Reaktör Suyu Temizleme Pompaları için Konserve Motor Pompası Güçlendirme
Kaynar su reaktörlerinde (BWR'ler), bir reaktörün su kalitesini filtrasyon ve iyon değişimi yoluyla 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 filtrasyon sistemi boyunca dolaştırmak için pompalar kullanır.
Tipik olarak, BWR'ler, pompa mili ile pompa kasası arasında mekanik bir salmastra kullanan birleştirilmiş uçtan emişli pompalarla tasarlanmış ve üretilmiştir. Reaktör tasarımına bağlı olarak, bu pompalar, pompalanan sıvının sıcaklıkları ortam ila 575 F arasında değişen ısı eşanjörlerinden önce veya sonra çalışır. Tipik olarak dakikada 160 ila 500 galonda (gpm) 500 ila 575 fit kafa geliştirirler ve inç kare (psi) başına 1.400 ila 1.420 pound için tasarlanmıştır.
Bu uygulamanın yüksek basıncı ve bazen yüksek sıcaklığı, geleneksel mekanik salmastraların yeterli çalışma ömrüne sahip olmasını zorlaştırmaktadır. Bu vaka çalışması, BWR'lerinde kabaca her üç ayda bir mekanik salmastra arızaları yaşayan bir nükleer santrale odaklanmaktadır. Bu pompalarda keçe arızalarının yanı sıra zaman zaman baskı yatağı arızaları da oluyordu. Tesis, reaktör başına iki RWCU pompası kullanıyor.
Pompalar 150 F'de 1.410 psi için tasarlanmıştır ve her biri 180 gpm'de 500 fit kafa geliştirir. Bu sistemden pompalanan su radyoaktiftir, yani keçe 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 çevrimdışı olması, su kalitesinin düşmesine ve bu da günler içinde reaktörün kapatılmasını gerektiren seviyelere ulaşmasına neden olur.
Çözüm
Yatay bir kutulu motor güçlendirme kullanarak, mevcut pompa kasalarını korumayı başardılar ve odadaki herhangi bir boru tesisatı değişikliği ihtiyacını ortadan kaldırdılar. Bu projedeki tedarik kapsamının bir kısmı, orijinal hidrolik performansa uyacak şekilde tersine mühendislik yapılmış çarkların yanı sıra, konserve motor güçlendirmesi için özel olarak tasarlanmış ısı eşanjörleriydi.
Tasarım
Konserve motor pompası, tamamen ıslanmış ve Amerikan Makine Mühendisleri Birliği (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 şaftı kullanır.
Motor kasası/stator tertibatı, sıvı dolu motor boşluğuna engel olan, korozyona dayanıklı ince bir stator kutusunun arkasında bir reçine (Resim 1'de netlik için reçine çıkarılmıştır) içinde kapsüllenmiş motor sargılarını barındırır. Aynı zamanda radyal yatakları ve ana baskı yatağının 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, elektrik bileşenleri (laminasyonlar, rotor çubukları, kısa devre halkaları) ile sıvı dolu boşluktan bir rotor kutusu ile korunan bir şaftın yanı sıra kaplanmış muylu yüzeyleri, bir itme diski ve bir ters mühendislik çarkından oluşur. Isı eşanjörü, motor sıvısından gelen ısıyı harici olarak sağlanan bir soğutma suyu akışına aktaran bir gövde borulu ısı eşanjörüdür.
Özellikler
Bu, bu tasarımın ana özelliğidir. Mekanik salmastranın olmaması, sızıntı olasılığını veya sızıntıya neden olacak bir arızayı pratik olarak ortadan kaldırarak pompanın güvenliğini artırır. Korunmuş motor, birincil olarak stator kutusu ve ikincil motor kasası olmak üzere çift muhafaza sunar.
