Galvenā padeves ūdens sūkņa motora dzesēšana atomelektrostacijā

Atomelektrostaciju galveno padeves ūdens sūkņu motoru sildīšanas mehānisms un apdraudējumi
Galvenie padeves ūdens sūkņu motori atomelektrostacijās pārsvarā ir lielas-jaudas, lielas-jaudas asinhronie vai sinhronie motori. To siltuma ražošana galvenokārt rodas elektrisko zudumu, mehānisko zudumu un vides faktoru kopējās ietekmes rezultātā. Sildīšanas mehānisms ir sarežģīts, un siltums ātri uzkrājas. Ja dzesēšana nav savlaicīga, tā rada vairākus apdraudējumus iekārtām un sistēmām.

Galvenās sildīšanas mehānisms

1. Elektrisko zudumu apkure: tas ir galvenais motora siltuma ražošanas avots, tostarp statora tinumu vara zudumi, serdes dzelzs zudumi un papildu zudumi. Kad statora tinumi ir baroti, strāva, kas iet caur vadītājiem, rada džoula siltumu, ti, vara zudumus. Šo zudumu lielums ir pozitīvi korelēts ar strāvas un vadītāja pretestības kvadrātu. Maiņstrāvas magnētiskā lauka ietekmē serde rada histerēzes un virpuļstrāvas zudumus, ti, dzelzs zudumus, kas galvenokārt ir saistīti ar serdes materiālu, magnētiskā lauka stiprumu un frekvenci. Turklāt frekvences pārveidotāju vai nelineāro slodžu radītās harmonikas var palielināt papildu motora zudumus, vēl vairāk saasinot siltuma veidošanos.

2. Mehānisko zudumu siltuma ģenerēšana: motora darbības laikā mehāniskie zudumi rodas un pārvēršas siltumā gaisa spraugas berzes dēļ starp rotoru un statoru, gultņu rotācijas berzi un ventilatora griešanās pretestību. Gultņu nodilums, slikta eļļošana vai nepareiza uzstādīšana ievērojami palielina mehānisko berzi, izraisot papildu siltuma veidošanos un kļūstot par galveno siltuma zudumu cēloni.

3. Kombinētie vides faktori: galvenie padeves ūdens sūkņi atomelektrostacijās pārsvarā atrodas galvenās ēkas deaeratora telpās uz parastās salas. Dažos gadījumos apkārtējā temperatūra ir augsta, un telpa ir relatīvi norobežota ar ierobežotu ventilāciju. Vienlaikus atomelektrostaciju darbības vidē var būt piesārņotāji, piemēram, putekļi un ūdens tvaiki, kas viegli pielīp pie motora virsmas vai iekšpuses, bloķējot siltuma izkliedes kanālus un vēl vairāk kavējot siltuma izkliedi, tādējādi paaugstinot motora darba temperatūru.

Pārmērīgas temperatūras apdraudējumi Ja motora temperatūra pārsniedz nominālo robežu, tam būs virkne negatīvu iespaidu uz iekārtas veiktspēju un sistēmas drošību: Pirmkārt, tas sabojā motora izolācijas veiktspēju. Augsta temperatūra paātrina izolācijas materiālu novecošanos un karbonizāciju, samazinot izolācijas pretestību un pat izraisot tinumu īssavienojumus un zemējuma defektus, kas tieši noved pie motora izslēgšanas. Otrkārt, tas ietekmē motora mehānisko veiktspēju. Augsta temperatūra izraisa tādu sastāvdaļu kā motora rotora un statora termisko izplešanos un deformāciju, kā rezultātā veidojas nevienmērīgas gaisa spraugas, samazinās mehāniskās piestiprināšanas precizitāte, palielinās vibrācija un troksnis, kā arī smagos gadījumos mehāniski iestrēgst. Treškārt, tas samazina motora darbības efektivitāti. Paaugstināta temperatūra palielina vadītāju pretestību un vara zudumus, vienlaikus samazinot serdes caurlaidību un palielinot dzelzs zudumus, kā rezultātā palielinās motora enerģijas patēriņš un samazinās efektivitāte. Ceturtkārt, tas izraisa kaskādes kļūmes. Ja neizslēdz galveno padeves ūdens sūkņa motoru, tiks pārtraukta galvenā padeves ūdens sistēma, kas ietekmēs normālu tvaika ģeneratora darbību. Ja rezerves sūknis nevar laicīgi iedarbināties, tas var izraisīt kodolenerģijas bloka slodzes samazināšanos vai pat steidzamu izslēgšanos, izraisot ievērojamus ekonomiskus zaudējumus un drošības riskus.

