Peamise toiteveepumba mootori jahutamine tuumaelektrijaamas

Peamiste toiteveepumbamootorite küttemehhanism ja ohud tuumaelektrijaamades
Tuumaelektrijaamade peamised toiteveepumba mootorid on enamasti suure-võimsusega, suure-võimsusega asünkroon- või sünkroonmootorid. Nende soojuse teke tuleneb peamiselt elektrikadude, mehaaniliste kadude ja keskkonnategurite koosmõjust. Küttemehhanism on keeruline ja soojus koguneb kiiresti. Kui jahutamine ei toimu õigel ajal, põhjustab see seadmetele ja süsteemidele mitmeid ohte.

Südamiku küttemehhanism

1. Elektrikaoga küte: see on mootori soojuse tootmise peamine allikas, sealhulgas staatori mähise vasekadud, südamiku rauakaod ja lisakadud. Kui staatori mähised on pingestatud, tekitab juhte läbiv vool džauli soojust, st vase kadusid. Nende kadude suurus on positiivses korrelatsioonis voolu ja juhi takistuse ruuduga. Vahelduva magnetvälja mõjul tekitab südamik hüstereesi- ja pöörisvoolukaod ehk rauakaod, mis on peamiselt seotud südamiku materjali, magnetvälja tugevuse ja sagedusega. Lisaks võivad sagedusmuundurite või mittelineaarsete koormuste tekitatud harmoonilised suurendada täiendavaid mootorikadusid, mis veelgi süvendavad soojuse teket.

2. Mehaanilise kadudega soojuse teke: mootori töötamise ajal tekivad mehaanilised kaod, mis muundatakse soojuseks, mis on tingitud rootori ja staatori õhuvahe hõõrdumisest, laagrite pöörlemishõõrdumisest ja ventilaatori pöörlemistakistusest. Laagrite kulumine, kehv määrimine või vale paigaldamine suurendavad märkimisväärselt mehaanilist hõõrdumist, mis põhjustab täiendavat soojuse teket ja muutub mehaanilise kadudega soojuse tekke peamiseks põhjuseks.

3. Kombineeritud keskkonnategurid: Tuumaelektrijaamade peamised toiteveepumbad asuvad enamasti tavasaare peahoone õhutusruumides. Mõne stsenaariumi korral on ümbritsev temperatuur kõrge ja ruum on suhteliselt suletud piiratud ventilatsiooniga. Samal ajal võib tuumaelektrijaamade töökeskkond sisaldada saasteaineid nagu tolm ja veeaur, mis kleepuvad kergesti mootori pinnale või sisemusse, blokeerides soojuse hajumise kanaleid ja takistades veelgi soojuse hajumist, tõstes seeläbi mootori töötemperatuuri.

Liiga kõrge temperatuuriga seotud ohud Kui mootori temperatuur ületab nimipiiri, avaldab see mitmeid negatiivseid mõjusid seadmete jõudlusele ja süsteemi ohutusele: Esiteks kahjustab see mootori isolatsiooni jõudlust. Kõrged temperatuurid kiirendavad isolatsioonimaterjalide vananemist ja karboniseerumist, vähendades isolatsioonitakistust ja isegi põhjustades mähiste lühiseid ja maandusvigu, mis põhjustavad otseselt mootori väljalülitamist. Teiseks mõjutab see mootori mehaanilist jõudlust. Kõrge temperatuur põhjustab selliste komponentide nagu mootori rootor ja staator soojuspaisumist ja deformatsiooni, mille tulemuseks on ebaühtlased õhuvahed, vähenenud mehaanilise sobivuse täpsus, suurenenud vibratsioon ja müra ning rasketel juhtudel mehaaniline ummistus. Kolmandaks vähendab see mootori töö efektiivsust. Suurenenud temperatuur suurendab juhtide takistust ja vase kadusid, vähendades samal ajal südamiku läbilaskvust ja suurendades rauakadusid, mis suurendab mootori energiatarbimist ja vähendab efektiivsust. Neljandaks käivitab see kaskaadtõrkeid. Peamise toiteveepumba mootori väljalülitamise ebaõnnestumine põhjustab peamise toiteveesüsteemi katkestuse, mis mõjutab aurugeneraatori normaalset tööd. Kui varupump ei saa õigel ajal käivituda, võib see põhjustada tuumaelektriploki koormuse vähenemise või isegi kiire seiskamise, mis toob kaasa olulisi majanduslikke kahjusid ja ohutusriske.

