เครื่องทำความเย็นน้ำมันปั๊มหลักของพลังงานนิวเคลียร์ C3/C4: แกนควบคุมอุณหภูมิสำหรับการทำงานอย่างปลอดภัยของพลังงานนิวเคลียร์

ตำแหน่งหลักและคุณค่าการทำงาน
ปั๊มหลักที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์เป็นอุปกรณ์หลักที่หมุนด้วยความเร็วสูง-เพียงเครื่องเดียวในวงจรหลัก ซึ่งจำเป็นต้องขับเคลื่อนอุณหภูมิสูง-และแรงดันสูง- (ประมาณ 15.5MPa) ซึ่งเป็นการหมุนเวียนของสารหล่อเย็นที่มีกัมมันตภาพรังสี แบริ่งมอเตอร์และซีลเชิงกลของมันสร้างความร้อนจำนวนมากระหว่างการทำงานที่ความเร็วสูง- หน้าที่หลักของออยล์คูลเลอร์ C3/C4 คือการให้ความเย็นแบบบังคับสำหรับน้ำมันหล่อลื่น รักษาช่วงอุณหภูมิฟิล์มน้ำมันให้คงที่ที่ 32-40 องศา และรับประกันความเสถียรทางความร้อนและการปิดผนึกของฟิล์มหล่อลื่น
การแยกส่วนฟังก์ชั่นที่สำคัญ
รับประกันประสิทธิภาพการหล่อลื่น: ควบคุมอุณหภูมิน้ำมันหล่อลื่นที่เกณฑ์การออกแบบเพื่อหลีกเลี่ยงการลดความหนืดของน้ำมันและการแตกของฟิล์มน้ำมันที่เกิดจากอุณหภูมิสูง ป้องกันการเสียดสีแห้งระหว่างแบริ่งและโรเตอร์ และยืดอายุการใช้งานของแบริ่งปั๊มหลัก
การรักษาความน่าเชื่อถือในการซีล: อุณหภูมิน้ำมันที่คงที่สามารถหลีกเลี่ยงการเสียรูปเนื่องจากความร้อนและการเสื่อมสภาพของวัสดุซีลเชิงกล ลดความเสี่ยงของการรั่วไหลของสารหล่อเย็นในวงจรหลัก และรับประกันความสมบูรณ์ของการกักเก็บกัมมันตภาพรังสีเกาะนิวเคลียร์
ปรับให้เข้ากับสภาวะการทำงานที่รุนแรง: ให้ความสามารถในการทำความเย็นอย่างต่อเนื่องภายใต้เหตุการณ์พื้นฐานการออกแบบ (DBE) เช่น กำลังไฟเต็ม ความผันผวนของโหลด และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิชั่วคราว และสงวนความซ้ำซ้อนด้านความปลอดภัยสำหรับสถานการณ์ที่รุนแรง เช่น LOCA (การสูญเสียอุบัติเหตุของสารหล่อเย็น)
การป้องกันระบบเชื่อมต่อ: ร่วมมือกับอุปกรณ์วัดอุณหภูมิปั๊มหลัก สวิตช์ระดับของเหลว ฯลฯ เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิและระดับน้ำมันแบบเรียลไทม์ ให้สัญญาณเตือนสำหรับระบบควบคุม และแจ้งเตือนล่วงหน้าถึงข้อผิดพลาด

หลักการโครงสร้างและรูปแบบกระแสหลัก
องค์ประกอบโครงสร้างหลัก
ตัวทำความเย็นน้ำมัน C3/C4 มีโครงสร้างเปลือกและท่อเป็นแกนหลัก โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยกระบอกสูบ ฝาครอบปลายด้านบนและด้านล่าง ชุดท่อแลกเปลี่ยนความร้อน แผ่นกั้น หน้าแปลนทางเข้าและทางออก และพอร์ตระบาย/ไอเสีย
ท่อ: น้ำหล่อเย็นของอุปกรณ์ (RRI) ใช้เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนกับน้ำมันหล่อลื่นที่ด้านเปลือกผ่านท่อแลกเปลี่ยนความร้อนสแตนเลส โดยมีอัตราการไหลควบคุมที่ 1.5 ม./วินาที เพื่อเพิ่มความเข้มของความปั่นป่วนและเสริมการถ่ายเทความร้อน
ด้านเปลือก: น้ำมันหล่อลื่นไหลผ่านแผ่นกั้นเพื่อเปลี่ยนทิศทางการไหล ยืดอายุการอยู่อาศัย และปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน
ส่วนประกอบเสริม: ติดตั้งอินเทอร์เฟซการวัดอุณหภูมิ (การตรวจสอบอุณหภูมิน้ำมันแบบเรียลไทม์-) ช่องระบายน้ำ (การกำจัดสิ่งเจือปนในน้ำมัน) ช่องระบายอากาศ (การกำจัดอากาศในระบบ) และท่อระบายน้ำและเติมน้ำมัน (ดัดแปลงสำหรับการบำรุงรักษาระบบ)
ประเภทโครงสร้างกระแสหลัก
แผ่นท่อคงที่: ด้วยโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนจึงเชื่อมต่อกับแผ่นท่ออย่างถาวร เหมาะสำหรับสภาพการทำงานทั่วไปที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม มัดท่อไม่สามารถถอดประกอบได้ ทำให้การทำความสะอาดและบำรุงรักษาทำได้ยาก
ประเภทหัวลอย: มัดท่อสามารถขยายและถอนออกโดยรวมได้อย่างอิสระ ทำให้ง่ายต่อการทำความสะอาดและบำรุงรักษาอย่างทั่วถึง เหมาะสำหรับความต้องการในการบำรุงรักษาของหมู่เกาะนิวเคลียร์หลังจากการทำงานระยะยาว- และเป็นตัวเลือกหลักสำหรับเครื่องทำความเย็นน้ำมัน C3/C4
ประเภทท่อรูปตัว U-: ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นโครงสร้างรูปตัว U- ที่สามารถขจัดอิทธิพลของการขยายตัวทางความร้อนได้ และเหมาะสำหรับอุณหภูมิสูงและสภาวะความแตกต่างของอุณหภูมิ อย่างไรก็ตาม การทำความสะอาดภายในท่อทำได้ยากและเหมาะสำหรับสถานการณ์โหลดพิเศษ

