ชุดติดตั้งเพิ่มเติมปั๊มมอเตอร์กระป๋องสำหรับปั๊มล้างน้ำปฏิกรณ์
ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด (BWRs) มีระบบการล้างน้ำของเครื่องปฏิกรณ์ (RWCU) ที่ออกแบบมาเพื่อรักษาคุณภาพน้ำของเครื่องปฏิกรณ์โดยการกรองและการแลกเปลี่ยนไอออน คุณภาพน้ำเป็นสิ่งสำคัญในการลดการกัดกร่อนและป้องกันการเปรอะเปื้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายในเครื่องปฏิกรณ์ ระบบนี้ใช้ปั๊มเพื่อหมุนเวียนส่วนหนึ่งของของเหลวทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ โดยทั่วไปประมาณ 1 เปอร์เซ็นต์ของอัตราการไหลของน้ำป้อน ผ่านระบบกรอง
โดยทั่วไปแล้ว BWR ได้รับการออกแบบและสร้างด้วยปั๊มดูดปลายคู่ที่ใช้การผนึกเชิงกลระหว่างเพลาปั๊มและตัวเรือนปั๊ม ขึ้นอยู่กับการออกแบบของเครื่องปฏิกรณ์ ปั๊มเหล่านี้ทำงานก่อนหรือหลังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน โดยมีอุณหภูมิของของไหลที่สูบตั้งแต่รอบข้างถึง 575 องศาฟาเรนไฮต์ โดยปกติแล้วจะพัฒนาส่วนหัว 500 ถึง 575 ฟุตที่ 160 ถึง 500 แกลลอนต่อนาที (gpm) และ ออกแบบมาสำหรับ 1,400 ถึง 1,420 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi)
การใช้งานนี้แรงดันสูงและอุณหภูมิสูงในบางครั้งทำให้ซีลเครื่องกลแบบดั้งเดิมมีอายุการใช้งานที่เพียงพอได้ยาก กรณีศึกษานี้มุ่งเน้นไปที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีการผนึกเชิงกลล้มเหลวทุก ๆ สามเดือนใน BWRs ของโรงงาน นอกเหนือจากความล้มเหลวของซีล ปั๊มเหล่านี้ยังมีความล้มเหลวของแบริ่งแรงขับเป็นครั้งคราว โรงงานใช้ปั๊ม RWCU สองเครื่องต่อเครื่องปฏิกรณ์
ปั๊มได้รับการออกแบบสำหรับ 1,410 psi ที่ 150 F และพัฒนาส่วนหัว 500 ฟุตที่ 180 gpm ต่ออัน น้ำที่สูบผ่านระบบนี้มีกัมมันตภาพรังสี ซึ่งหมายความว่าความล้มเหลวของซีลและตลับลูกปืนกันรุนต้องได้รับการบำรุงรักษาซึ่งจะทำให้คนงานได้รับรังสีในปริมาณสูง นอกจากการได้รับรังสีและค่าใช้จ่ายสูงที่เกี่ยวข้องกับความล้มเหลวแล้ว หนึ่งในสองปั๊มที่ทำงานแบบออฟไลน์ยังส่งผลให้คุณภาพน้ำเสื่อมโทรม ซึ่งอาจถึงระดับที่ต้องปิดเครื่องปฏิกรณ์ภายในไม่กี่วัน
วิธีการแก้
ด้วยการใช้ชุดติดตั้งเพิ่มเติมมอเตอร์กระป๋องแนวนอน พวกเขาสามารถเก็บกล่องปั๊มที่มีอยู่และขจัดความจำเป็นในการปรับเปลี่ยนท่อในห้อง ส่วนหนึ่งของขอบเขตการจัดหาในโครงการนี้คือใบพัดที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมย้อนกลับเพื่อให้เข้ากับสมรรถนะของไฮดรอลิกดั้งเดิมพร้อมกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ออกแบบเองสำหรับชุดติดตั้งเพิ่มเติมมอเตอร์กระป๋อง
ออกแบบ
ปั๊มมอเตอร์แบบกระป๋องใช้เพลามอเตอร์/ปั๊มทั่วไปที่เปียกเต็มที่และอยู่ในขอบเขตแรงดันที่กำหนดสำหรับอุณหภูมิการออกแบบและความดันตาม อเมริกัน สังคม ของ เครื่องกล วิศวกร (กับฉัน) บอยเลอร์ และ ความกดดัน เรือ รหัส ส่วน สาม