Atomelektrostaciju galveno padeves ūdens sūkņu motoru dzesēšanas metodes un tehniskie parametri

Ņemot vērā kodolspēkstaciju drošības līmeņa prasības, ekspluatācijas apstākļus un telpisko izkārtojumu, galveno padeves ūdens sūkņu motoru dzesēšanas metodei jāatbilst tādām pamatprasībām kā efektīva siltuma izkliede, uzticama darbība, ērta apkope un pielāgošanās kodolvidei. Pašlaik kodolelektrostaciju galveno padeves ūdens sūkņu motoru dzesēšanas metodes galvenokārt tiek iedalītas divās kategorijās: gaisa dzesēšana un šķidruma dzesēšana. Dažādām dzesēšanas metodēm ir atšķirīgs konstrukcijas dizains, siltuma izkliedes efektivitāte un piemērojamie scenāriji. Praktiskiem lietojumiem ir jāveic saprātīga izvēle, pamatojoties uz tādiem faktoriem kā motora jauda un darbības vide.

1. Gaisa dzesēšanas metode Gaisa dzesēšana izmanto gaisu kā siltuma izkliedes līdzekli, kas caur gaisa plūsmu aizvada motora radīto siltumu. Tam ir tādas priekšrocības kā vienkārša struktūra, ērta apkope un bez noplūdes riska. Tas ir piemērots zemas -līdz-vidējas jaudas galveno padeves ūdens sūkņu motoriem vidē ar zemu apkārtējās vides temperatūru, un to plaši izmantoja agrīnās atomelektrostacijas blokos un dažos papildu padeves ūdens sūkņu motoros. Atkarībā no gaisa plūsmas metodes to var iedalīt dabiskās ventilācijas dzesēšanā un piespiedu ventilācijas dzesēšanā.

Dabiskā ventilācijas dzesēšana ir atkarīga no paša motora siltuma izkliedes un apkārtējā gaisa dabiskās konvekcijas, lai panāktu siltuma izkliedi. Motora korpuss parasti ir konstruēts ar siltuma izlietnes struktūru, lai palielinātu siltuma izkliedes laukumu. Siltums tiek novadīts gaisā caur siltuma izlietni, un dabisko konvekciju veido gaisa blīvuma starpība, lai pabeigtu siltuma apmaiņu. Šai metodei nav nepieciešams papildu jaudas aprīkojums, tai ir zemas ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas, kā arī nav trokšņa piesārņojuma. Tomēr tā siltuma izkliedes efektivitāte ir salīdzinoši zema, un to lielā mērā ietekmē apkārtējās vides temperatūra un ventilācijas apstākļi. Tas nav piemērots lielas-jaudas, lielu-siltumu-ģenerējošiem galvenajiem barošanas ūdens sūkņu motoriem un ir piemērots tikai mazjaudas-palīgmotoriem vai rezerves motoriem.

Piespiedu ventilācijas dzesēšanā tiek izmantots dzesēšanas ventilators, kas uzstādīts motora aizmugurē, lai piespiestu gaisa plūsmu pār statora, rotora un serdes virsmām, paātrinot siltuma izkliedi. Tā siltuma izkliedes efektivitāte ir daudz augstāka nekā dabiskās ventilācijas dzesēšanas efektivitāte, un tā ir piemērota vidējas -jaudas galvenās barošanas ūdens sūkņu motoriem. Pamatojoties uz dzesēšanas gaisa cirkulācijas metodi, to var iedalīt atvērtās un slēgtās sistēmās: atvērtā piespiedu ventilācija tieši ievelk apkārtējo gaisu motorā, izkliedē to pēc dzesēšanas un pēc tam iztukšo. Tam ir vienkārša struktūra un augsta siltuma izkliedes efektivitāte, taču tas ir jutīgs pret vides putekļu un ūdens tvaiku piesārņojumu, tāpēc regulāri jātīra gaisa filtrs. Slēgtā piespiedu ventilācijā tiek izmantota iekšējā gaisa cirkulācija, atdzesējot cirkulējošo gaisu caur ārēju dzesētāju, pirms tas atkārtoti{5}}ieplūst motorā, novēršot vides piesārņotāju iekļūšanu motorā. Tas ir piemērots atomelektrostaciju videi ar augstu putekļu un mitruma līmeni, taču tā struktūra ir salīdzinoši sarežģīta, tāpēc nepieciešama dzesētāja un cirkulācijas sistēmas apkope.

