АНОМАЛЬНІ Й ПЕРЕДАВАРІЙНІ РЕЖИМИ ГЕНЕРУЮЧОГО ОБЛАДНАННЯ ЯДЕРНИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОК В СУЧАСНИХ УМОВАХ ЕКСПЛУАТАЦІЇ



Название:
АНОМАЛЬНІ Й ПЕРЕДАВАРІЙНІ РЕЖИМИ ГЕНЕРУЮЧОГО ОБЛАДНАННЯ ЯДЕРНИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОК В СУЧАСНИХ УМОВАХ ЕКСПЛУАТАЦІЇ
Тип: Автореферат
Краткое содержание:

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


У вступі обґрунтовано актуальність теми та окреслено коло проблем, що підлягають вирішенню в дисертаційній роботі; наведено дані про зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами; сформульовано мету і завдання роботи; відзначено наукову новизну та практичне значення результатів; відображено особистий внесок здобувача та представлено інформацію про апробацію роботи та публікацію її результатів у фахових виданнях.


Перший розділ присвячений системному аналізу ролі основного електротехнічного обладнання у забезпечені безпеки, надійності те ефективності експлуатації ЯЕУ. Розглядаються загальні положення та фундаментальні принципи безпеки ЯЕУ, критерії безпеки для діючих енергоблоків, основні положення ешелонованого захисту.


Проаналізовано основні напрямки розвитку ядерних енергетичних технологій, тенденції щодо впровадження технологій управління строком служби ЯЕУ, які базуються на оптимальному поєднанні понять безпеки, надійності, ефективності, конкурентоспроможності, захисту навколишнього середовища [12].


Високі показники надійності та ефективності експлуатації обладнання ЯЕУ у провідних країнах досягнуто за рахунок:


- зменшення поточних експлуатаційних витрат;


- зниження витрат на ремонт, підвищення якості ремонтних робіт;


- скорочення терміну проведення ремонтних робіт;


- скорочення часу на перезавантаження палива.


Використовуються ефективні системи контролю й технічної діагностики, експлуатаційного моніторингу обладнання із застосуванням комп’ютерної, оптоволоконної та роботизованої техніки. У практику обстежень впроваджується пересувне інспекційне обладнання із залученням провідних фахівців експлуатації й виробника устаткування. Розроблено удосконалену нормативно-технічну документацію.


Досягнення у розробці систем технічної діагностики та експлуатаційного моніторингу стали підґрунтям поступового переходу від системи планово-попереджувальних ремонтів устаткування до стратегії управління надійністю та ресурсом за реальним станом об’єкта.


Проведений аналіз експлуатаційної інформації й визначені показники надійності основного електротехнічного обладнання ЯЕУ АЕС України. Зокрема, установлено, що значна частина (від 30 до 70 %) інцидентів, пов'язаних із позапланованими відключеннями ЯЕУ від мережі й зниженням навантаження, викликана недостатньою надійністю електро­технічного обладнання. Найбільша частка в причинах недовиробітку електроенергії через електротехнічне обладнання припадає на ТГ (до 70 - 80 %), пристрої релейного захисту і автоматики (до 15 %), вимірювальні трансформатори (до 7,5 %), електропривод (5,8 %) і силові трансформатори (до 2,5 %). Самим ненадійним елементом в технологічному ланцюжку «реактор - турбіна - ТГ - трансформатор» на сьогодні є ТГ [1].


Питома пошкоджуваність ТГ типу ТВВ-1000-2У3 складає 0,476 пошкодження на генераторо-рік експлуатації, що в 9,5 разів більше, ніж аналогічний показник ТГ в чотириполюсному виконанні типу ТВВ-1000-4У3 (0,05), і в 2,38 разу більше, ніж у ТГ потужністю 220 МВт енергоблоків № 1 і № 2 Рівненської АЕС типу ТВВ-220-2У3 (0,2). За цей час недовиробіток електроенергії через вимушені зупинки енергоблоків, причиною яких були відмови ТГ ТВВ-1000-2У3, склав 5300,215 млн. кВт-годин. Усереднені показники надійності цих генераторів [1]:


середнє напрацювання на відмову – 17460 годин;


середній коефіцієнт готовності – 0,964.