ลักษณะทางเทคนิคที่สำคัญ
1. การออกแบบการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพ
การใช้รูปแบบการไหลทวน ของไหลเย็นและร้อนจะไหลในทิศทางตรงกันข้าม ทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยสูงสุด และเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนได้ 20% ถึง 30% เมื่อเทียบกับดาวน์สตรีม สามารถลดอุณหภูมิน้ำมันได้อย่างรวดเร็วจาก 80 องศาเป็นต่ำกว่า 40 องศา;
ปรับระยะห่างระหว่างแผ่นกั้นและการจัดเรียงแถวท่อให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของความปั่นป่วนของน้ำมันหล่อลื่นที่ด้านเปลือก ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนทั้งหมดสามารถเข้าถึง 500-800W/(㎡· องศา) ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดการถ่ายเทความร้อนที่มีภาระสูงของเกาะนิวเคลียร์
สำรองพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนซ้ำซ้อน 10% เพื่อชดเชยผลกระทบของสิ่งสกปรก (น้ำมันและน้ำ) ต่อประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างการทำงานระยะยาว- ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่มั่นคงตลอดอายุการใช้งานทั้งหมด
2. การประกันความน่าเชื่อถือระดับนิวเคลียร์
ความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ: ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนทำจากสแตนเลส 06Cr19Ni10 และเปลือกหุ้มด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนและสแตนเลส ซึ่งสามารถทนต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมของเกาะนิวเคลียร์ และหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการปนเปื้อนและการรั่วไหลของน้ำมัน
การปิดผนึกและการป้องกันการรั่วซึม: ฝาปิดปลายเชื่อมต่อกับหน้าแปลนที่มีความแข็งแรงสูง-และติดตั้งวงแหวนซีลยางฟลูออโรรับเบอร์ที่ทนน้ำมันและอุณหภูมิสูง- เพื่อป้องกันการเชื่อมต่อระหว่างน้ำมันหล่อลื่นและน้ำหล่อเย็น ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของการป้องกันรังสีเกาะนิวเคลียร์
โครงสร้างป้องกันการสั่นสะเทือน: ด้วยการปรับการรองรับมัดท่อและวิธีการยึดแผ่นกั้นให้เหมาะสม จะปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนในระหว่างการทำงานของปั๊มหลัก หลีกเลี่ยงการคลายและความเสียหายจากความเมื่อยล้าของท่อแลกเปลี่ยนความร้อน
การออกแบบระบบสำรองด้านความปลอดภัย: บางรุ่นใช้โครงสร้างคู่ ซึ่งสามารถดำเนินการได้ครั้งเดียวและสำรองข้อมูลครั้งเดียว โดยมีเวลาสลับน้อยกว่าหรือเท่ากับ 10 นาที ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของการทำงานต่อเนื่องของเกาะนิวเคลียร์
3. การปรับตัวและความเข้ากันได้
เข้ากันได้กับรุ่นปั๊มหลักพลังงานนิวเคลียร์กระแสหลัก (เช่น AP1000, Hualong One, CANDU ฯลฯ ) พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนและขนาดอินเทอร์เฟซสามารถปรับแต่งได้ตามภาระแบริ่งปั๊มหลักและอัตราการไหลของระบบน้ำมัน
ปรับพารามิเตอร์ของระบบน้ำหล่อเย็น (RRI) สำหรับอุปกรณ์เกาะนิวเคลียร์ ควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของน้ำหล่อเย็นภายใน 5 องศา และหลีกเลี่ยงการช็อกจากความร้อนต่อระบบ RRI
รองรับการเชื่อมต่อกับระบบควบคุมปั๊มหลัก (DCS/PLC) เพื่อให้เกิดการตรวจสอบระยะไกลและการปรับพารามิเตอร์อัตโนมัติ เช่น อุณหภูมิน้ำมัน แรงดันน้ำมัน และอัตราการไหล

