مبرد زيت المضخة الرئيسي للطاقة النووية C3/C4: قلب التحكم في درجة الحرارة للتشغيل الآمن للطاقة النووية

تحديد المواقع الأساسية والقيمة الوظيفية
المضخة الرئيسية للطاقة النووية هي المعدات الأساسية الدوارة عالية السرعة الوحيدة في الدائرة الأولية، والتي تحتاج إلى تشغيل درجة حرارة عالية-وضغط عالي- (حوالي 15.5 ميجا باسكال)، ودوران سائل تبريد مشع. تولد محامل المحرك والأختام الميكانيكية كمية كبيرة من الحرارة أثناء التشغيل بسرعة عالية-. تتمثل الوظيفة الأساسية لمبرد الزيت C3/C4 في توفير التبريد القسري لزيت التشحيم، والحفاظ على نطاق ثابت من درجة حرارة طبقة الزيت من 32 إلى 40 درجة، وضمان الاستقرار الحراري وختم طبقة التشحيم.
تفكيك الوظيفة الرئيسية
ضمان أداء التشحيم: التحكم في درجة حرارة زيت التشحيم عند عتبة التصميم لتجنب انخفاض لزوجة الزيت وتمزق طبقة الزيت الناتج عن درجات الحرارة المرتفعة، ومنع الاحتكاك الجاف بين المحمل والدوار، وإطالة عمر خدمة محامل المضخة الرئيسية.
الحفاظ على موثوقية الختم: يمكن لدرجة حرارة الزيت المستقرة تجنب التشوه الحراري وشيخوخة مواد الختم الميكانيكية، وتقليل خطر تسرب سائل التبريد في الدائرة الأولية، وضمان سلامة الاحتواء الإشعاعي للجزيرة النووية.
التكيف مع ظروف التشغيل القاسية: توفير قدرة التبريد بشكل مستمر في ظل الأحداث الأساسية للتصميم (DBE) مثل الطاقة الكاملة، وتقلبات الحمل، والعابرات الحرارية، واحتياطي احتياطي السلامة للسيناريوهات القصوى مثل LOCA (فقدان حادث المبرد).
حماية نظام الربط: التعاون مع عنصر قياس درجة حرارة المضخة الرئيسية، ومفتاح مستوى السائل، وما إلى ذلك لمراقبة درجة حرارة الزيت ومستواه في الوقت الفعلي، وتوفير إشارات إنذار لنظام التحكم، وتحقيق الإنذار المبكر بالأخطاء.

المبادئ الهيكلية والأشكال السائدة
تكوين الهيكل الأساسي
يحتوي مبرد الزيت C3/C4 على هيكل أنبوبي وهيكل أساسي، بما في ذلك الأسطوانة وأغطية الأطراف العلوية والسفلية وحزم أنابيب التبادل الحراري والحواجز وحواف المدخل والمخرج ومنافذ التفريغ/العادم.
خط الأنابيب: يتم استخدام مياه تبريد المعدات (RRI) لتبادل الحرارة مع زيت التشحيم على جانب الغلاف من خلال أنابيب التبادل الحراري المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، مع معدل تدفق يتم التحكم فيه عند 1.5 متر/الثانية، لتعزيز شدة الاضطراب وتعزيز نقل الحرارة؛
جانب الصدفة: يتدفق زيت التشحيم من خلال الحاجز لتغيير اتجاه التدفق، وإطالة وقت المكوث، وتحسين كفاءة نقل الحرارة؛
المكونات الإضافية: مجهزة بواجهة قياس درجة الحرارة (مراقبة درجة حرارة الزيت في الوقت الحقيقي-)، ومخرج الصرف (إزالة الشوائب في الزيت)، ومخرج العادم (إزالة هواء النظام)، وخط أنابيب الصرف وتجديد الزيت (تم تكييفه لصيانة النظام).
الأنواع الهيكلية السائدة
لوحة الأنبوب الثابتة: مع الهيكل البسيط والتكلفة المنخفضة، يتم توصيل أنابيب التبادل الحراري بشكل ثابت بلوحة الأنبوب، وهي مناسبة لظروف العمل التقليدية مع اختلافات صغيرة في درجات الحرارة. ومع ذلك، لا يمكن تفكيك حزمة الأنابيب، مما يجعل التنظيف والصيانة أمرًا صعبًا؛
نوع الرأس العائم: يمكن تمديد حزمة الأنبوب وسحبها بالكامل بحرية، مما يجعل من السهل تنظيفها وصيانتها بالكامل. إنه مناسب لاحتياجات الصيانة للجزر النووية بعد التشغيل على المدى الطويل-ويعد الاختيار السائد لمبردات الزيت C3/C4؛
نوع الأنبوب على شكل -U: أنبوب التبادل الحراري عبارة عن هيكل على شكل -U يمكنه التخلص من تأثير التمدد الحراري وهو مناسب لظروف درجات الحرارة المرتفعة واختلاف درجات الحرارة. ومع ذلك، فإن التنظيف داخل الأنبوب صعب ومناسب لسيناريوهات التحميل الخاصة.

