Aðal fóðurvatnskælikerfi kjarnorkuvera er kælihindrun fyrir kjarnorkuöryggi

Kjarna staðsetning og virknigildi aðal kælikerfis fóðurvatns
Orkubreytingarferli kjarnorkuvera felst í meginatriðum í því að hita kælivökvann í aðalrásinni í gegnum varmaorkuna sem myndast við kjarnaklofnun og síðan flytja varmaorkuna yfir í aðalfæðisvatnið í aukarásinni í gegnum gufugjafa, umbreyta fóðurvatninu í háþrýstingsgufu til að knýja gufuhverflinn til orkuframleiðslu. Kjarnahlutverk kælikerfisins fyrir fóðurvatn er að veita stöðugan og stjórnanlegan kælimiðil fyrir þessa hringrás, en ná hæfilegri hitaleiðni og endurheimt. Virknilegt gildi þess endurspeglast aðallega í þremur þáttum.

Í fyrsta lagi skaltu tryggja kælingu kjarna kjarnans. Kjarni kjarnaofns losar stöðugt mikið magn af varmaorku við kjarnaklofnun. Ef ekki er hægt að flytja það út tímanlega mun það leiða til skyndilegrar hækkunar á kjarnahita og valda alvarlegum öryggisslysum. Aðal kælikerfið fyrir fóðurvatn skilar stöðugt kælivatni til gufugjafans, gleypir hita frá aðal kælivökvanum og tryggir að kjarnahitastiginu sé haldið innan öruggs þröskulds, sem myndar mikilvæga „kælihindrun“ fyrir öryggi kjarnaofna. Samkvæmt tölfræði IAEA eru um það bil 12% ófyrirhugaðra stöðvunar í kjarnorkuverum tengdar bilunum í fóðurvatnskerfi, sem óbeint staðfestir mikilvæga öryggisgildi aðal kælikerfisins.

Í öðru lagi, viðhalda stöðugleika efri lykkjulotunnar. Helstu fóðurvatnskælikerfið þarf að stilla flæðihraða og hitastig fóðurvatnsins nákvæmlega í samræmi við breytingar á reactorafli, tryggja stöðugar gufubreytur við úttak gufugjafans og veita stöðugan og hæfan aflgjafa fyrir hverflinn. Meðan-afl er keyrt á reactor er flæðishraðinn stilltur handvirkt með aðalframhjáveituvatnsstýrilokanum; Við há-aflvirkni grípur aðalstraumvatnsstýriventillinn sjálfkrafa inn í og ​​stillir sig á kraftmikinn hátt í samræmi við varmaafl gufugjafans, sem tryggir samfellu og stöðugleika aukahringrásarinnar.

Að lokum, ná hagkvæmri nýtingu orku. Aðal kælikerfið fyrir fóðurvatn mun forhita fóðurvatnið meðan á kælingu stendur, endurheimta úrgangshitann eftir gufuþéttingu, draga úr orkutapi og bæta hitauppstreymi kjarnorkueiningarinnar. Á sama tíma, með því að stjórna vatnsveitubreytum nákvæmlega, draga úr sliti á búnaði og orkunotkun og hjálpa kjarnorkueiningum að ná langtíma-hagkvæmum rekstri, uppfyllir það lágmark-kolefnis og skilvirka orkuþróunarþörf samkvæmt „tvíkolefnis“ stefnunni.

Samsetningararkitektúr og vinnuregla aðal kælikerfis fóðurvatns
Aðalfæðivatnskælikerfi kjarnorkuvera er samþætt og flókið kerfi með mikilli-nákvæmni, aðallega samsett af aðalfóðurvatnsdælu, aðalstraumvatnsstýriloka, forhitunarbúnaði fyrir fóðurvatn, leiðslukerfi, eftirlits- og stýrikerfi og aukabúnaði. Íhlutirnir vinna saman til að mynda lokaða-lykkju kælihringrás og verklagsreglan snýst um þrjá kjarnatengla „aðlögun færibreytu hitaskipta fyrir fóðurvatnsflutninga“.

