Pagrindinė atominės elektrinės tiekiamo vandens aušinimo sistema yra aušinimo kliūtis branduolinei saugai

Pagrindinės tiekiamo vandens aušinimo sistemos pagrindinė padėtis ir funkcinė vertė
Branduolinės elektrinės energijos konversijos procesas iš esmės apima aušinimo skysčio kaitinimą pirminėje grandinėje, naudojant šiluminę energiją, susidarančią branduolio dalijimosi metu, o tada šiluminė energija per garo generatorių perduodama į pagrindinį tiekiamąjį vandenį antrinėje grandinėje, tiekiamo vandens pavertimas aukšto -slėgio garu, kad garo turbina būtų varoma energijai gaminti. Pagrindinė pagrindinės tiekimo vandens aušinimo sistemos funkcija yra užtikrinti stabilią ir kontroliuojamą aušinimo terpę šiam ciklui, tuo pačiu užtikrinant pagrįstą šilumos išsklaidymo ir atkūrimo. Jo funkcinė vertė daugiausia atsispindi trimis aspektais.

Pirmiausia pasirūpinkite reaktoriaus aktyviosios zonos vėsinimu. Branduolinio reaktoriaus šerdis branduolio dalijimosi metu nuolat išskiria daug šilumos energijos. Jei jo nepavyks laiku eksportuoti, tai sukels staigų šerdies temperatūros kilimą ir sukels rimtų saugumo nelaimingų atsitikimų. Pagrindinė tiekiamo vandens aušinimo sistema nuolat tiekia aušinimo vandenį į garo generatorių, sugeria šilumą iš pirminio aušinimo skysčio ir užtikrina, kad šerdies temperatūra būtų palaikoma saugios ribos ribose, sudarant svarbią „aušinimo barjerą“ reaktoriaus saugai. Remiantis TATENA statistika, apie 12% neplanuotų atominių elektrinių sustabdymų yra susiję su tiekimo vandens sistemos gedimais, o tai netiesiogiai patvirtina pagrindinės tiekimo vandens aušinimo sistemos kritinę saugos vertę.

Antra, palaikykite antrinės kilpos ciklo stabilumą. Pagrindinė tiekiamo vandens aušinimo sistema turi tiksliai reguliuoti tiekiamo vandens srautą ir temperatūrą, atsižvelgiant į reaktoriaus galios pokyčius, užtikrinant stabilius garo parametrus garo generatoriaus išėjimo angoje ir nuolatinį bei kvalifikuotą turbinos energijos šaltinį. Reaktoriui veikiant mažos-galios, srauto greitis rankiniu būdu reguliuojamas pagrindinio tiekimo vandens aplinkkelio valdymo vožtuvu; Veikiant didele-galia, pagrindinis tiekimo vandens reguliavimo vožtuvas automatiškai įsikiša ir dinamiškai prisitaiko pagal garo generatoriaus šiluminę galią, užtikrindamas antrinės kilpos ciklo tęstinumą ir stabilumą.

Galiausiai pasiekite efektyvų energijos panaudojimą. Pagrindinė tiekiamo vandens aušinimo sistema aušinimo proceso metu pašildys tiekiamą vandenį, atgaus išmetamą šilumą po garų kondensacijos, sumažins energijos nuostolius ir pagerins branduolinio bloko šiluminį efektyvumą. Tuo pačiu metu, tiksliai valdydamas vandens tiekimo parametrus, sumažindamas įrangos susidėvėjimą ir energijos suvartojimą bei padėdamas branduolinės energijos blokams pasiekti ilgalaikį-ekonominį veikimą, jis atitinka mažo-anglies ir efektyvaus energijos plėtros poreikius pagal „dvigubos anglies“ strategiją.