ชุดประกอบมอเตอร์/สเตเตอร์ประกอบด้วยขดลวดมอเตอร์ที่ห่อหุ้มด้วยเรซิน (ละเว้นเรซินเพื่อความชัดเจนในภาพที่ 1) ด้านหลังกระป๋องสเตเตอร์ที่ทนต่อการกัดกร่อนบาง ๆ ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อช่องมอเตอร์ที่เติมของเหลว นอกจากนี้ยังมีตลับลูกปืนเรเดียลและเบาะนั่งสำหรับตลับลูกปืนกันรุนหลัก
ชุดครอบมอเตอร์ให้พื้นที่สำหรับตลับลูกปืนกันรุนและมีตลับลูกปืนกันรุนแบบย้อนกลับ รวมทั้งมีจุดเชื่อมต่อสำหรับท่อแลกเปลี่ยนความร้อน
ชุดประกอบแบบหมุนประกอบด้วยเพลาที่มีส่วนประกอบทางไฟฟ้า (แผ่นเคลือบ แถบโรเตอร์ แหวนไฟฟ้าลัดวงจร) ที่ป้องกันจากโพรงที่เติมของเหลวด้วยกระป๋องโรเตอร์ เช่นเดียวกับพื้นผิววารสารที่ชุบ แผ่นกันแรงขับ และใบพัดที่ออกแบบทางวิศวกรรมย้อนกลับ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนคือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อที่ถ่ายเทความร้อนจากของเหลวของมอเตอร์ไปยังกระแสน้ำหล่อเย็นที่จ่ายให้ภายนอก
คุณสมบัติ
นี่คือคุณสมบัติหลักของการออกแบบนี้ การไม่มีตราประทับทางกลช่วยลดโอกาสการรั่วไหลหรือความล้มเหลวที่จะส่งผลให้เกิดการรั่วซึม เพิ่มความปลอดภัยของปั๊ม มอเตอร์แบบกระป๋องมีการบรรจุแบบสองชั้น โดยหลักคือสเตเตอร์สามารถ และรองเคสมอเตอร์
หากไม่มีโอกาสรั่วไหล จะไม่มีเวลา สุขภาพดี (ต่ำที่สุดเท่าที่ทำได้) ในห้องทำความสะอาดน้ำหมุนเวียนของเครื่องปฏิกรณ์เนื่องจากปัญหาปั๊ม นอกจากนี้ยังช่วยลดความจำเป็นในการเปลี่ยนชิ้นส่วนสึกหรอของซีลอีกด้วย
ตลับลูกปืนอุทกพลศาสตร์
ตลับลูกปืนอุทกพลศาสตร์เป็นผลิตภัณฑ์หล่อลื่นและไม่ต้องการระบบของเหลวภายนอก ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้ระบบเสริม ตลับลูกปืนกันรุนหลักได้รับการออกแบบสำหรับแรงขับตามแนวแกนที่เกิดจากใบพัดระหว่างการทำงานทั่วไป ดิสก์แรงขับแบบหมุนจะสร้างลิ่มฟิล์มของเหลวกับแผ่นรองเอียงแบบอยู่กับที่ แผ่นปรับเอียงและโครงที่นั่งทรงกลมช่วยให้แก้ไขแนวไม่ตรงและการทำงานของโรเตอร์ไดนามิกที่เสถียร
ตลับลูกปืนกันรุนแบบย้อนกลับได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานนอกหน้าที่ การทำงานที่ผิดปกติและสภาวะการเริ่มต้น/ปิดเครื่อง ดิสก์แรงขับแบบหมุนสร้างเวดจ์ฟิล์มของเหลวกับลูกปืนขั้นบันไดในฝาครอบมอเตอร์
แบริ่งเรเดียลได้รับการออกแบบสำหรับน้ำหนักของโรเตอร์ แรงรัศมีของใบพัด และการดึงแม่เหล็กที่ไม่สมดุลของมอเตอร์ไฟฟ้าระหว่างการทำงาน พื้นผิววารสารที่หมุนได้บนโรเตอร์สร้างฟิล์มของเหลวกับตลับลูกปืนแบบแขนสองอัน
ตลับลูกปืนอุทกพลศาสตร์จะสึกเมื่อเริ่มทำงานและปิดเครื่องเท่านั้น เมื่อฟิล์มของเหลวกำลังพัฒนา ซึ่งช่วยให้ช่วงเวลาการบำรุงรักษาเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับตลับลูกปืนแบบสัมผัส
ใบพัดเสริมในดิสก์แรงขับ
รูในแนวรัศมีที่เจาะในแผ่นดันทำหน้าที่เป็นใบพัดเสริมเพื่อหมุนเวียนของเหลวของมอเตอร์ผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อเพิ่มการถ่ายเทความร้อนไปยังน้ำหล่อเย็นผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน
ล้างอย่างต่อเนื่อง