สถานการณ์การใช้งานและการบำรุงรักษาการดำเนินงาน
สถานการณ์การใช้งานทั่วไป
เครื่องทำความเย็นน้ำมันปั๊มหลักสำหรับพลังงานนิวเคลียร์ C3/C4 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันรุ่นที่สาม-/รุ่นที่สี่ โดยมีสถานการณ์หลักได้แก่:
สภาวะการทำงานปกติ: เมื่อปั๊มหลักทำงานเต็มกำลัง ให้ระบายความร้อนแบริ่งมอเตอร์และน้ำมันหล่อลื่นซีลเชิงกลอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาเสถียรภาพของระบบ
สถานการณ์ความผันผวนของโหลด: ในระหว่างกระบวนการโหลดขึ้นและลงของพลังงานนิวเคลียร์ เริ่มต้นและหยุด ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิน้ำมันอย่างรวดเร็วเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวทางความร้อนของฟิล์มน้ำมัน
ภาวะชั่วคราวเนื่องจากความร้อนและอุบัติเหตุ: ในสถานการณ์ที่รุนแรง เช่น LOCA และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันในวงจรหลัก ให้คงความสามารถในการทำความเย็นไว้เพื่อซื้อเวลาสำหรับการตอบสนองฉุกเฉิน
สถานการณ์การบำรุงรักษา: เมื่อปั๊มหลักปิดเพื่อบำรุงรักษา ให้ร่วมมือกับระบบในการระบายน้ำและเติมน้ำมัน และดำเนินการทำความสะอาดและทดสอบออยล์คูลเลอร์โดยอิสระ
ประเด็นสำคัญของการดำเนินงานและการบำรุงรักษา
การตรวจสอบรายวัน: ตรวจสอบพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิน้ำมัน แรงดันน้ำมัน อัตราการไหลของน้ำ และความแตกต่างของอุณหภูมิของน้ำ หากความเบี่ยงเบนของอุณหภูมิน้ำมันทางออกเกิน ± 2 องศา ควรตรวจสอบทันที
การทำความสะอาดเป็นประจำ: ถอดแยกชิ้นส่วนมัดท่อทุกๆ 6-12 เดือน และใช้น้ำแรงดันสูงหรือสารเคมีทำความสะอาดเพื่อขจัดตะกรันที่ด้านท่อและน้ำมันที่ด้านเปลือก ควรควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การเปรอะเปื้อนภายใน 0.0004m ² · K/W;
การตรวจสอบการซีล: ตรวจสอบวงแหวนซีลฝาท้ายและพื้นผิวการซีลหน้าแปลนทุกปี เปลี่ยนส่วนประกอบที่เสื่อมสภาพ และทำการทดสอบแรงดันน้ำที่ 1.25 ถึง 1.5 เท่าของแรงดันใช้งานเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการรั่วไหล
การแก้ไขปัญหา: เมื่ออุณหภูมิน้ำมันยังคงสูงอย่างต่อเนื่อง ควรให้ความสำคัญกับการตรวจสอบการอุดตันของปริมาตรน้ำหล่อเย็น อุณหภูมิของน้ำ และท่อแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอันดับแรก เมื่อน้ำมันปนเปื้อนจำเป็นต้องเปลี่ยนน้ำมันเครื่องและทำความสะอาดระบบให้ทันเวลา

เครื่องทำความเย็นน้ำมันปั๊มหลักของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ C3/C4 ในฐานะ "แกนควบคุมอุณหภูมิ" ของเกาะนิวเคลียร์ ถือเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ช่วยให้ปั๊มหลักทำงานได้อย่างปลอดภัย และรักษาความสมบูรณ์ของระบบหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์ การถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง- ความน่าเชื่อถือระดับนิวเคลียร์- และความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่งสนับสนุนโดยตรง-การผลิตไฟฟ้าที่มีเสถียรภาพในระยะยาวของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ด้วยการส่งเสริม-ในวงกว้างของพลังงานนิวเคลียร์รุ่นที่สาม- และการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานนิวเคลียร์รุ่นที่สี่- เครื่องทำความเย็นน้ำมันจะได้รับการอัปเกรดไปสู่ประสิทธิภาพ ความชาญฉลาด และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ซึ่งให้การรับประกันที่มั่นคงมากขึ้นสำหรับการดำเนินงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์