Kjarnahlutir og hlutverk þeirra

• Aðalfóðurvatnsdæla: Sem „krafthjartað“ kerfisins er það ábyrgt fyrir því að skila háum-fóðurvatni sem er unnið af loftræstingu til gufugjafans við háan þrýsting. Rekstrarskilyrði þess eru afar erfið og krefjast langtíma samfelldrar notkunar við háan hita (inntakshitastig um 220 gráður) og háþrýsting (úttaksþrýstingur getur náð 8-12 MPa) umhverfi. Hönnunarlífið er venjulega ekki minna en 40 ár og mjög miklar kröfur eru gerðar til tæringarþols og þéttingar burðarvirkis. Sem stendur notar almenna straumurinn í Kína háhraða miðflótta aðalfóðurvatnsdælur og sumar háþróaðar einingar hafa tekið upp samþættar lausnir með breytilegum tíðnihraðastjórnun og greindri vöktun. Sumar einingar eru einnig búnar gufudrifnum fóðurvatnsdælum til að tryggja að enn sé hægt að treysta á hjálpargufu til að viðhalda rekstri og bæta áreiðanleika kerfisins ef rafmagnsleysi verður í allri verksmiðjunni. Einingakerfi aðal fóðurvatnsdæluhópsins, þróað af East China Electric Power Design Institute, bætir í raun rekstraráreiðanleika og hönnunarskilvirkni kerfisins með því að samþætta fordæluna, mótorinn, vökvatengi og aðaldæluna.
• Aðalfóðurvatnsstýringarventill: „flæðismiðstöð“ kerfisins, sem vinnur samhliða aðalfóðurvatnshjáveitustjórnunarventilnum, ábyrgur fyrir því að stilla flæðihraða fóðurvatnsins nákvæmlega út frá breytingum á reactorafli og rekstrarstöðu gufugjafa. Frammistaða þess er í beinu sambandi við stöðugleika vatnsveitukerfisins. Ef bilun kemur upp mun það valda sveiflum í rennsli aðalstraumvatns, sem ógnar öryggi einingarinnar. Algengar bilanir eru slitnir og brotnir þræðir sem tengja ventilstilkinn og ventilkjarna, slit á innri vegg ventlabúrsins, óeðlileg endurgjöf staðsetningarmerkja osfrv., sem þarf að leysa með hagræðingu burðarvirkis og uppfærslu á efni.

Forhitunarbúnaður fyrir fóðurvatn: inniheldur aðallega háþrýstihitara, sem eru notaðir til að forhita aðalfóðurvatnið með því að nota afgangshitann frá útdrætti gufuhverfla, hækka hitastig fóðurvatnsins, draga úr hitatapi í gufugjafanum og draga úr hitauppstreymi búnaðar og lengja þar með endingartíma kerfisins. Eftir forhitun fer fóðurvatnið inn í gufugjafann og getur á skilvirkari hátt tekið upp varma frá aðalrásinni, sem bætir skilvirkni gufuframleiðslu.

 

Vöktunar- og stýrikerfi: Samsett úr ýmsum skynjurum, stýritækjum og stýribúnaði, fylgist það með lykilbreytum eins og vatnsrennsli, hitastigi og þrýstingi í rauntíma- og nær nákvæmri færibreytustillingu með sjálfvirku stjórnkerfi. Til dæmis, með því að fylgjast með vatnsborði og hitastigi gufugjafans, er hraði aðalfóðurvatnsdælunnar og opnun aðalstraumvatnsstýringarlokans sjálfkrafa stillt til að tryggja að rekstrarfæribreytur kerfisins séu alltaf innan öruggra marka, á sama tíma og rauntímaviðvörun og neyðarviðbrögð við bilunum nást.

• Verkflæðisgreining

Vinnuferli aðal kælikerfisins fyrir fóðurvatn má skipta í fjögur lykilþrep: Fyrsta skrefið er að loftræstingartækið framkvæmir afloftunarmeðferð á fóðurvatninu, fjarlægir súrefni og aðrar skaðlegar lofttegundir úr vatninu, kemur í veg fyrir tæringu á leiðslum og búnaði og tryggir að hreinleiki fóðurvatnsins uppfylli staðla kjarnorkustigs; Annað skrefið er að auka inntaksþrýsting aðaldælunnar fyrirfram til að koma í veg fyrir kavitation. Síðan setur aðalfóðurvatnsdælan þrýsting á meðhöndlaða fóðurvatnið og skilar því til háþrýstihitarans; Skref þrjú, háþrýstihitarinn notar úrgangshitann sem dreginn er úr gufuhverflinum til að forhita fóðurvatnið og hækka hitastig fóðurvatnsins í tilgreint svið; Skref fjögur, forhitað aðalfæðisvatnið er flutt til gufugjafans til að gleypa hitann frá aðalkælivökvanum og breyta því í háþrýstigufu. Kælda fóðurvatnið rennur síðan til baka í gegnum hringrásarkerfið til að ljúka kælihringnum. Í öllu ferlinu tekur vöktunar- og eftirlitskerfið fullan þátt og stillir á virkan hátt rekstrarbreytur hvers íhluta á grundvelli breytinga á orku kjarnaofns og rekstrarstöðu kerfisins til að tryggja stöðugt, öruggt og skilvirkt hjólreiðar.