Pagrindinės tiekiamo vandens aušinimo sistemos sudėties architektūra ir veikimo principas
Pagrindinė branduolinės elektrinės tiekiamo vandens aušinimo sistema yra integruota ir didelio tikslumo{0}}sudėtinga sistema, kurią daugiausia sudaro pagrindinis tiekiamo vandens siurblys, pagrindinis tiekimo vandens reguliavimo vožtuvas, tiekiamo vandens pašildymo įranga, vamzdynų sistema, stebėjimo ir valdymo sistema bei pagalbinė įranga. Komponentai veikia kartu, kad sudarytų uždarą -kilpos aušinimo ciklą, o jo veikimo principas sukasi aplink tris pagrindines „tiekiamojo vandens transportavimo šilumos mainų parametrų reguliavimo“ grandis.

Pagrindiniai komponentai ir jų funkcijos

• Pagrindinis tiekiamo vandens siurblys: kaip sistemos „galios širdis“, jis yra atsakingas už didelio{0}}grynumo tiekiamo vandens, apdoroto deaeratoriumi, tiekimą į garų generatorių esant aukštam slėgiui. Jo veikimo sąlygos yra itin atšiaurios, todėl reikalingas ilgalaikis nepertraukiamas veikimas aukštoje temperatūroje (įleidžiamo vandens temperatūra apie 220 laipsnių) ir aukšto slėgio (išėjimo slėgis gali siekti 8-12 MPa) aplinkoje. Projektinis tarnavimo laikas paprastai yra ne trumpesnis nei 40 metų, o medžiagų atsparumui korozijai ir konstrukcijų sandarinimui keliami itin aukšti reikalavimai. Šiuo metu Kinijoje naudojami didelės spartos išcentriniai pagrindiniai tiekimo vandens siurbliai, o kai kurie pažangūs įrenginiai priėmė integruotus kintamo dažnio greičio reguliavimo ir pažangaus stebėjimo sprendimus. Kai kuriuose įrenginiuose taip pat įrengti garu varomi tiekimo vandens siurbliai, užtikrinantys, kad vis tiek būtų galima pasikliauti pagalbiniu garu, kad būtų išlaikytas veikimas ir padidintas sistemos patikimumas, jei visoje gamykloje nutrūktų elektros tiekimas. Rytų Kinijos elektros energijos projektavimo instituto sukurta pagrindinės tiekimo vandens siurblių grupės modulinė sistema efektyviai pagerina sistemos veikimo patikimumą ir projektavimo efektyvumą, integruodama pirminį siurblį, variklį, hidraulinę jungtį ir pagrindinį siurblį.
• Pagrindinis tiekiamo vandens valdymo vožtuvas: sistemos „tėkmės centras“, veikiantis lygiagrečiai su pagrindiniu tiekiamo vandens aplinkkelio valdymo vožtuvu, atsakingas už tikslų tiekiamo vandens srauto reguliavimą, atsižvelgiant į reaktoriaus galios ir garo generatoriaus veikimo būsenos pokyčius. Jo veikimas yra tiesiogiai susijęs su vandens tiekimo sistemos stabilumu. Jei atsiras gedimas, tai sukels pagrindinio tiekiamo vandens srauto svyravimus, o tai sukels grėsmę įrenginio saugumui. Dažni gedimai yra susidėvėję ir nutrūkę sriegiai, jungiantys vožtuvo kotą ir vožtuvo šerdį, vožtuvo korpuso komponento vidinės sienelės susidėvėjimas susidūrimo metu, nenormalus lokatoriaus signalų grįžtamasis ryšys ir kt., kuriuos reikia pašalinti optimizuojant konstrukciją ir atnaujinant medžiagas.

Tiekiamo vandens pašildymo įranga: daugiausia apima aukšto -slėgio šildytuvus, kurie naudojami pagrindiniam tiekiamam vandeniui pašildyti naudojant garo turbinos ištraukimo šilumą, tiekiamo vandens temperatūrą, sumažinti šilumos nuostolius garo generatoriuje ir sumažinti įrangos šiluminį įtampą, taip prailginant sistemos tarnavimo laiką. Po pakaitinimo tiekiamas vanduo patenka į garo generatorių ir gali efektyviau sugerti šilumą iš pirminės grandinės, pagerindamas garo generavimo efektyvumą.