الخصائص التقنية الرئيسية
1. تصميم فعال لنقل الحرارة
من خلال اعتماد تخطيط التدفق المعاكس، تتدفق السوائل الباردة والساخنة في اتجاهين متعاكسين، مما يزيد من متوسط ​​الفرق في درجة الحرارة، ويزيد من كفاءة نقل الحرارة بنسبة 20% إلى 30% مقارنة بالمصب. يمكنها تحقيق انخفاض سريع في درجة حرارة الزيت من 80 درجة إلى أقل من 40 درجة؛
قم بتحسين التباعد بين الحواجز وترتيب صفوف الأنبوب لتعزيز شدة الاضطراب لزيت التشحيم على جانب الصدفة. يمكن أن يصل معامل نقل الحرارة الإجمالي إلى 500-800 واط/(㎡· درجة)، مما يلبي متطلبات نقل الحرارة ذات الحمل العالي للجزر النووية؛
احتفظ بمساحة احتياطية للتبادل الحراري بنسبة 10% لتعويض تأثير الأوساخ (الزيت والماء) على كفاءة التبادل الحراري أثناء التشغيل-على المدى الطويل، مما يضمن أداءً مستقرًا طوال دورة الحياة بأكملها.
2. ضمان موثوقية الدرجة النووية
مقاومة تآكل المواد: أنابيب التبادل الحراري مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 06Cr19Ni10، والهيكل مبطن بالفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ، والذي يمكنه تحمل التآكل في بيئة الجزيرة النووية وتجنب خطر تلوث الزيت وتسربه؛
منع التسرب ومنع التسرب: يتم توصيل الغطاء النهائي بفلنجات عالية القوة-ومجهز بحلقات مانعة للتسرب من المطاط الفلوراني المقاوم لدرجات الحرارة العالية-والزيت لمنع التوصيل البيني بين زيت التشحيم ومياه التبريد، وهو ما يلبي متطلبات الحماية من الإشعاع في الجزيرة النووية؛
الهيكلي المضاد للاهتزاز: من خلال تحسين دعم حزمة الأنبوب وطريقة تثبيت اللوحة الحاجزة، فإنه يتكيف مع بيئة الاهتزاز أثناء تشغيل المضخة الرئيسية، مما يتجنب التلف الناتج عن الارتخاء والإجهاد لأنابيب التبادل الحراري؛
تصميم تكرار السلامة: تعتمد بعض النماذج هيكلًا مزدوجًا، والذي يمكنه تحقيق عملية واحدة ونسخ احتياطي واحد، مع وقت تحويل أقل من أو يساوي 10 دقائق، مما يلبي متطلبات التشغيل المستمر للجزيرة النووية.
3. القدرة على التكيف والتوافق
متوافق مع نماذج المضخات الرئيسية للطاقة النووية السائدة (مثل AP1000، Hualong One، CANDU، وما إلى ذلك)، يمكن تخصيص منطقة التبادل الحراري وحجم الواجهة وفقًا لحمل محمل المضخة الرئيسية ومعدل تدفق نظام الزيت؛
تكييف معلمات نظام مياه التبريد (RRI) لمعدات الجزيرة النووية، والتحكم في ارتفاع درجة حرارة مياه التبريد في حدود 5 درجات، وتجنب الصدمة الحرارية لنظام RRI؛
دعم الارتباط مع نظام التحكم في المضخة الرئيسية (DCS/PLC) لتحقيق المراقبة عن بعد والضبط التلقائي للمعلمات مثل درجة حرارة الزيت وضغط الزيت ومعدل التدفق.