Öryggisábyrgð og bilanameðhöndlun aðalkælikerfis fóðurvatns

Öruggur rekstur kælikerfis aðalfæðivatns í kjarnorkuverum er mikilvæg trygging fyrir kjarnorkuöryggi. Vegna erfiðs rekstrarumhverfis kerfisins, sem verður fyrir háum hita, háþrýstingi og mikilli geislun í langan tíma, er það viðkvæmt fyrir sliti, leka, stjórnunarfrávikum og öðrum bilunum. Þess vegna er nauðsynlegt að koma á fót traustu öryggisábyrgðarkerfi til að ná snemma uppgötvun og förgun bilana.

• Öryggisráðstafanir

Fínstilling á efni og burðarvirki: Kjarnahlutirnir eru gerðir úr há-styrkleika, tæringarþolnum- og geislunarþolnum sérstökum efnum. Til dæmis eru hjól og skaftþétting aðalfóðurvatnsdælunnar úr hákolefnislítið austenítískt ryðfríu stáli eða tvíhliða ryðfríu stáli. Staðsetningarpinna aðalstraumvatnsstýrilokans er gerður úr Inconel750 efni með miklum-styrkleika, sem kemur í stað hefðbundinna lágstyrksefna, til að bæta slitþol og endingartíma íhlutanna. Á sama tíma, fínstilltu byggingarhönnun lokabúrhluta og lokakjarna, samþykkja glugga með litlum holum og fínstilla fyrirkomulag þeirra í samræmi við flæðisferilinn, bæta reglugerðarnákvæmni og flæðisgetu og draga úr titringi og sliti íhluta.

Hönnun með tvíþættri offramboði: Lykilbúnaður kerfisins notar óþarfa stillingar fyrir "einn til notkunar og einn fyrir öryggisafrit" eða "margfaldur til notkunar og einn fyrir öryggisafrit". Til dæmis er aðalfóðurvatnsdælan venjulega búin 2-4 einingum og samsvarandi varadælum til að tryggja að þegar einn búnaður bilar er hægt að taka varabúnaðinn fljótt í notkun til að forðast lokun kerfisins. Á sama tíma samþykkir stjórnkerfið tvíþætta offramboðshönnun til að koma í veg fyrir að kerfið missi stjórn vegna bilunar í einni stjórneiningu.

Snjöll vöktun og snemmbúin viðvörun: Með hjálp stafræns tvíbura, AI forspárviðhalds og annarrar tækni, er netstaðavöktun á lykilbúnaði eins og aðalfóðurvatnsdælum og stjórnlokum framkvæmt. Með titringsrófsgreiningu, endurbyggingu hitastigs og annarra aðferða er óeðlileg virkni búnaðar tekin í rauntíma og bilanaviðvaranir eru gefnar út fyrirfram. Eftir að hafa tekið upp snjallt vöktunarkerfi hefur að meðaltali vandræðalaus notkunartími aðalfóðurvatnsdælunnar verið aukinn úr 18000 klukkustundum fyrir hefðbundnar gerðir í yfir 32000 klukkustundir, sem dregur verulega úr hættu á ófyrirséðum stöðvun.

Tækniuppfærsla og þróun iðnaðarþróunar á aðal kælikerfi fóðurvatns
Með stöðugri endurtekningu á kjarnorkutækni og dýpkun „tvískipt kolefnis“ stefnunnar er aðal kælikerfi kjarnorkuvera að þróast í átt að upplýsingaöflun, skilvirkni og staðfæringu. Tækniuppfærsla og iðnaðaruppfærsla þróast samstillt og veita sterkari stuðning við öruggan og skilvirkan rekstur kjarnorku.

• Tæknileg uppfærsla stefna

Snjöll uppfærsla: Samþættir tækni eins og Internet hlutanna, stór gögn og gervigreind til að byggja upp heilt líftíma snjallt stjórnunarkerfi, til að ná rauntíma vöktun á rekstrarbreytum kerfisins, nákvæmri bilanagreiningu og skynsamlegri rekstrar- og viðhaldsáætlun. Til dæmis með því að nota stafræna tvíburatækni til að smíða sýndarlíkan af kælikerfi aðalfæðivatns, líkja eftir rekstrarstöðu kerfisins, spá fyrir um bilanaáhættu fyrirfram, hagræða rekstrar- og viðhaldsáætlanir og draga úr rekstrar- og viðhaldskostnaði.

