خنک کننده روغن پمپ اصلی C3/C4 هسته ای: هسته کنترل دما برای عملکرد ایمن انرژی هسته ای

موقعیت هسته و ارزش عملکردی
پمپ اصلی انرژی هسته‌ای تنها تجهیزات هسته چرخان با سرعت بالا در مدار اولیه است که نیاز به گردش مایع خنک‌کننده رادیواکتیو در دمای بالا و فشار بالا (حدود 15.5 مگاپاسکال) دارد. یاتاقان های موتور و مهر و موم های مکانیکی آن در حین کار با سرعت بالا مقدار زیادی گرما تولید می کنند. عملکرد اصلی خنک کننده روغن C3/C4 ارائه خنک کننده اجباری برای روغن روانکاری، حفظ محدوده پایدار دمای فیلم روغن 32-40 درجه و اطمینان از پایداری حرارتی و آب بندی فیلم روان کننده است.
عملکرد کلید جداسازی قطعات
اطمینان از عملکرد روانکاری: دمای روغن روانکار را در آستانه طراحی کنترل کنید تا از کاهش ویسکوزیته روغن و پارگی لایه روغن ناشی از دماهای بالا جلوگیری کنید، از اصطکاک خشک بین یاتاقان و روتور جلوگیری کنید و طول عمر یاتاقان های پمپ اصلی را افزایش دهید.
حفظ قابلیت اطمینان آب بندی: دمای پایدار روغن می تواند از تغییر شکل حرارتی و پیری مواد مکانیکی آب بندی جلوگیری کند، خطر نشت مایع خنک کننده در مدار اولیه را کاهش دهد و از یکپارچگی مهار رادیواکتیو جزیره هسته ای اطمینان حاصل کند.
انطباق با شرایط عملیاتی شدید: به طور مستمر ظرفیت خنک کننده را تحت رویدادهای طراحی (DBE) مانند توان کامل، نوسانات بار، و گذرای حرارتی فراهم کنید، و افزونگی ایمنی را برای سناریوهای شدید مانند LOCA (از دست دادن تصادف خنک کننده) ذخیره کنید.
حفاظت از سیستم اتصال: با عنصر اندازه گیری دمای پمپ اصلی، سوئیچ سطح مایع و غیره برای نظارت بر دما و سطح روغن در زمان واقعی، ارائه سیگنال های هشدار برای سیستم کنترل و دستیابی به هشدار اولیه در مورد خطاها همکاری کنید.

اصول ساختاری و اشکال اصلی
ترکیب ساختار هسته
خنک کننده روغن C3/C4 دارای ساختار پوسته و لوله ای به عنوان هسته است که عمدتاً شامل یک سیلندر، روکش های انتهایی بالایی و پایینی، بسته های لوله تبادل حرارتی، بافل ها، فلنج های ورودی و خروجی، و درگاه های تخلیه / اگزوز است.
خط لوله: آب خنک کننده تجهیزات (RRI) برای تبادل گرما با روغن روان کننده در سمت پوسته از طریق لوله های تبادل حرارتی فولاد ضد زنگ، با نرخ جریان کنترل شده در 1.5 متر بر ثانیه، برای افزایش شدت تلاطم و تقویت انتقال حرارت استفاده می شود.
سمت پوسته: روغن روان کننده از طریق بافل جریان می یابد تا جهت جریان را تغییر دهد، زمان ماندگاری را طولانی تر کند و راندمان انتقال حرارت را بهبود بخشد.
اجزای کمکی: مجهز به رابط اندازه‌گیری دما (-پایش واقعی دمای روغن)، خروجی تخلیه (حذف ناخالصی‌ها در روغن)، خروجی اگزوز (حذف هوای سیستم) و خط لوله تخلیه و تکمیل روغن (اقتباس شده برای تعمیر و نگهداری سیستم).
انواع ساختاری اصلی
صفحه لوله ثابت: با ساختار ساده و هزینه کم، لوله های تبادل حرارتی به طور ثابت به صفحه لوله متصل می شوند، مناسب برای شرایط کاری معمولی با اختلاف دمایی کم. با این حال، بسته نرم افزاری لوله را نمی توان جدا کرد و تمیز کردن و نگهداری را دشوار می کند.
نوع سر شناور: بسته نرم افزاری لوله را می توان آزادانه گسترش داد و به طور کلی از آن خارج کرد و تمیز کردن و نگهداری آن را آسان می کند. این برای نیازهای تعمیر و نگهداری جزایر هسته ای پس از کارکرد طولانی مدت مناسب است و انتخاب اصلی کولرهای نفتی C3/C4 است.
نوع لوله U{0}شکل: لوله تبادل حرارتی ساختاری به-U شکل است که می‌تواند تأثیر انبساط حرارتی را از بین ببرد و برای شرایط دمای بالا و اختلاف دما مناسب است. با این حال، تمیز کردن داخل لوله دشوار است و برای سناریوهای بارگذاری خاص مناسب است.

