Reaktör Suyu Temizleme Pompaları için Korumalı Motor Pompası İyileştirmesi
Kaynar su reaktörlerinde (BWR'ler), filtreleme ve iyon değişimi yoluyla bir reaktörün su kalitesini korumak için tasarlanmış reaktör suyu temizleme (RWCU) sistemleri vardır. Korozyonu en aza indirmek ve reaktör içindeki ısı eşanjörlerinin kirlenmesini önlemek için su kalitesi önemlidir. Bu sistem, reaktör çalışma sıvısının bir kısmını, tipik olarak besleme suyu akış hızının yaklaşık yüzde 1'ini filtreleme sisteminden geçirmek için pompalar kullanır.1
GÖRÜNTÜ 1: Tipik kapalı motorlu pompa tasarımı ve özellikleri (Görseller, Hayward Tyler'ın izniyle)
Tipik olarak, BWR'ler, pompa mili ile pompa kasası arasında mekanik bir salmastra kullanan akuple uçtan emişli pompalarla tasarlanmış ve üretilmiştir. Reaktör tasarımına bağlı olarak, bu pompalar ısı eşanjörlerinden önce veya sonra, pompalanan sıvının ortam sıcaklığı ile 575 F arasında değişen sıcaklıklarıyla çalışır. Tipik olarak dakikada 160 ila 500 galonda (gpm) 500 ila 575 fit basma yüksekliği geliştirirler ve inç kare başına 1.400 ila 1.420 pound (psi) için tasarlanmıştır.
Sorun
Bu uygulamanın yüksek basıncı ve bazen yüksek sıcaklığı, geleneksel mekanik salmastraların yeterli çalışma ömrüne sahip olmasını zorlaştırır. Bu vaka çalışması, BWR'lerinde kabaca her üç ayda bir mekanik salmastra arızaları olan bir nükleer santrale odaklanmaktadır. Salmastra arızalarına ek olarak, bu pompalarda zaman zaman baskı yatağı arızaları da oluyordu. Tesis, reaktör başına iki RWCU pompası kullanıyor.
GÖRÜNTÜ 2: Özel durum izleme ile eksiksiz hazır motor pompası güçlendirme tertibatı
Pompalar, 150 F'de 1.410 psi için tasarlanmıştır ve her biri 180 gpm'de 500 fit basma yüksekliği geliştirir. Bu sisteme pompalanan su radyoaktiftir, yani conta ve baskı yatağı arızaları, çalışanları yüksek dozda radyasyona maruz bırakan bakım gerektirir. Radyasyona maruz kalma ve arızalarla ilişkili yüksek maliyete ek olarak, iki pompadan birinin devre dışı kalması, su kalitesinin düşmesine ve reaktörün birkaç gün içinde kapatılmasını gerektirecek seviyelere çıkmasına neden olur.
Çözüm
Tesis, altı yıldan uzun bir süredir arıza veya bakım olmaksızın çalışan diğer tesislerde bunun için contasız pompa yenilemelerinin başarılı bir şekilde uygulandığını öğrendi. Tesis, hem mali açıdan, hem de daha da önemlisi artan güvenliğe dayalı olarak, sızıntının etkilerine karşı sermaye maliyetlerini gözden geçirdikten sonra, mevcut akuple edilmiş uçtan emişli pompaların bir korumalı motor uyarlamasını uygulamaya karar verdi.
Yatay bir korumalı motor uyarlaması kullanarak, mevcut pompa muhafazalarını koruyabildiler ve odadaki herhangi bir boru tesisatı değişikliği ihtiyacını ortadan kaldırdılar. Bu projedeki tedarik kapsamının bir kısmı, orijinal hidrolik performansa uyması için ters mühendislik uygulanmış çarklar ve hazır motor uyarlaması için özel olarak tasarlanmış ısı eşanjörleriydi.