 

Stebėjimo ir valdymo sistema: sudaryta iš įvairių jutiklių, valdiklių ir pavarų, ji realiu laiku stebi pagrindinius parametrus, pvz., vandens srautą, temperatūrą ir slėgį,{0}}ir tiksliai reguliuoja parametrus naudojant automatinę valdymo sistemą. Pavyzdžiui, stebint garų generatoriaus vandens lygį ir temperatūrą, pagrindinio tiekimo vandens siurblio greitis ir pagrindinio tiekimo vandens valdymo vožtuvo atidarymas yra automatiškai sureguliuojami, siekiant užtikrinti, kad sistemos veikimo parametrai visada būtų saugiame diapazone, o perspėjimas realiuoju laiku ir avarinis atsakas į gedimus.

• Darbo eigos analizė

Pagrindinės tiekiamo vandens aušinimo sistemos darbo procesą galima suskirstyti į keturis pagrindinius etapus: pirmasis žingsnis yra tai, kad deaeratorius atlieka tiekiamojo vandens deaeravimą, pašalina iš vandens deguonį ir kitas kenksmingas dujas, užkerta kelią vamzdynų ir įrangos korozijai ir užtikrina, kad tiekiamo vandens grynumas atitiktų branduolinės kokybės standartus; Antras žingsnis – iš anksto padidinti pagrindinio siurblio įleidimo slėgį, kad būtų išvengta kavitacijos. Tada pagrindinis tiekimo vandens siurblys padidina išvalytą tiekimo vandenį ir tiekia jį į aukšto -slėgio šildytuvą; Trečias veiksmas: aukšto slėgio šildytuvas naudoja iš garo turbinos išgaunamą šilumą, kad pašildytų tiekimo vandenį ir pakeltų tiekiamo vandens temperatūrą iki nurodyto diapazono; Ketvirtas veiksmas: iš anksto pašildytas pagrindinis tiekiamas vanduo tiekiamas į garų generatorių, kad sugertų šilumą iš pirminio aušinimo skysčio ir paverstų ją aukšto-slėgio garais. Tada atvėsintas tiekiamas vanduo teka atgal per cirkuliacinę sistemą, kad užbaigtų aušinimo ciklą. Viso proceso metu visapusiškai dalyvauja stebėjimo ir valdymo sistema, dinamiškai koreguojanti kiekvieno komponento veikimo parametrus pagal reaktoriaus galios ir sistemos veikimo būsenos pokyčius, kad būtų užtikrintas stabilus, saugus ir efektyvus ciklas.

Pagrindinės tiekiamo vandens aušinimo sistemos saugos garantija ir gedimų šalinimas

Saugus pagrindinės tiekimo vandens aušinimo sistemos veikimas atominėse elektrinėse yra svarbi branduolinės energetikos saugumo garantija. Dėl atšiaurios sistemos veikimo aplinkos, kurią ilgą laiką veikia aukšta temperatūra, aukštas slėgis ir didelė spinduliuotė, ji yra linkusi į komponentų susidėvėjimą, nuotėkį, valdymo sutrikimus ir kitus gedimus. Todėl būtina sukurti patikimą saugos garantijų sistemą, kad būtų galima anksti aptikti ir pašalinti gedimus.

• Saugumo priemonės

Medžiagų ir konstrukcijos optimizavimas: pagrindiniai komponentai pagaminti iš didelio-stiprumo, korozijai-atsparių ir spinduliuotei atsparių specialių medžiagų. Pavyzdžiui, pagrindinio tiekimo vandens siurblio sparnuotė ir veleno sandariklis yra pagaminti iš itin-mažo anglies austenitinio nerūdijančio plieno arba dvipusio nerūdijančio plieno. Pagrindinio tiekimo vandens reguliavimo vožtuvo padėties kaištis pagamintas iš didelio-stiprumo Inconel750 medžiagos, pakeičiančios tradicines mažo stiprumo medžiagas, kad būtų pagerintas komponentų atsparumas dilimui ir tarnavimo laikas. Tuo pat metu optimizuokite vožtuvo korpuso komponentų ir vožtuvų šerdžių konstrukcinį dizainą, pritaikykite mažus skylutes ir optimizuokite jų išdėstymą pagal srauto kreivę, pagerinkite reguliavimo tikslumą ir srauto pajėgumą bei sumažinkite komponentų vibraciją ir susidėvėjimą.