2. Šķidruma dzesēšana

Šķidruma dzesēšana izmanto šķidrumus, piemēram, ūdeni un eļļu, kā siltuma izkliedes līdzekli. Izmantojot šķidrumu lielo īpatnējo siltuma jaudu un augstu siltuma izkliedes efektivitāti, siltums tiek aizvadīts no motora caur šķidruma cirkulāciju. Tas ir piemērots lielas-jaudas, lielu-siltumu-ģenerējošiem galvenajiem barošanas ūdens sūkņu motoriem atomelektrostacijās, un pašlaik tā ir galvenā dzesēšanas metode. Visplašāk tiek izmantota pilnībā slēgta ūdens dzesēšana, un galvenie padeves ūdens sūkņu motori Haijanas atomelektrostacijas I fāzes projektā izmanto šo dzesēšanas metodi.

Ar ūdeni -dzesēta dzesēšanas sistēma: izmantojot dejonizētu ūdeni vai īpašu dzesēšanas ūdens attīrīšanas līdzekli, tā tiek sadalīta iekšējās dzesēšanas un ārējās dzesēšanas formās. Iekšējās dzesēšanas sistēmās tiek izmantotas dzesēšanas ūdens caurules, kas uzstādītas motora statora un rotora tinumos, ļaujot dzesēšanas ūdenim plūst cauri tinumiem un tieši noņemt tinumu radīto siltumu. Tas nodrošina ārkārtīgi augstu siltuma izkliedes efektivitāti un ir piemērots lielas-jaudas un lielas jaudas{4}}motoriem. No otras puses, ārējās dzesēšanas sistēmas izmanto dzesēšanas apvalku uz motora korpusa. Dzesēšanas ūdens plūst cauri dzesēšanas apvalkam un apmaina siltumu ar motora korpusu, netieši noņemot siltumu. Šī sistēma ir salīdzinoši vienkārša pēc uzbūves un viegli kopjama, taču tās siltuma izkliedes efektivitāte ir nedaudz zemāka nekā iekšējām dzesēšanas sistēmām.

Ūdens dzesēšanas sistēma galvenajam padeves ūdens sūkņa motoram atomelektrostacijā parasti ir saistīta ar spēkstacijas iekārtu dzesēšanas ūdens sistēmu. Dzesēšanas ūdens ieplūde un izplūde caur atlokiem ir savienota ar elektrostacijas iekārtu dzesēšanas ūdens sistēmu, veidojot slēgtu cirkulāciju. Sistēma ietver dzesēšanas pastiprinātāja sūkni, filtru, temperatūras uzraudzības ierīci un plūsmas uzraudzības ierīci. Dzesēšanas pastiprinātāja sūknis nodrošina jaudu dzesēšanas ūdens plūsmai, filtrs novērš piemaisījumu aizsērēšanu dzesēšanas caurulēs, un temperatūras uzraudzības iekārta reāllaikā savāc dzesēšanas vides temperatūru un padod to atpakaļ uz elektrostacijas galveno vadības telpu, ļaujot automātiski regulēt dzesēšanas sistēmu un nodrošināt motora temperatūras stabilitāti nominālajā diapazonā.

3. Eļļu{1}}dzesēšanas sistēma: šajā sistēmā kā barotne tiek izmantota specializēta dzesēšanas eļļa, kas cirkulē eļļu, lai noņemtu siltumu no motora, vienlaikus nodrošinot eļļošanu. Tas ir piemērots ātrdarbīgiem-lielas-slodzes motoriem. Dzesēšanas eļļa plūst cauri tinumiem, gultņiem un citiem komponentiem motora iekšpusē, absorbējot siltumu pirms nonākšanas ārējā dzesētājā, lai apmainītos ar siltumu ar gaisu vai dzesēšanas ūdeni. Pēc atdzesēšanas eļļa tiek pārstrādāta. Eļļu{8}}dzesētas sistēmas priekšrocības ir vienmērīga siltuma izkliede un eļļošana, kas efektīvi aizsargā gultņus un citas mehāniskās sastāvdaļas. Tomēr tas prasa regulāru eļļas nomaiņu, kā rezultātā palielinās uzturēšanas izmaksas un pastāv eļļas noplūdes risks. Tāpēc tā pielietojums kodolspēkstaciju galvenajos padeves ūdens sūkņu motoros ir salīdzinoši ierobežots.

