多级屏蔽电动泵用于罐装电动机 延长核电厂运行寿命

为了延长罐装电动机的使用寿命，并在履行安全功能的同时改善电气和热性能，已开展了针对核能鉴定，电热建模和测试的多学科研究。

图像-图1：多级屏蔽电动泵(来源：Rutschi设计)

在最近的几年中，我们看到了核电厂的运行寿命增加了。例如，在法国，我们的使用寿命从最初的40年提高到60年之一。使用寿命的增加对核电厂中运行的所有组件的使用寿命产生影响。我们对离心泵的使用寿命分析特别是屏蔽电动泵技术感兴趣。

除了延长使用寿命外，大多数欧洲标准还要求当今制造的电动机具有更高的效率，同时还必须具备安全功能。因此，要遵守这些限制条件，就需要采取多学科的方法，既要考虑固定式电机使用寿命的增加，又要兼顾其电气和热性能。

屏蔽电动机技术(图1)主要用于辅助电路和次级电路，但也很少用于一次电路。屏蔽泵是一个紧凑的单元，集成了液压部分和带有公共轴的感应电机。电动机的特点是，将两个称为“罐”的非磁性圆柱管插入间隙中，以将转子与定子绕组隔离。泵送的流体流经间隙以冷却电动机并润滑流体动力轴承。

多学科方法

屏蔽电机是一种零泄漏技术。双重屏障增强了安全性，双重屏障主要由定子罐和电机外壳形成。在核电厂中进行部署需要使用能够承受一定剂量辐射的材料。因此，核电机的鉴定是分析该技术性能的第一步。

除辐射和地震方面的考虑外，资格鉴定程序还可以通过基于阿伦尼乌斯定律的加速热老化测试来确定非金属部件(特别是电机的绝缘系统)的使用寿命。通过这些老化测试，可以根据定子承受的温度来确定电动机绝缘系统的寿命。

阿伦尼乌斯定律方程：

Lf：比反应速率

D：频率因子

E：反应的活化能T：温度，单位：°K

Rgas：气体常数= 8.314 JK-1mol-1

确定电动机中温度分布的有效方法是使用基于模型的设计方法，将电动机的电气和热部件组合在一起，以确定电动机的特性和性能。

由于“多物理场”模型使用不同的物理参数，因此需要进行校准，因此需要建立仪器化的测试平台来一方面验证模型，另一方面通过实验来测量参数的变化。

上面提到的各个要点一直是工作的主题，使我们能够进行预测性维护并改善罐装电机的电气和热特性，同时又能保证泵的安全性。

屏蔽电机的资格

鉴定可以分为三个部分：抗辐射性;抗辐射性。抗震性 和老龄化。

所有非金属部件均具有抗辐照和抗老化的资格。对于电机绝缘系统，核标准允许对称为“ motorettes”的减少绕组进行这些测试的可能性，以证明组件的一致性。

这些减少的绕组必须使用相同的材​​料，并且应该经过与定子相同的制造过程。

绝缘系统的寿命是根据阿伦尼乌斯定律[1]通过线性回归确定的。在我们的研究中，我们对45台小摩托车进行了测试，以评估辐射对绝缘系统的影响，并确定在给定的工作条件下其寿命。

确定电气和热性能的基于模型的设计

开发的模型包含两个相互交互的子模型：一个电气模型;一个电气模型;一个电气模型。和一个热的。电气子模型使我们能够确定用户感兴趣的电气特性，而热子模型则使我们能够了解罐装电动机不同组件中的温度分布。

该模型将几何数据，材料的物理特性以及电动机的工作点作为输入。

对于热子模型，考虑环境温度和再循环流体温度以及再循环流速。

仪器测试台

为了验证开发的电气模型和热模型，设计了不同的罐装电动机原型，并在定子线圈头，槽中，电动机外壳和后轴承上配备了温度传感器，以便绘制温度分布图。

还设计了一个仪器化的测试台。它由要测试的电动机，一个装有用于冷却电动机并润滑轴承的介质的箱，温度传感器，压力表，流量计，阀和再循环泵组成，如图2所示。

图像-图2：用于电气和热性能分析的仪器化的测试台和仪器化的固定式电动机(来源：Rutschi design)

给用户带来的好处

这里概述的多学科研究的好处包括：与设计阶段更好地协调罐装电动泵的实现，以及对设计阶段活动的更好响应;更好地满足客户需求;为预防性维护要求制定清晰的愿景;并延长泵的使用寿命。