مضخة المحرك المعلبة التحديثية لمضخات تنظيف مياه المفاعل
في مفاعلات الماء المغلي (BWRs ) ، توجد أنظمة لتنقية مياه المفاعل (RWCU ) مصممة للحفاظ على جودة مياه المفاعل عن طريق الترشيح والتبادل الأيوني. تعد جودة المياه مهمة لتقليل التآكل ومنع تلوث المبادلات الحرارية داخل المفاعل. يستخدم هذا النظام مضخات لتدوير جزء من مائع عمل المفاعل ، عادةً حوالي 1 في المائة من معدل تدفق المياه المغذية ، من خلال نظام الترشيح.&نبسب ;&نبسب ;
الصورة 1: التصميم النموذجي لمضخة المحرك المعلبة وميزاتها (الصورة مقدمة من هايوارد تايلر)
عادة ، تم تصميم وبناء BWR بمضخات شفط نهائية مقترنة تستخدم مانع تسرب ميكانيكي بين عمود المضخة وعلبة المضخة. اعتمادًا على تصميم المفاعل ، تعمل هذه المضخات إما قبل المبادلات الحرارية أو بعدها ، حيث تتراوح درجات حرارة السائل الذي يتم ضخه من المحيط إلى 575 درجة فهرنهايت ، وعادةً ما تنتج 500 إلى 575 قدمًا من الرأس عند 160 إلى 500 جالون في الدقيقة (gpm ) وهي مصممة لـ 1400 إلى 1420 رطل لكل بوصة مربعة (رطل ).&نبسب ;
مشكلة
يؤدي الضغط المرتفع ودرجة الحرارة المرتفعة أحيانًا لهذا التطبيق إلى صعوبة حصول موانع التسرب الميكانيكية التقليدية على عمر تشغيلي مناسب. تركز دراسة الحالة هذه على محطة نووية كانت تعاني من عطل ميكانيكي في الختم كل ثلاثة أشهر تقريبًا عبر BWRs . بالإضافة إلى حالات فشل الختم ، كانت هذه المضخات أيضًا تعاني من فشل في تحمل الدفع من وقت لآخر. يستخدم المصنع مضختين RWCU لكل مفاعل.
الصورة 2: استكمال مجموعة التعديل التحديثي لمضخة المحرك المعلبة مع مراقبة الحالة المخصصة
تم تصميم المضخات لـ 1410 رطل لكل بوصة مربعة عند 150 درجة فهرنهايت وتطوير 500 قدم من الرأس عند 180 جالونًا في الدقيقة لكل منهما. المياه التي يتم ضخها من خلال هذا النظام مشعة ، مما يعني أن حالات فشل محمل الختم والدفع تتطلب صيانة تعرض العمال لجرعات عالية من الإشعاع. بالإضافة إلى التعرض للإشعاع والتكلفة العالية المرتبطة بالفشل ، يؤدي عدم اتصال إحدى المضختين إلى تدهور جودة المياه التي يمكن أن تصل إلى مستويات تتطلب إغلاق المفاعل في غضون أيام.
حل
علم المصنع أنه كان هناك تنفيذ ناجح للتعديلات التحديثية للمضخات التي لا يوجد بها مانعة للتسرب لهذا الغرض في مواقع أخرى كانت تعمل دون عطل أو صيانة لأكثر من ست سنوات. بعد مراجعة التكاليف الرأسمالية مقابل الآثار المترتبة على التسرب ، من الناحية المالية ، ولكن الأهم من ذلك استنادًا إلى زيادة السلامة ، اختار المصنع تنفيذ تعديل محرك معلب لمضخات الشفط الطرفية المقترنة الحالية.
باستخدام التعديل التحديثي الأفقي للمحرك المعلب ، تمكنوا من الاحتفاظ بحالات المضخة الحالية وتجنب الحاجة إلى أي تعديلات على الأنابيب في الغرفة. كان جزء من نطاق التوريد في هذا المشروع عبارة عن دفاعات ذات هندسة عكسية لتتناسب مع الأداء الهيدروليكي الأصلي جنبًا إلى جنب مع المبادلات الحرارية المصممة خصيصًا لتعديل المحرك المعلب.