Tasarım
GÖRÜNTÜ 3: Sismik yükleri belirlemek için modal analiz
Hazır motor pompası, tamamen ıslatılmış ve Amerikan Makine Mühendisleri Derneği (ASME) Kazan ve Basınçlı Kap Kodu Bölüm III'e göre tasarım sıcaklığı ve basıncı için derecelendirilmiş bir basınç sınırı içinde olan ortak bir motor/pompa mili kullanır.
Güçlendirme beş ana tertibattan oluşur: termal boyun tertibatı, motor kasası/stator tertibatı, motor kapağı tertibatı, döner tertibat ve ısı eşanjörü. Termal boyun tertibatı, sıcak pompalanan sıvıyı soğutulmuş motor boşluğundan ayırır; burada yataklar ve motor sargıları, daha düşük sıcaklıklarda daha yüksek performans ve ömür görür.
Motor mahfazası/stator tertibatı, sıvı dolu motor boşluğuna engel teşkil eden korozyona dirençli ince bir stator kutusunun arkasında bir reçine (Görüntü 1'de netlik sağlamak için reçine çıkarılmıştır) içinde kapsüllenmiş motor sargılarını barındırır. Aynı zamanda radyal yatakları ve ana baskı yatağı yuvasını da barındırır.
Motor kapağı tertibatı, baskı yatağı için alan sağlar ve ters baskı yatağını barındırır ve ayrıca ısı eşanjörü boru tesisatı için bir bağlantı noktası sağlar.
Dönen düzenek, bir rotor kutusu tarafından sıvı dolu boşluktan korunan elektrik bileşenleri (laminasyonlar, rotor çubukları, kısa devre halkaları) ile bir şaftın yanı sıra kaplamalı muylu yüzeyleri, bir itme diski ve tersine mühendislik ürünü bir çarktan oluşur. Isı eşanjörü, ısıyı motor sıvısından harici olarak sağlanan soğutma suyu akışına aktaran bir kabuk ve borulu ısı eşanjörüdür.
Özellikler
mekanik salmastra yok
Bu tasarımın ana özelliği budur. Mekanik salmastranın olmaması, sızıntı veya sızıntıya neden olacak bir arıza olasılığını pratik olarak ortadan kaldırarak pompanın güvenliğini artırır. Korumalı motor, birincil olarak stator kutusu ve ikincil olarak motor kasası olmak üzere çift muhafaza sunar.
Sızıntı şansı olmadan, pompa sorunlarından dolayı reaktör sirkülasyon suyunu temizlemek için odada harcanan sıfır ALARA (makul olarak elde edilebilecek kadar düşük) zaman vardır. Ayrıca conta aşınma parçalarının değiştirilmesi ihtiyacını da ortadan kaldırır.
hidrodinamik yataklar
Hidrodinamik yataklar ürün yağlamalıdır ve harici sıvı sistemi gerektirmez, bu da yardımcı sistemlere olan ihtiyacı azaltır. Ana baskı yatağı, tipik çalışma sırasında pervane tarafından üretilen eksenel baskı için tasarlanmıştır. Dönen itme diski, sabit yatırma yastıklarına karşı sıvı film takozları oluşturur. Eğme pedleri ve bunların küresel yatak muhafazası, yanlış hizalama düzeltmesine ve kararlı rotor dinamik çalışmasına izin verir.
Ters baskı yatağı, görev dışı, anormal çalışma ve başlatma/kapatma koşulları için tasarlanmıştır. Dönen itme diski, motor kapağındaki basamak yatağına karşı sıvı film takozları oluşturur.
Radyal yataklar, çalışma sırasında rotorun ağırlığı, pervane radyal yükleri ve elektrik motorunun dengesiz manyetik çekimi için tasarlanmıştır. Rotor üzerindeki dönen muylu yüzeyleri, iki manşon yatağına karşı bir sıvı filmi oluşturur.