การไล่น้ำอย่างต่อเนื่องด้วยน้ำที่ไม่ผ่านการฉายรังสีช่วยให้สามารถล้างช่องมอเตอร์ได้อย่างต่อเนื่อง ในที่สุดจะไหลผ่านวงแหวนระหว่างโรเตอร์และคอระบายความร้อนไปยังของเหลวในกระบวนการ ซึ่งทำให้ระดับการแผ่รังสีภายในมอเตอร์ลดลง ส่งผลให้ผู้ปฏิบัติงานได้รับปริมาณรังสีที่ต่ำลงระหว่างการบำรุงรักษา
โครงสร้างสแตนเลส
พื้นผิวเปียกทั้งหมดเป็นสแตนเลส ป้องกันการกัดกร่อนภายในชุดติดตั้งเพิ่มเติม
และการปนเปื้อนภายในเครื่องปฏิกรณ์และระบบ RWCU
ออกแบบเอง
ชุดติดตั้งเพิ่มเติมนี้มาพร้อมกับชุดเซ็นเซอร์ที่ออกแบบเอง ซึ่งรวมถึง RTD ของขดลวดสเตเตอร์ เทอร์โมคัปเปิลแบบช่องแบริ่ง ทรานสดิวเซอร์กระแสไฟ มาตรความเร่งสำหรับการวัดการสั่นสะเทือน และแผงที่มีซอฟต์แวร์ตรวจสอบสุขภาพและการจัดเก็บข้อมูล
ขอบเขตแรงดันได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับ กับฉัน บอยเลอร์ และ ความกดดัน เรือ รหัส ส่วน สาม จนถึงรหัสปีที่ออกแบบสำหรับโรงงาน แรงดัน/อุณหภูมิที่ต้องการในการออกแบบ และเกณฑ์การรับน้ำหนักจากแผ่นดินไหวในโรงงาน การวิเคราะห์โมดอลสำหรับชุดติดตั้งเพิ่มเติมแสดงไว้ในภาพที่ 3
เนื่องจากไม่ทราบโหลดไฮดรอลิกดั้งเดิม สิ่งเหล่านี้จึงต้องสร้างแบบจำลองโดยใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ ตลับลูกปืนแบบกำหนดเองได้รับการออกแบบสำหรับเอาต์พุตการโหลดในแนวรัศมีและแนวแกนจากไดนามิกของไหลเชิงคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบไฮดรอลิกที่มีอยู่ การออกแบบทำให้แน่ใจได้ว่า ที่อุณหภูมิการทำงานและการโหลด ตลับลูกปืนจะทำงานในพื้นที่อุทกพลศาสตร์และมีเสถียรภาพในการหมุนรอบทิศทาง
ชุดติดตั้งเพิ่มเติมมอเตอร์กระป๋องได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้พอดีกับเคสปั๊มที่มีอยู่ ใบพัดที่มีอยู่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมย้อนกลับโดยใช้เทคนิคต่างๆ ร่วมกัน รวมถึงการสแกน 3 มิติและการวัดด้วยตนเอง เพื่อให้แน่ใจว่าเส้นทางของใบมีดถูกต้อง
การสแกนใบพัดแบบ 3 มิติแบบดั้งเดิมอาจทำได้ยาก เนื่องจากรูปทรงของใบพัดแบบกวาดและพื้นผิวภายในที่มองไม่เห็น สิ่งนี้อาจทำให้โปรแกรมสร้างแบบจำลอง CAD สอดแทรกรูปทรงเรขาคณิตที่ไม่สามารถสแกนได้ตรงกลางทางผ่านไฮดรอลิก ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างแบบจำลองและรูปทรงใบพัดจริง
เมื่อพิจารณาถึงความสำคัญของทางเดินไฮดรอลิกทั้งหมดเพื่อสร้างหน้าที่ที่จำเป็น เทคนิคที่เป็นกรรมสิทธิ์ใหม่จึงถูกนำมาใช้ในการสแกนทางเดินทั้งหมดและสร้างแบบจำลอง เทคนิคใหม่นี้ไม่ทำลายและให้ข้อมูลสำหรับทุกพื้นผิว
ใบพัดที่ออกแบบทางวิศวกรรมย้อนกลับได้รับการตรวจสอบโดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ จากนั้นในระหว่างการทดสอบประสิทธิภาพในโรงงาน ในแอปพลิเคชันนี้ ใบพัดที่ออกแบบทางวิศวกรรมย้อนกลับได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ประสิทธิภาพเหมือนกับใบพัดดั้งเดิม แต่สามารถออกแบบเองได้สำหรับจุดปฏิบัติงานที่แตกต่างกันหรือเพื่อประสิทธิภาพการทำงานใหม่ทั้งหมด
โมเดล 3 มิติของใบพัดที่ออกแบบทางวิศวกรรมย้อนกลับสำหรับแอปพลิเคชันนี้แสดงอยู่ในภาพที่ 4