تصميم
الصورة 3: التحليل النموذجي لتحديد الأحمال الزلزالية
تستخدم مضخة المحرك المعلبة محركًا مشتركًا / عمود مضخة مبلل بالكامل وضمن حدود الضغط المصنفة لدرجة حرارة التصميم والضغط وفقًا لقسم الغلاية وأوعية الضغط التابعة للجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME ).
يتكون التعديل التحديثي من خمس مجموعات رئيسية: مجموعة العنق الحرارية ، ومجموعة المحرك / الجزء الثابت ، ومجموعة غطاء المحرك ، والتجميع الدوار والمبادل الحراري. تفصل مجموعة العنق الحرارية السائل الذي يتم ضخه على الساخن عن تجويف المحرك المبرد ، حيث ترى المحامل وملفات المحرك أداءً وعمرًا متزايدًا مع درجات حرارة منخفضة.
تحتوي مجموعة حالة المحرك / الجزء الثابت على لفات المحرك مغلفة براتنج (تم حذف الراتينج للتوضيح في الصورة 1) خلف علبة ثابتة مقاومة للتآكل والتي تشكل حاجزًا أمام تجويف المحرك المملوء بالسائل. كما أنه يضم المحامل الشعاعية والمقعد للمحمل الدافع الرئيسي.
توفر مجموعة غطاء المحرك مساحة لمحمل الدفع وتضم محمل الدفع العكسي ، فضلاً عن توفير نقطة اتصال لأنابيب المبادل الحراري.
تتكون المجموعة الدوارة من عمود بمكوناته الكهربائية (التصفيح ، القضبان الدوارة ، حلقات الدائرة القصيرة) محمية من التجويف المملوء بالسائل بواسطة علبة دوار ، بالإضافة إلى أسطح المجلة المطلية ، وقرص الدفع ومكره هندسي عكسي. المبادل الحراري عبارة عن مبادل حراري للقذيفة والأنبوب ينقل الحرارة من مائع المحرك إلى تدفق مياه التبريد الموفر خارجيًا.
سمات
لا يوجد ختم ميكانيكي
هذه هي السمة الرئيسية لهذا التصميم. إن عدم وجود مانع تسرب ميكانيكي يلغي عمليا فرصة التسرب أو الفشل الذي قد يؤدي إلى التسرب ، مما يزيد من سلامة المضخة. يوفر المحرك المعلب احتواءًا مزدوجًا ، أولًا هو علبة الجزء الثابت والثانوي علبة المحرك.
بدون فرصة للتسرب ، لن يكون هناك وقت ألارا (منخفض بقدر ما يمكن تحقيقه بشكل معقول) في الغرفة لتنظيف مياه دوران المفاعل بسبب مشاكل المضخة. كما أنه يلغي الحاجة إلى استبدال الأجزاء المتآكلة من مانع التسرب.
محامل هيدروديناميكية
المحامل الهيدروديناميكية مشحمة بالمنتج ولا تتطلب أي نظام سائل خارجي ، مما يقلل من الحاجة إلى الأنظمة المساعدة. تم تصميم محمل الدفع الرئيسي للدفع المحوري الناتج عن المكره أثناء التشغيل النموذجي. يقوم قرص الدفع الدوار بإنشاء أسافين من فيلم سائل ضد وسادات إمالة ثابتة. تسمح الوسادات المائلة ومبيت المقعد الكروي بتصحيح المحاذاة والتشغيل الديناميكي المستقر للدوار.&نبسب ;
تم تصميم محمل الدفع العكسي للتشغيل غير العادي وظروف بدء التشغيل / الإغلاق. يقوم قرص الدفع الدوار بإنشاء أسافين من فيلم السوائل ضد المحمل المتدرج في غطاء المحرك.
تم تصميم المحامل الشعاعية لوزن الدوار ، وأحمال المكره الشعاعية والسحب المغناطيسي غير المتوازن للمحرك الكهربائي أثناء التشغيل. أسطح الجريدة الدوارة على الدوار تخلق فيلمًا سائلًا مقابل محامل جلبة.
تتآكل المحامل الهيدروديناميكية فقط أثناء بدء التشغيل والإغلاق ، عندما يتطور فيلم السوائل. وهذا يسمح بزيادة فترات الصيانة عند مقارنتها بمحامل التلامس.