مشخصات فنی کلیدی
1. طراحی انتقال حرارت کارآمد
با اتخاذ یک طرح ضد جریان، سیالات سرد و گرم در جهت مخالف جریان می‌یابند، اختلاف دمای متوسط ​​را به حداکثر می‌رسانند و راندمان انتقال حرارت را 20 تا 30 درصد نسبت به پایین دست افزایش می‌دهند. می تواند به کاهش سریع دمای روغن از 80 درجه به زیر 40 درجه برسد.
فاصله بین بافل ها و ترتیب ردیف های لوله را بهینه کنید تا شدت تلاطم روغن روان کننده در سمت پوسته افزایش یابد. ضریب انتقال حرارت کل می تواند به 500-800W/(㎡· درجه) برسد، که نیازهای بار بالای انتقال حرارت جزایر هسته ای را برآورده می کند.
برای جبران تأثیر کثیفی (روغن و آب) بر راندمان تبادل حرارتی در طول کارکرد طولانی مدت، 10٪ اضافه بودن ناحیه تبادل حرارت را ذخیره کنید، و از عملکرد پایدار در کل چرخه عمر اطمینان حاصل کنید.
2. تضمین قابلیت اطمینان درجه هسته ای
مقاومت در برابر خوردگی مواد: لوله های تبادل حرارتی از فولاد ضد زنگ 06Cr19Ni10 ساخته شده اند و پوسته با فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ پوشیده شده است که می تواند در برابر خوردگی در محیط جزیره هسته ای مقاومت کند و از خطر آلودگی و نشت نفت جلوگیری کند.
آب بندی و جلوگیری از نشتی: درپوش انتهایی با-فلنج های با استحکام بالا وصل شده و مجهز به حلقه های آب بندی فلورروبر مقاوم در برابر روغن و-مقاوم در درجه حرارت بالا است تا از اتصال روغن روانکاری و آب خنک کننده جلوگیری کند، که الزامات حفاظت در برابر تشعشع جزیره هسته ای را برآورده می کند.
ضد لرزش ساختاری: با بهینه سازی پشتیبانی از بسته نرم افزاری لوله و روش تثبیت صفحه بافل، در حین کارکرد پمپ اصلی با محیط ارتعاش سازگار می شود و از شل شدن و آسیب خستگی لوله های تبادل حرارت جلوگیری می کند.
طراحی افزونگی ایمنی: برخی از مدل‌ها ساختار دوگانه را اتخاذ می‌کنند که می‌تواند به یک عملیات واحد و یک نسخه پشتیبان، با زمان سوئیچینگ کمتر یا مساوی 10 دقیقه دست یابد، که الزامات عملکرد مداوم جزیره هسته‌ای را برآورده می‌کند.
3. سازگاری و سازگاری
سازگار با مدل های اصلی پمپ اصلی انرژی هسته ای (مانند AP1000، Hualong One، CANDU، و غیره)، منطقه تبادل حرارت و اندازه رابط را می توان با توجه به بار تحمل کننده پمپ اصلی و نرخ جریان سیستم روغن سفارشی کرد.
پارامترهای سیستم آب خنک کننده (RRI) را برای تجهیزات جزیره هسته ای تطبیق دهید، افزایش دمای آب خنک کننده را در عرض 5 درجه کنترل کنید و از شوک حرارتی به سیستم RRI جلوگیری کنید.
پشتیبانی از اتصال با سیستم کنترل پمپ اصلی (DCS/PLC) برای دستیابی به نظارت از راه دور و تنظیم خودکار پارامترهایی مانند دمای روغن، فشار روغن و سرعت جریان.