Peamiste toiteveepumbamootorite jahutusmeetodid ja tehnilised omadused tuumaelektrijaamades

Arvestades tuumaelektrijaamade ohutustaseme nõudeid, töötingimusi ja ruumilist paigutust, peab põhitoiteveepumba mootorite jahutusmeetod vastama põhinõuetele, nagu tõhus soojuse hajumine, töökindel töö, mugav hooldus ja kohanemisvõime tuumakeskkonnaga. Praegu jagunevad tuumaelektrijaamade peamiste toiteveepumpade mootorite tavaliselt kasutatavad jahutusmeetodid peamiselt kahte kategooriasse: õhkjahutus ja vedelikjahutus. Erinevatel jahutusmeetoditel on erinev konstruktsioon, soojuse hajumise efektiivsus ja rakendatavad stsenaariumid. Praktilistes rakendustes tuleb teha mõistlik valik selliste tegurite alusel nagu mootori võimsus ja töökeskkond.

1. Õhkjahutusmeetod Õhkjahutus kasutab soojuse hajutamise keskkonnana õhku, viies mootori tekitatud soojuse õhuvoolu kaudu ära. Sellel on sellised eelised nagu lihtne struktuur, mugav hooldus ja lekkeoht. See sobib väikese -kuni -keskmise võimsusega peatoiteveepumba mootoritele madala ümbritseva õhu temperatuuriga keskkondades ning seda kasutati laialdaselt varajastes tuumaelektrijaamades ja mõnes toiteveepumba abimootorites. Sõltuvalt õhuvoolu meetodist võib selle jagada loomuliku ventilatsiooni jahutuseks ja sundventilatsiooniga jahutuseks.

Loomuliku ventilatsiooniga jahutus tugineb soojuse hajumise saavutamiseks mootori enda soojuse hajumisele ja ümbritseva õhu loomulikule konvektsioonile. Mootori korpus on tavaliselt projekteeritud jahutusradiaatori konstruktsiooniga, et suurendada soojuse hajumise ala. Soojus juhitakse õhku läbi jahutusradiaatori ja soojusvahetuse lõpuleviimiseks moodustub õhutiheduse erinevusest loomulik konvektsioon. See meetod ei vaja täiendavaid toiteseadmeid, sellel on madalad kasutus- ja hoolduskulud ning mürasaaste puudub. Selle soojuse hajumise efektiivsus on aga suhteliselt madal ja seda mõjutavad suuresti ümbritseva õhu temperatuur ja ventilatsioonitingimused. See ei sobi suure-võimsusega, suurt-soojust{7}}tootvate peamiste toiteveepumba mootorite jaoks ning sobib ainult väikese-võimsusega abimootoritele või ooterežiimimootoritele.