Kompozītmateriāla dzesēšanas metode Galvenajiem padeves ūdens sūkņu motoriem ar ārkārtīgi lielu jaudu un ievērojamu siltuma ražošanu ar vienu dzesēšanas metodi nepietiek, lai izpildītu siltuma izkliedes prasības. Tāpēc parasti tiek izmantotas saliktas dzesēšanas metodes, apvienojot gaisa dzesēšanu ar šķidruma dzesēšanu vai iekšējo dzesēšanu ar ārējo dzesēšanu. Piemēram, statora tinumos tiek izmantota ūdens-dzesēšanas iekšējā dzesēšana, rotora tinumos tiek izmantota gaisa dzesēšana, bet serdeņa ārējā dzesēšana tiek izmantota ar ūdens-dzesēšanu. Pateicoties daudzdimensiju siltuma izkliedei, motora temperatūra tiek nodrošināta stabila nominālajās robežās pilnas-slodzes darbības laikā. Kompozītmateriālu dzesēšanas metodes nodrošina augstu siltuma izkliedes efektivitāti un spēcīgu pielāgošanās spēju, taču tās ir strukturāli sarežģītas, tām ir augstas investīciju izmaksas un tās ir grūti uzturēt. Tos galvenokārt izmanto galvenajos padeves ūdens sūkņu motoros ar megavatu-klasi un augstāku kodolenerģijas bloku.

Atomelektrostacijas galvenā padeves ūdens sūkņa motora dzesēšanas sistēma ir būtiska sastāvdaļa, kas nodrošina iekārtas drošu un stabilu darbību. Tā siltuma izkliedes efektivitāte un darbības uzticamība tieši ietekmē galvenās padeves ūdens sūkņu sistēmas normālu darbību, tādējādi ietekmējot visu atomelektrostacijas termisko ciklu un drošības barjeras. Kodolenerģijas blokiem attīstoties uz lielākām jaudām un augstākiem parametriem, galvenā padeves ūdens sūkņa motora jauda nepārtraukti palielinās, izraisot lielāku siltuma ražošanu un izvirzot arvien augstākas prasības dzesēšanas tehnoloģijai.

Secinājums

Gaisa dzesēšana, šķidruma dzesēšana un kombinētās dzesēšanas metodes tiek plaši izmantotas kodolspēkstaciju galvenajos padeves ūdens sūkņu motoros. Optimizējot dzesēšanas sistēmas dizainu, izvēloties efektīvus dzesēšanas līdzekļus un uzlabojot automātiskās vadības un uzraudzības tehnoloģijas, ir efektīvi uzlabota dzesēšanas sistēmas siltuma izkliedes efektivitāte un uzticamība, kas atbilst kodolenerģijas bloku ilgtermiņa darbības prasībām. Tikmēr, nepārtraukti attīstoties kodolenerģijas tehnoloģijai, par dzesēšanas tehnoloģiju attīstības tendencēm ir kļuvusi inteliģence, efektivitāte un zaļināšana. Nākotnē tiks veikta turpmāka efektīvu un enerģiju taupošu dzesēšanas tehnoloģiju, piemēram, jaunu kompozītmateriālu dzesēšanas materiālu un inteliģentu adaptīvu dzesēšanas sistēmu izpēte un izstrāde, lai nodrošinātu precīzu dzesēšanas sistēmu vadību un enerģiju taupošu darbību. Vienlaikus tiks stiprināta dzesēšanas sistēmu inteliģenta darbība un apkope. Izmantojot lielos datus, lietu internetu un citas tehnoloģijas, tiks nodrošināta reāllaika uzraudzība, agrīna kļūdu brīdināšana un saprātīga dzesēšanas sistēmu darbības stāvokļa diagnostika, vēl vairāk uzlabojot dzesēšanas sistēmu uzticamību un darbības un apkopes efektivitāti un nodrošinot stingrākas garantijas drošai un efektīvai atomelektrostaciju darbībai.