سناریوهای کاربردی و نگهداری عملیات
سناریوهای کاربردی معمولی
خنک‌کننده روغن پمپ اصلی انرژی هسته‌ای C3/C4 به طور گسترده در نیروگاه‌های هسته‌ای راکتور آب تحت فشار نسل سوم/نسل چهارم با سناریوهای اصلی از جمله:
شرایط عملیاتی معمولی: هنگامی که پمپ اصلی با قدرت کامل کار می کند، برای حفظ پایداری سیستم، به طور مداوم یاتاقان های موتور و روغن روان کننده مهر و موم مکانیکی را خنک کنید.
سناریوی نوسان بار: در طول فرآیند افزایش و کاهش بار انرژی هسته ای، شروع و متوقف می شود، به سرعت به تغییرات دمای روغن پاسخ می دهد تا از شکست حرارتی فیلم روغن جلوگیری شود.
شرایط گذرای حرارتی و حادثه: در سناریوهای شدید مانند LOCA و افزایش ناگهانی دما در مدار اولیه، ظرفیت خنک کننده را حفظ کنید تا زمان پاسخ اضطراری را بخرید.
سناریوی تعمیر و نگهداری: هنگامی که پمپ اصلی برای تعمیر و نگهداری خاموش می شود، با سیستم برای تخلیه و دوباره پر کردن روغن همکاری کنید و به تمیز کردن و آزمایش مستقل کولر روغن دست یابید.
نکات کلیدی بهره برداری و نگهداری
بازرسی روزانه: پارامترهایی مانند دمای روغن، فشار روغن، سرعت جریان آب و اختلاف دمای آب را کنترل کنید. اگر انحراف دمای روغن خروجی از ± 2 درجه بیشتر شود، باید به سرعت بررسی شود.
تمیز کردن منظم: بسته لوله را هر 6-12 ماه یکبار جدا کنید و از آب پرفشار یا مواد تمیزکننده شیمیایی برای پاک کردن رسوب در سمت لوله و روغن در سمت پوسته استفاده کنید. ضریب رسوب باید در 0.0004 متر مربع کنترل شود · K/W.
بازرسی آب بندی: حلقه آب بندی کلاهک انتهایی و سطح آب بندی فلنج را سالانه بررسی کنید، اجزای قدیمی را جایگزین کنید و آزمایش فشار آب را با 1.25 تا 1.5 برابر فشار کاری انجام دهید تا از عدم نشتی اطمینان حاصل کنید.
عیب یابی: وقتی دمای روغن به طور مداوم بالا می ماند، اولویت باید به بررسی انسداد در حجم آب خنک کننده، دمای آب و لوله های تبادل حرارت داده شود. در صورت آلوده بودن روغن، تعویض روغن و تمیز کردن به موقع سیستم ضروری است.

خنک کننده روغن پمپ اصلی نیروگاه هسته ای C3/C4، به عنوان "هسته کنترل دما" جزیره هسته ای، یک قطعه کلیدی از تجهیزات است که عملکرد ایمن پمپ اصلی و حفظ یکپارچگی سیستم خنک کننده راکتور را تضمین می کند. انتقال حرارت با راندمان بالا، قابلیت اطمینان هسته‌ای-و سازگاری قوی مستقیماً از تولید برق پایدار درازمدت نیروگاه‌های هسته‌ای پشتیبانی می‌کند. با ارتقای-مقیاس وسیع-نیروی هسته‌ای نسل سوم و توسعه-فناوری انرژی هسته‌ای نسل چهارم، خنک‌کننده‌های روغن به سمت راندمان، هوشمندی و طول عمر بیشتر ارتقا می‌یابند و تضمین محکم‌تری برای عملکرد ایمن و کارآمد نیروگاه‌های هسته‌ای ارائه می‌کنند.