Sundventilatsiooniga jahutamisel kasutatakse mootori tagaossa paigaldatud jahutusventilaatorit, et sundida õhuvoolu üle staatori, rootori ja südamiku pindade, kiirendades soojuse hajumist. Selle soojuse hajumise efektiivsus on palju kõrgem kui loomuliku ventilatsiooniga jahutus ja sobib keskmise võimsusega{1}}toiteveepumba mootoritele. Jahutusõhu tsirkulatsioonimeetodi alusel saab selle jagada avatud ja suletud süsteemideks: avatud sundventilatsioon tõmbab välisõhu otse mootorisse, hajutab selle pärast jahutamist ja seejärel tühjendab. Sellel on lihtne struktuur ja kõrge soojuse hajumise efektiivsus, kuid see on vastuvõtlik keskkonna tolmu ja veeauru saastumisele, mis nõuab õhufiltri regulaarset puhastamist. Suletud sundventilatsioon kasutab sisemist õhuringlust, jahutades ringlevat õhku välise jahuti kaudu enne uuesti{5}mootorisse sisenemist, vältides keskkonnasaasteainete sattumist mootorisse. See sobib kõrge tolmu ja niiskusega tuumaelektrijaama keskkonda, kuid selle struktuur on suhteliselt keerukas, nõudes jahuti ja tsirkulatsioonisüsteemi hooldust.

2. Vedeljahutus

Vedeljahutus kasutab soojuse hajutamise keskkonnana vedelikke, nagu vesi ja õli. Kasutades vedelike suurt erisoojusvõimsust ja kõrget soojuse hajumise efektiivsust, kantakse soojus mootorist ära vedeliku tsirkulatsiooni kaudu. See sobib suure-võimsusega, suurt-soojust-toitevate peamiste toiteveepumba mootorite jaoks tuumaelektrijaamades ja on praegu peamine jahutusmeetod. Täielikult suletud vesijahutus on kõige laialdasemalt kasutatav ja Haiyangi tuumaelektrijaama I etapi projekti peamised toiteveepumba mootorid kasutavad seda jahutusmeetodit.

Vesijahutussüsteem-: kasutades deioniseeritud vett või spetsiaalset jahutusveepuhastusvahendit, jagatakse see sisejahutus- ja välisjahutusvormideks. Sisemised jahutussüsteemid kasutavad jahutusveetorusid, mis on paigaldatud mootori staatori ja rootori mähiste sisse, võimaldades jahutusveel läbi mähiste voolata ja otse mähiste tekitatud soojuse eemaldada. Selle tulemuseks on äärmiselt kõrge soojuse hajumise efektiivsus ja see sobib suure-võimsusega ja suure võimsusega-mootoritele. Välised jahutussüsteemid kasutavad seevastu mootori korpusel olevat jahutussärgi. Jahutusvesi voolab läbi jahutussärgi ja vahetab soojust mootori korpusega, eemaldades kaudselt soojust. See süsteem on ülesehituselt suhteliselt lihtne ja kergesti hooldatav, kuid selle soojuse hajumise efektiivsus on veidi madalam kui sisejahutussüsteemidel.

Tuumaelektrijaama peamise toiteveepumba mootori vesijahutussüsteem on tavaliselt ühendatud elektrijaama seadmete jahutusveesüsteemiga. Jahutusvee sisse- ja väljalaskeava on ühendatud elektrijaama seadmete jahutusveesüsteemiga äärikute kaudu, moodustades suletud ringluse. Süsteem sisaldab jahutuse võimenduspumpa, filtrit, temperatuuri jälgimise seadet ja vooluhulga jälgimise seadet. Jahutusvõimendi pump annab toite jahutusvee voolule, filter takistab lisandite ummistumist jahutustorudesse ning temperatuuri jälgimise seade kogub jahutusaine temperatuuri reaalajas ja suunab selle tagasi elektrijaama peamisse juhtimisruumi, võimaldades jahutussüsteemi automaatset reguleerimist ja tagades mootori temperatuuri stabiilse püsimise nimivahemikus.

3. Õli{1}}jahutussüsteem: see süsteem kasutab keskkonnana spetsiaalset jahutusõli, mis tsirkuleerib õli mootorist soojuse eemaldamiseks, pakkudes samas ka määrimist. See sobib suure-kiirusega ja suure koormusega{4}}mootoritele. Jahutusõli voolab läbi mähiste, laagrite ja muude mootoris olevate komponentide, neelates soojust enne välisse jahutisse sisenemist, et vahetada soojust õhu või jahutusveega. Pärast jahutamist suunatakse õli taaskasutusse. Õli{8}}jahutusega süsteemi eelised on ühtlane soojuse hajumine ja määrimine, mis kaitseb tõhusalt laagreid ja muid mehaanilisi komponente. See nõuab aga regulaarset õlivahetust, mille tulemuseks on kõrgemad hoolduskulud ja õlilekke oht. Seetõttu on selle kasutamine tuumaelektrijaamade peamistes toiteveepumpade mootorites suhteliselt piiratud.