Skilvirk hagræðing: Með því að fínstilla kerfisferla, bæta uppbyggingu búnaðar og auka hitauppstreymi kerfisins og rekstrarstöðugleika. Til dæmis, fínstilla hjólhönnun aðalfóðurvatnsdælunnar til að bæta skilvirkni flutnings og draga úr orkunotkun; Fínstilltu forhitunarferlið vatnsveitu, endurheimtu að fullu úrgangshita og bættu enn frekar orkunýtingu. Á sama tíma er tíðniviðskiptahraðastjórnunartækni notuð til að stilla hraða aðalfóðurvatnsdælunnar á virkan hátt í samræmi við afl kjarnaofnsins og ná fram orku-sparnaðaraðgerðum.

Kynning á lekalausri tækni: Að samþykkja lekalausar dælur eins og seguldælur og hlífðar dælur til að skipta um hefðbundnar skaftþéttingardælur, draga úr hættu á vatnsleka, bæta öryggi kerfisins og umhverfisvernd, en lækka viðhaldskostnað búnaðar og laga sig að erfiðum rekstrarumhverfiskröfum kjarnorkuvera.

• Þróunarþróun iðnaðar

Með hröðun samþykkis innlendra kjarnorkuframkvæmda og stöðugrar aukningar á fjölda eininga í smíðum, heldur áfram að losa eftirspurn á markaði eftir búnaði sem tengist aðal kælikerfi fóðurvatns. Samkvæmt áætlunum, frá 2026 til 2030, er gert ráð fyrir að 30-40 nýjum viðurkenndum kjarnorkueiningum verði bætt við í Kína, sem samsvarar eftirspurn eftir um það bil 120-160 nýjum kjarnavatnsdælum. Markaðurinn mun aukast jafnt og þétt. Staðsetningarferlið heldur áfram að hraða og staðsetningarhlutfall aðaldælna hefur farið yfir 90%. Ríkisfyrirtæki eins og Shanghai Electric, Dongfang Electric og Harbin Electric Group ráða yfir heimamarkaði. Með fullkomnu framleiðslukerfi og verkfræðireynslu eru þeir smám saman að skipta út hágæðavörum innanlands og draga úr ósjálfstæði á innfluttum búnaði.

Á sama tíma, með framgangi lítilla einingakjarna (SMR) og sýningarverkefna í fjórðu kynslóð kjarnorkutækni, mun eftirspurnin eftir nýjum, skilvirkum og þéttum kælibúnaði fyrir aðalfóðurvatn smám saman koma fram, sem opnar ný vaxtartækifæri fyrir iðnaðinn. Að auki, í samhengi við hraðan útflutning kjarnorku undir „belti og vegum frumkvæði“, mun innlendur búnaður sem tengist helsta vatnskælikerfi smám saman færast í átt að alþjóðlegum markaði og bæta alþjóðlega samkeppnishæfni kjarnorkubúnaðar Kína [6].

Aðal kælikerfi kjarnorkuvera, sem „kælihindrun“ fyrir kjarnorkuöryggi, er kjarni miðstöð kjarnorkuafleiddra hringrásar. Stöðugur rekstur þess er í beinu samhengi við örugga, skilvirka og-kolefnissnauðu rekstur kjarnorkuversins. Allt frá því að fínstilla uppbyggingu kjarnahluta til að uppfæra upplýsingaöflun kerfisins, frá nákvæmri meðhöndlun bilana til að stuðla að innlendum staðgöngum, hefur sérhver tæknibylting í kælikerfi aðalfæðivatns lagt traustan grunn að kjarnorkuöryggi.
Í tengslum við orkuskipti, með áframhaldandi þróun kjarnorkutækni, mun aðal kælikerfið fyrir fóðurvatn halda áfram að stefna í skynsamlegri, skilvirkari og öruggari stefnu, brjóta stöðugt í gegnum helstu tæknilega flöskuhálsa, bæta öryggisábyrgðarkerfið, veita öflugan stuðning við hágæðaþróun kjarnorkuiðnaðar Kína, ná „tvíflæðisöryggi í flutningi og öryggi í flutningi og öryggi í kolefnisöryggi“ stigi.