سيناريوهات التطبيق وصيانة التشغيل
سيناريوهات التطبيق النموذجية
يتم استخدام مبرد زيت المضخة الرئيسي للطاقة النووية C3/C4 على نطاق واسع في محطات الطاقة النووية من الجيل الثالث/الجيل الرابع من مفاعل الماء المضغوط، مع سيناريوهات أساسية تشمل:
ظروف التشغيل العادية: عندما تعمل المضخة الرئيسية بكامل طاقتها، قم بتبريد محامل المحرك وزيت التشحيم الميكانيكي بشكل مستمر للحفاظ على استقرار النظام؛
سيناريو تقلب الحمل: أثناء عملية ارتفاع وهبوط حمل الطاقة النووية، والبدء والتوقف، والاستجابة بسرعة للتغيرات في درجة حرارة الزيت لتجنب الفشل الحراري لفيلم الزيت؛
الظروف الحرارية العابرة والحوادث: في السيناريوهات القصوى مثل LOCA وارتفاع درجة الحرارة المفاجئ في الدائرة الأولية، الحفاظ على قدرة التبريد لكسب الوقت للاستجابة لحالات الطوارئ؛
سيناريو الصيانة: عند إيقاف تشغيل المضخة الرئيسية للصيانة، تعاون مع النظام لتصريف الزيت وتجديده، وتحقيق التنظيف والاختبار المستقل لمبرد الزيت.
النقاط الرئيسية للتشغيل والصيانة
الفحص اليومي: مراقبة المعلمات مثل درجة حرارة الزيت وضغط الزيت ومعدل تدفق الماء وفرق درجة حرارة الماء. إذا تجاوز انحراف درجة حرارة الزيت الخارج ± 2 درجة، فيجب التحقيق فيه على الفور؛
التنظيف المنتظم: قم بفك حزمة الأنبوب كل 6-12 شهرًا واستخدم الماء عالي الضغط أو مواد التنظيف الكيميائية لإزالة الترسبات الكلسية على جانب الأنبوب والزيت على جانب الغلاف. يجب التحكم في معامل التلوث ضمن 0.0004m² · K/W؛
فحص الختم: فحص حلقة إغلاق الغطاء النهائي وسطح إغلاق الحافة سنويًا، واستبدال المكونات القديمة، وإجراء اختبار ضغط الماء عند 1.25 إلى 1.5 مرة من ضغط العمل لضمان عدم التسرب؛
استكشاف الأخطاء وإصلاحها: عندما تظل درجة حرارة الزيت مرتفعة باستمرار، يجب إعطاء الأولوية للتحقق من وجود انسدادات في حجم ماء التبريد، ودرجة حرارة الماء، وأنابيب التبادل الحراري؛ عندما يكون الزيت ملوثا، فمن الضروري استبدال الزيت وتنظيف النظام في الوقت المناسب.

يعد مبرد زيت المضخة الرئيسي لمحطة الطاقة النووية C3/C4، باعتباره "قلب التحكم في درجة الحرارة" للجزيرة النووية، قطعة رئيسية من المعدات التي تضمن التشغيل الآمن للمضخة الرئيسية والحفاظ على سلامة نظام تبريد المفاعل. إن كفاءة نقل الحرارة العالية-، وموثوقية الدرجة النووية-، والقدرة على التكيف القوية تدعم بشكل مباشر توليد الطاقة المستقر على المدى الطويل- لمحطات الطاقة النووية. ومع الترويج على نطاق واسع-للجيل الثالث-من الطاقة النووية وتطوير-تكنولوجيا الطاقة النووية من الجيل الرابع، ستتم ترقية مبردات الزيت نحو كفاءة أعلى وذكاء وعمر أطول، مما يوفر ضمانًا أكثر صلابة للتشغيل الآمن والفعال لمحطات الطاقة النووية.