Komposiitjahutusmeetod Erakordselt suure võimsusega ja olulise soojuse tootmisega põhitoiteveepumba mootorite puhul ei piisa ühest jahutusmeetodist soojuse hajumise nõuete täitmiseks. Seetõttu kasutatakse tavaliselt kombineeritud jahutusmeetodeid, milles kombineeritakse õhkjahutus vedelikjahutusega või sisejahutus välisjahutusega. Näiteks staatori mähised kasutavad vesijahutusega sisejahutust, rootori mähised õhkjahutust ja südamik vesijahutusega välist jahutust. Mitme-dimensioonilise soojuse hajumise kaudu tagatakse, et mootori temperatuur püsib täiskoormusel töötamise ajal nimipiirides stabiilsena. Komposiitjahutusmeetodid pakuvad kõrget soojuse hajumise efektiivsust ja tugevat kohanemisvõimet, kuid need on struktuurselt keerukad, neil on suured investeerimiskulud ja neid on raske hooldada. Neid kasutatakse peamiselt peamistes toiteveepumpade mootorites, mille klassid on megavatt{9} ja kõrgemad tuumaelektrijaamadest.

Tuumaelektrijaama peamise toiteveepumba mootori jahutussüsteem on oluline komponent, mis tagab seadme ohutu ja stabiilse töö. Selle soojuse hajumise efektiivsus ja töökindlus mõjutavad otseselt peamise toiteveepumbasüsteemi normaalset tööd, mõjutades seega kogu tuumaelektrijaama soojustsüklit ja ohutustõkkeid. Kuna tuumaelektrijaamad arenevad suuremate võimsuste ja kõrgemate parameetrite suunas, suureneb peamise toiteveepumba mootori võimsus pidevalt, mis toob kaasa suurema soojuse tootmise ja seab järjest kõrgemad nõudmised jahutustehnoloogiale.

Järeldus

Tuumaelektrijaamade peamistes toiteveepumpade mootorites kasutatakse laialdaselt õhkjahutust, vedelikjahutust ja kombineeritud jahutusmeetodeid. Jahutussüsteemi konstruktsiooni optimeerimise, tõhusate jahutusvahendite valimise ning automaatjuhtimis- ja seiretehnoloogiate täiustamisega on jahutussüsteemi soojuse hajumise efektiivsust ja töökindlust tõhusalt parandatud, mis vastab tuumaelektrijaamade pikaajalise töö-nõuetele. Samal ajal on tuumaenergiatehnoloogia pideva arenguga jahutustehnoloogia arengusuundadeks muutunud intelligentsus, tõhusus ja keskkonnasäästlikkus. Tulevikus viiakse läbi tõhusate ja energiasäästlike jahutustehnoloogiate (nt uued komposiitjahutusmaterjalid ja intelligentsed kohanduvad jahutussüsteemid) täiendavaid uuringuid ja arendamist, et saavutada jahutussüsteemide täpne juhtimine ja energiasäästlik{5}}töö. Samal ajal tugevdatakse jahutussüsteemide intelligentset käitamist ja hooldust. Suurandmete, asjade Interneti ja muude tehnoloogiate abil saavutatakse reaalajas-seire, rikete varajane hoiatamine ja jahutussüsteemide tööoleku intelligentne diagnostika, mis parandab veelgi jahutussüsteemide töökindlust ning töö- ja hooldusefektiivsust ning annab tugevamad garantiid tuumaelektrijaamade ohutuks ja tõhusaks tööks.