Dvigubo atleidimo dizainas: pagrindinė sistemos įranga turi perteklinę konfigūraciją: „viena skirta naudoti, o kita – atsarginei kopijai“ arba „keli naudojimui ir viena atsarginei kopijai“. Pavyzdžiui, pagrindinis tiekimo vandens siurblys paprastai yra su 2-4 įrenginiais ir atitinkamais atsarginiais siurbliais, siekiant užtikrinti, kad sugedus vienai įrangai atsarginę įrangą būtų galima greitai pradėti eksploatuoti, kad sistema nebūtų išjungta. Tuo pačiu metu valdymo sistema naudoja dvigubą atleidimo konstrukciją, kad sistema neprarastų kontrolės dėl vieno valdymo bloko gedimo.

Sumanus stebėjimas ir išankstinis įspėjimas: naudojant skaitmeninę dvynę, AI nuspėjamąją priežiūrą ir kitas technologijas, internetinis pagrindinės įrangos, tokios kaip pagrindiniai tiekimo vandens siurbliai ir reguliavimo vožtuvai, būklės stebėjimas. Vibracijos spektro analizės, temperatūros lauko rekonstrukcijos ir kitais metodais nenormalus įrangos veikimas fiksuojamas realiu laiku ir iš anksto išsiunčiami įspėjimai apie gedimus. Pritaikius išmaniąją stebėjimo sistemą, vidutinis pagrindinio tiekimo vandens siurblio veikimo laikas be problemų buvo padidintas nuo 18 000 valandų tradiciniams modeliams iki daugiau nei 32 000 valandų, todėl labai sumažėjo neplanuotų išjungimų rizika.

Pagrindinės tiekiamo vandens aušinimo sistemos technologinis atnaujinimas ir pramonės plėtros tendencija
Nuolat kartojantis branduolinės energijos technologijas ir gilėjant „dvigubos anglies“ strategijai, pagrindinė branduolinių elektrinių tiekimo vandens aušinimo sistema vystosi intelektualiai, efektyviai ir lokalizuojasi. Technologijų atnaujinimas ir pramonės atnaujinimas vyksta sinchroniškai, todėl stipriau remiamas saugus ir efektyvus branduolinės energijos eksploatavimas.

• Techninio atnaujinimo kryptis

Pažangus atnaujinimas: integruojant tokias technologijas kaip daiktų internetas, dideli duomenys ir dirbtinis intelektas, siekiant sukurti viso gyvavimo ciklo intelektualią valdymo sistemą,{0}}sistemos veikimo parametrų stebėjimą realiuoju laiku, tikslią gedimų diagnozę ir išmanų veikimo bei priežiūros planavimą. Pavyzdžiui, naudojant skaitmeninę dvynių technologiją sukonstruojant virtualų pagrindinės tiekiamo vandens aušinimo sistemos modelį, imituojant sistemos veikimo būseną, iš anksto numatant gedimų riziką, optimizuojant eksploatavimo ir priežiūros planus, mažinant eksploatacijos ir priežiūros išlaidas.

