vökvaflæði. Það er hentugur fyrir há-afl, há-hita-framleiðandi aðalstraumvatnsdæluhreyfla í kjarnorkuverum og er sem stendur almenna kæliaðferðin. Alveg lokuð vatnskæling er mest notuð og helstu fóðurvatnsdælumótorar í Haiyang kjarnorkuversins áfanga I verkefninu nota þessa kæliaðferð.

Vatns-kælt kælikerfi: Með því að nota afjónað vatn eða sérstakt kælivatnsmeðferðarefni sem miðil er því skipt í innri kælingu og ytri kæliform. Innri kælikerfi nota kælivatnspípur sem eru settar upp inni í stator- og snúningsvindum mótorsins, sem gerir kælivatni kleift að flæða í gegnum vafningarnar og fjarlægja beint hita sem myndast af vafningunum. Þetta skilar sér í mjög mikilli hitaleiðni og hentar vel fyrir stóra-afkastamikla mótora með-afli. Ytri kælikerfi nota aftur á móti kælijakka á mótorhlífinni. Kælivatn streymir í gegnum kælihlífina og skiptir hita við mótorhlífina og fjarlægir óbeint hita. Þetta kerfi er tiltölulega einfalt í uppbyggingu og auðvelt í viðhaldi, en skilvirkni hitaleiðni er aðeins lægri en innri kælikerfa.

Vatnskælikerfið fyrir aðal fóðurvatnsdælumótorinn í kjarnorkuveri er venjulega tengt kælivatnskerfi orkuverabúnaðarins. Kælivatnsinntak og úttak eru tengd við kælivatnskerfi virkjunarbúnaðar með flönsum og mynda lokaða-lykkjuhringrás. Kerfið inniheldur kælivökvadælu, síu, hitastigsmælingareiningu og flæðisvöktunareiningu. Kæliörvunardælan veitir kælivatnsrennsli afl, sían kemur í veg fyrir að óhreinindi stífli kælipípurnar og hitastigsmælingareiningin safnar hitastigi kælimiðils í rauntíma og sendir það aftur í aðalstjórnarherbergi virkjunarinnar, sem gerir sjálfvirka aðlögun kælikerfisins kleift og tryggir að hitastig mótorsins haldist stöðugt innan málsviðsins.

3. Olíu-kælt kerfi: Þetta kerfi notar sérhæfða kæliolíu sem miðil, sem dreifir olíunni til að fjarlægja hita frá mótornum á sama tíma og það veitir smurningu. Það er hentugur fyrir há-hraða og há-álagsmótora. Kæliolían rennur í gegnum vafningar, legur og aðra hluti inni í mótornum og gleypir hita áður en hún fer inn í ytri kælir til að skiptast á hita með lofti eða kælivatni. Eftir kælingu er olían endurunnin. Kostirnir við olíu-kælt kerfi eru jöfn hitaleiðni og smurning, sem verndar legur og aðra vélræna íhluti á áhrifaríkan hátt. Hins vegar þarf að skipta um olíu reglulega, sem leiðir til hærri viðhaldskostnaðar og hættu á olíuleka. Þess vegna er notkun þess í helstu fóðurvatnsdælumótorum kjarnorkuvera tiltölulega takmörkuð.

Samsett kæliaðferð Fyrir aðalstraumvatnsdælumótora með afar mikið afl og umtalsverða hitamyndun er ein kæliaðferð ófullnægjandi til að uppfylla kröfur um hitaleiðni. Þess vegna eru samsettar kælingaraðferðir venjulega notaðar, sem sameina loftkælingu með vökvakælingu, eða innri kælingu með ytri kælingu. Til dæmis nota statorvindurnar vatns-kælda innri kælingu, snúningsvindurnar nota loftkælingu og kjarninn notar vatns-ytri kælingu. Með fjölvíða hitaleiðni er tryggt að mótorhitastigið haldist stöðugt innan uppsettra marka meðan á fullu-álagi stendur. Samsettar kæliaðferðir bjóða upp á mikla skilvirkni hitaleiðni og sterka aðlögunarhæfni, en þær eru flóknar í uppbyggingu, hafa háan fjárfestingarkostnað og erfitt að viðhalda þeim. Þeir eru aðallega notaðir í aðalstraumvatnsdælumótora af megavatta-flokki og yfir kjarnorkueiningar.

Kælikerfi aðalfóðurvatnsdælumótors í kjarnorkuveri er mikilvægur þáttur sem tryggir örugga og stöðuga rekstur einingarinnar. Skilvirkni hitaleiðni þess og rekstraráreiðanleiki hefur bein áhrif á eðlilega notkun aðalfóðurvatnsdælukerfisins og hefur þannig áhrif á hitahringrás kjarnorkuversins og öryggishindranir. Eftir því sem kjarnorkueiningar þróast í átt að stærri afköstum og hærri breytum eykst afl aðalfóðurvatnsdælumótors stöðugt, sem leiðir til meiri varmamyndunar og gerir sífellt meiri kröfur um kælitækni.

Niðurstaða

Loftkæling, vökvakæling og samsettar kælingaraðferðir eru mikið notaðar í helstu fóðurvatnsdælumótorum kjarnorkuvera. Með því að fínstilla hönnun kælikerfisins, velja skilvirka kælimiðla og bæta sjálfvirka stjórnunar- og vöktunartækni, hefur skilvirkni hitaleiðni og áreiðanleika kælikerfisins verið bætt á áhrifaríkan hátt og uppfyllir kröfur um langtíma notkun kjarnorkueininga. Á sama tíma, með stöðugum framförum í kjarnorkutækni, hefur greindarvæðing, skilvirkni og græning orðið þróunarstefna kælitækni. Í framtíðinni verða framkvæmdar frekari rannsóknir og þróun á skilvirkri og-orkusparandi kælitækni, svo sem nýjum samsettum kæliefnum og snjöllum aðlagandi kælikerfi, til að ná nákvæmri stjórn og-orkusparandi virkni kælikerfa. Jafnframt verður skynsamur rekstur og viðhald kælikerfa efldur. Með stórum gögnum, Internet of Things og annarri tækni verður rauntímavöktun,-bilunarviðvörun og skynsamlegri greiningu á rekstrarstöðu kælikerfa náð, sem bætir enn frekar áreiðanleika og rekstur og viðhaldsskilvirkni kælikerfa og veitir sterkari tryggingar fyrir öruggum og skilvirkum rekstri kjarnorkuvera.