المكره الإضافي في قرص الدفع
تعمل الثقوب الشعاعية المحفورة في قرص الدفع كمكره إضافي لتدوير سائل المحرك من خلال المبادل الحراري لزيادة نقل الحرارة إلى مياه التبريد من خلال المبادل الحراري.
التطهير المستمر&نبسب ;
يسمح التطهير المستمر بالماء غير المشع بالتدفق المستمر لتجويف المحرك ، والذي يتدفق في النهاية عبر الحلقة بين الدوار والعنق الحراري إلى سائل العملية. هذا يسمح بتقليل مستويات الإشعاع داخل المحرك ، مما يؤدي إلى جرعة أقل يأخذها العمال أثناء الصيانة.
هيكل من الفولاذ المقاوم للصدأ&نبسب ;
جميع الأسطح المبللة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، مما يمنع التآكل داخل التعديل التحديثي
والتلوث داخل المفاعل ونظام RWCU
.
تصميم خاص&نبسب ;
تم تزويد هذا التعديل التحديثي بحزمة مستشعر مصممة خصيصًا بما في ذلك RTDs المتعرجة للجزء الثابت ، والمزدوجات الحرارية ذات التجويف المحمل ، ومحولات الطاقة الحالية ، ومقاييس التسارع لقياس الاهتزاز ، ولوحة بها برنامج مراقبة الصحة وتخزين البيانات.
تم تصميم حدود الضغط بشكل مخصص لقسم المرجل وأوعية الضغط ASME القسم الثالث إلى سنة الكود لتصميم المحطة ، وضغط التصميم / درجة الحرارة المطلوبة ، ومعايير التحميل الزلزالية المطلوبة للمصنع. يظهر التحليل النموذجي للتعديل التحديثي في الصورة 3.
نظرًا لعدم معرفة الأحمال الهيدروليكية الأصلية ، كان لابد من نمذجة هذه باستخدام ديناميكيات السوائل الحسابية. تم تصميم محامل مخصصة لإخراج التحميل الشعاعي والمحوري من ديناميكيات السوائل الحسابية المرتبطة بالتصميم الهيدروليكي الحالي. يضمن التصميم ، في درجات حرارة التشغيل والتحميل ، أن المحامل تعمل في المنطقة الهيدروديناميكية وهناك استقرار ديناميكي دوار.
تم تصميم التعديل التحديثي للمحرك المعلب خصيصًا ليلائم حالة المضخة الحالية واستخدامها. تم تصميم المكره الحالي بشكل عكسي باستخدام مجموعة من التقنيات بما في ذلك المسح ثلاثي الأبعاد والقياس اليدوي لضمان صحة مسارات الشفرة.
الصورة 4: تصميم المكره ذو الهندسة العكسية
يمكن أن يكون المسح ثلاثي الأبعاد التقليدي للدفاعات أمرًا صعبًا ، نظرًا لهندسة الريشة الشاملة والأسطح الداخلية العمياء. يمكن أن يتطلب ذلك من مصمم نذل - وغد استيفاء الهندسة التي لا يمكن مسحها ضوئيًا في وسط الممر الهيدروليكي ، مما يتسبب في اختلافات بين النموذج وهندسة المكره الفعلية.&نبسب ;
نظرًا لأهمية الممر الهيدروليكي بالكامل لتوليد الواجب المطلوب ، تم استخدام تقنية ملكية جديدة لمسح الممر بأكمله وإنشاء النموذج. هذه التقنية الجديدة غير مدمرة وتوفر بيانات لجميع الأسطح.
تم التحقق من المروحة ذات الهندسة العكسية باستخدام نمذجة الكمبيوتر ثم أثناء اختبار الأداء في المصنع. في هذا التطبيق ، تم تصميم المكره ذي الهندسة العكسية لإعطاء أداء مماثل للأداء الأصلي ، ولكن يمكن تصميمه خصيصًا لنقطة عمل مختلفة أو لأداء جديد تمامًا.
يظهر في الصورة 4 نموذج ثلاثي الأبعاد للدفاعة ذات الهندسة العكسية لهذا التطبيق. &نبسب ;
https ://www .المضخات والأنظمة .كوم /