Hidrodinamik yataklar, yalnızca sıvı filmi gelişirken başlatma ve kapatma sırasında aşınır. Bu, temaslı yataklara kıyasla daha uzun bakım aralıklarına izin verir.
İtme diskinde yardımcı çark
Baskı diskinde açılan radyal delikler, ısı eşanjöründen soğutma suyuna ısı transferini en üst düzeye çıkarmak için motor sıvısını ısı eşanjöründe dolaştırmak için yardımcı bir pervane görevi görür.
Sürekli tasfiye
Yayılmayan suyla sürekli bir temizleme, motor boşluğunun sürekli olarak yıkanmasına ve sonunda rotor ile termal boyun arasındaki halkadan proses sıvısına akmasına olanak tanır. Bu, motor içindeki radyasyon seviyelerinde bir azalmaya izin vererek bakım sırasında işçiler tarafından daha düşük bir doz alınmasına yol açar.
Paslanmaz çelik konstrüksiyon
Tüm ıslanan yüzeyler paslanmaz çeliktir ve güçlendirmede korozyonu önler
ve reaktör ve RWCU sistemi içindeki kirlenme.
Özel tasarım
Bu güçlendirme, stator sargısı RTD'leri, yatak boşluğu termokuplları, akım transdüserleri, titreşim ölçümü için ivmeölçerler ve sağlık izleme yazılımı ve veri depolama içeren bir panel içeren özel olarak tasarlanmış bir sensör paketi ile sağlandı.
Basınç sınırı, tesisin tasarım kod yılına, gerekli tasarım basıncına/sıcaklığına ve gerekli tesis sismik yükleme kriterlerine göre ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kodu Bölüm III'e göre özel olarak tasarlanmıştır. Güçlendirme için modal bir analiz, Resim 3'te gösterilmektedir.
Orijinal hidrolik yükler bilinmediğinden, bunların hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak modellenmesi gerekiyordu. Mevcut hidrolik tasarımla ilişkili hesaplamalı akışkan dinamiğinden elde edilen radyal ve eksenel yükleme çıktısı için özel rulmanlar tasarlandı. Tasarım, çalışma sıcaklıklarında ve yüklemede, yatakların hidrodinamik bölgede çalışmasını ve rotodinamik stabilitenin olmasını sağlar.
Hazır motor uyarlaması, mevcut pompa kasasına uyacak ve onu kullanacak şekilde özel olarak tasarlanmıştır. Mevcut pervane, kanat yollarının doğru olduğundan emin olmak için 3D tarama ve manuel ölçüm dahil olmak üzere tekniklerin bir kombinasyonu kullanılarak tersine mühendislik uygulandı.
GÖRÜNTÜ 4: Tersine mühendislik uygulanmış pervane tasarımı
Süpürme kanadı geometrisi ve kör iç yüzeyler göz önüne alındığında, pervanelerin geleneksel 3D taraması zor olabilir. Bu, CAD modelleyicinin hidrolik geçidin merkezinde taranamayan geometriyi enterpolasyon yapmasını gerektirebilir ve bu da model ile gerçek çark geometrisi arasında farklılıklara neden olabilir.
Gerekli görevi oluşturmak için tüm hidrolik geçidin önemi göz önüne alındığında, tüm geçidi taramak ve modeli oluşturmak için yeni bir tescilli teknik kullanıldı. Bu yeni teknik tahribatsızdır ve tüm yüzeyler için veri sağlar.
Tersine tasarlanmış pervane, bilgisayar modellemesi kullanılarak ve ardından fabrikadaki performans testi sırasında doğrulandı. Bu uygulamada, tersine mühendislik uygulanmış çark, orijinaliyle aynı performansı verecek şekilde tasarlanmıştır, ancak farklı bir çalışma noktası veya tamamen yeni performans için özel olarak tasarlanabilir.
Bu uygulama için ters mühendislik uygulanmış pervanenin 3B modeli Resim 4'te gösterilmektedir.
https://www.pumpsandsystems.com/