Sızıntı olasılığı olmadan, pompa sorunları nedeniyle odada reaktör sirkülasyon suyunu temizlemek için harcanan sıfır ALARA (makul olarak elde edilebilecek kadar düşük) zaman yoktur. Ayrıca keçe aşınma parçalarının değiştirilmesi ihtiyacını da ortadan kaldırır.
hidrodinamik rulmanlar
Hidrodinamik yataklar ürünle yağlanır ve harici sıvı sistemi gerektirmez, bu da yardımcı sistemlere olan ihtiyacı azaltır. Ana baskı yatağı, tipik çalışma sırasında çark tarafından üretilen eksenel baskı için tasarlanmıştır. Dönen itme diski, sabit eğimli pedlere karşı sıvı film takozları oluşturur. Devirme pedleri ve bunların küresel koltuk 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 baskı diski, motor kapağındaki basamak yatağına karşı sıvı film takozları oluşturur.
Radyal yataklar, çalışma sırasında elektrik motorunun rotor ağırlığı, çark radyal yükleri ve dengesiz manyetik çekişi için tasarlanmıştır. Rotor üzerindeki dönen muylu yüzeyleri, iki kovanlı yatağa karşı akışkan bir film oluşturur.
Hidrodinamik yataklar, yalnızca sıvı filmi oluştuğunda başlatma ve kapatma sırasında aşınır. Bu, temaslı yataklara kıyasla daha uzun bakım aralıkları sağlar.
İtme diskinde yardımcı çark
İtme diskinde açılan radyal delikler, ısı eşanjöründen soğutma suyuna ısı transferini en üst düzeye çıkarmak için motor sıvısını ısı eşanjöründe dolaştırmak için yardımcı bir çark görevi görür.
Sürekli temizleme
Radyasyonsuz su ile sürekli bir temizleme, motor boşluğunun sürekli olarak yıkanmasına izin verir ve sonunda rotor ve termal boyun arasındaki halkadan proses sıvısına akar. Bu, motor içindeki radyasyon seviyelerinde bir azalmaya izin vererek, bakım sırasında işçiler tarafından daha düşük bir doz alınmasına yol açar.
Paslanmaz çelik konstrüksiyon
Tüm ıslak yüzeyler paslanmaz çeliktir ve güçlendirme sırasında korozyonu önler
ve reaktör ve RWCU sistemi içindeki kontaminasyon.
Özel tasarım
Bu güçlendirme, stator sargılı RTD'ler, yatak boşluklu termokupllar, akım dönüştürücüler, titreşim ölçümü için ivmeölçerler ve sağlık izleme yazılımı ve veri depolama içeren bir panel dahil olmak üzere özel olarak tasarlanmış bir sensör paketi ile sağlandı.
Basınç sınırı, tesisin kod yılına, gerekli tasarım basıncı/sıcaklığına ve gerekli tesis sismik yükleme kriterlerine göre ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kod Bölüm III'e göre özel olarak tasarlanmıştır. Güçlendirme için modal bir analiz Şekil 3'te gösterilmektedir.
Orijinal hidrolik yükler bilinmediğinden, bunların hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak modellenmesi gerekiyordu. Özel rulmanlar, mevcut hidrolik tasarımla ilişkili hesaplamalı akışkanlar dinamiğinden radyal ve eksenel yükleme çıktısı için tasarlanmıştır. Tasarım, çalışma sıcaklıklarında ve yüklemede, rulmanların hidrodinamik bölgede çalışmasını ve rotodinamik stabilite olmasını sağlar.
Hazır motor güçlendirmesi, 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 gibi tekniklerin bir kombinasyonu kullanılarak tersine mühendislik uygulandı.
Süpürme kanat geometrisi ve kör iç yüzeyler göz önüne alındığında, çarkların geleneksel 3D taraması zor olabilir. Bu, CAD modelleyicisinin hidrolik geçidin merkezinde taranamayan geometriyi enterpolasyon yapmasını gerektirebilir, bu da model ile gerçek çark geometrisi arasında farklılıklara neden olur.
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 mühendislik çarkı, 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 görev noktası veya tamamen yeni performans için özel olarak tasarlanabilir.
Bu uygulama için tersine mühendislik yapılmış çarkın bir 3D modeli Şekil 4'te gösterilmektedir.