Efektyvus optimizavimas: optimizuojant sistemos procesus, tobulinant įrangos struktūrą ir didinant sistemos šiluminį efektyvumą bei veikimo stabilumą. Pavyzdžiui, optimizuoti pagrindinio tiekimo vandens siurblio sparnuotės konstrukciją, siekiant pagerinti tiekimo efektyvumą ir sumažinti energijos sąnaudas; Optimizuokite vandens tiekimo pašildymo procesą, visiškai atkurkite panaudotą šilumą ir toliau gerinkite energijos panaudojimo efektyvumą. Tuo pačiu metu naudojama dažnio keitimo greičio reguliavimo technologija, skirta dinamiškai reguliuoti pagrindinio tiekimo vandens siurblio greitį pagal reaktoriaus galią ir taip taupyti energiją.

Nesandarių technologijų propagavimas: nesandarių siurblių tipų, pvz., magnetinių ir ekranuotų siurblių, pritaikymas pakeisti tradicinius veleno sandariklio siurblius, sumažinant vandens nuotėkio riziką, gerinant sistemos saugą ir aplinkos apsaugą, sumažinant įrangos priežiūros išlaidas ir prisitaikant prie griežtų atominių elektrinių eksploatavimo aplinkos reikalavimų.

• Pramonės plėtros tendencijos

Spartėjant vidaus atominės energetikos projektų tvirtinimams ir nuolat didėjant statomų blokų skaičiui, su pagrindine tiekiamo vandens aušinimo sistema susijusios įrangos paklausa rinkoje ir toliau mažėja. Remiantis skaičiavimais, 2026–2030 m. Kinijoje tikimasi 30-40 naujų patvirtintų branduolinės energijos blokų, o tai atitiks maždaug 120–160 naujų branduolinių tiekimo vandens siurblių poreikį. Rinkos dydis nuolat didės. Lokalizacijos procesas ir toliau spartėja, o pagrindinių siurblių lokalizavimo rodiklis viršijo 90%. Valstybinės įmonės, tokios kaip Shanghai Electric, Dongfang Electric ir Harbin Electric Group, dominuoja vidaus rinkoje. Turėdami visą gamybos sistemą ir inžinerinę patirtį, jie palaipsniui pasiekia vietinį aukščiausios klasės produktų pakeitimą ir mažina priklausomybę nuo importuojamos įrangos.

Tuo tarpu tobulėjant mažiems moduliniams reaktoriams (SMR) ir ketvirtos kartos branduolinės energijos technologijų demonstravimo projektams, pamažu išaugs naujos, efektyvios ir kompaktiškos pagrindinės tiekiamo vandens aušinimo įrangos paklausa, atverianti naujas pramonės augimo galimybes. Be to, atsižvelgiant į spartesnį branduolinės energijos eksportą pagal „Juostos ir kelio iniciatyvą“, pagrindinė vietinio vandens aušinimo sistema, susijusi su tiekimo vandeniu, palaipsniui pereis į tarptautinę rinką, o tai pagerins Kinijos branduolinės energetikos įrangos konkurencingumą pasaulyje [6].

Pagrindinė branduolinės elektrinės tiekimo vandens aušinimo sistema, kaip branduolinės saugos „aušinimo barjeras“, yra branduolinės energijos antrinio ciklo pagrindinis mazgas. Stabilus jo veikimas yra tiesiogiai susijęs su saugiu, efektyviu ir mažai anglies dioksido išskiriančiu branduolinio bloko veikimu. Nuo pagrindinių komponentų struktūros optimizavimo iki sistemos intelekto atnaujinimo, nuo tikslaus gedimų šalinimo iki pakeitimo namuose skatinimo – kiekvienas technologinis proveržis pagrindinėje tiekiamo vandens aušinimo sistemoje padėjo tvirtą branduolinės energijos saugos pagrindą.
Vykstant energetikai, nuolat tobulėjant branduolinės energetikos technologijoms, pagrindinė tiekiamo vandens aušinimo sistema ir toliau judės protingesne, efektyvesne ir saugesne kryptimi, nuolat įveikdama pagrindines technologines kliūtis, tobulindama saugos garantijų sistemą, teikdama tvirtą paramą kokybiškam Kinijos branduolinės energetikos pramonės vystymuisi, siekiant „dvigubo anglies dioksido“ tikslo ir transportavimo saugaus lygio.