Що не відповідає вимогам ГОСТ 533-2000 (18000 годин і 0,995).


Основне електротехнічне обладнання є невід’ємною складовою блока, і низька його надійність є додатковим джерелом небезпеки ЯЕУ в цілому. Кожен вихід з ладу ТГ для ядерного реактора є раптовою втратою навантаження, що вимагає його негайного розхолоджування до нижнього критичного рівня. Такі режими вважаються аварійними і за Технологічним регламентом безпечної експлуатації енергоблоків їх кількість на весь термін експлуатації реактора обмежується (не більше 150).


Проаналізовано основні причини низької надійності генеруючого обладнання. Окрім конструктивних недоліків можна виділити наступне.


1. Нештатні режими експлуатації обладнання. ТГ Рівненської і Хмельницької АЕС вимушено використовуються для регулювання надлишків реактивної потужності, що генерується протяжними повітряними лініями електропередачі 330-750 кВ, і працюють у позаштатних режимах із коефіцієнтом навантаження cos j = 0,96 - 1,0, в той час як номінальним значенням є 0,9. Експлуатація при підвищених cos j викликає перегрівання кінцевих зон статора, додаткові тепловиділення, циклічні термомеханічні навантаження, зменшення ресурсу ізоляції тощо. Усе це не може не впливати на коефіцієнти готовності та використання встановленої потужності енергоблоків. Умови експлуатації ТГ Рівненської АЕС істотно погіршилися з введенням в експлуатацію енергоблоку № 4. За проведеною оцінкою відключення двох шунтуючих реакторів (ШР) на відкритому розподільчому устрої Рівненської АЕС при включених чотирьох ШР на підстанції «Західноукраїнська» і двох ШР на Хмельницькій АЕС призведе до неприпустимого підвищення напруги РАЕС на шинах 750 кВ на 9 %, а на шинах 330 кВ на 13 %.


2. Неоптимальна структура генеруючих потужностей ОЕС України. Аналіз світового досвіду доводить, що для оптимальної роботи енергетичної системи в структурі генерації необхідно мати 15 - 20 % маневрених потужностей (в Україні – 9,1 %). На сьогодні дефіцит маневрених потужностей в ОЕС України становить понад 3 млн. кВт. Найбільш ефективними в цьому сенсі є ГЕС і
ГАЕС, термін набору повної потужності яких із зупиненого стану не перевищує 1 - 2 хвилини. Розташування ГЕС і ГАЕС неподалік від АЕС і забезпечення надійних системних зв’язків між ними дозволить підвищити безпеку, надійність та ефективність експлуатації останніх. До того ж ГЕС і ГАЕС в такому випадку є додатковим надійним резервом аварійного живлення власних потреб АЕС.


Запропоновано й обґрунтовано дієві заходи щодо забезпечення штатних режимів експлуатації обладнання та нормалізації напруги на шинах електростанцій західного регіону. Доведено, що найбільш ефективним є використання у складі ЯЕУ № 1 і № 2 РАЕС ТГ спеціальних типів двовісного збудження (асинхронізованих, подовжньо-поперечного збудження) тієї ж потужності вітчизняного виробництва. При паралельній роботі на АЕС ТГ двовісного збудження і звичайних синхронних функції регулювання реактивної потужності візьмуть на себе ТГ двовісного збудження, споживаючи надлишкову реактивну потужність в періоди мінімумів навантаження і забезпечуючи для синхронних штатні режими експлуатації [1, 34].


Обґрунтовано перспективність створювати нові ЯЕУ на основі потужного реактора та двох паралельних ланцюгів перетворення теплової енергії в електричну, кожен з яких розрахований на половину потужності реактора (дубль-блок). Блок включає два паралельно працюючих ТГ з повітряним охолодженням, один з яких – асинхронізований. Наведено розрахунки надійності такого дубль-блока. Доведено, що такий блок матиме показники надійності вищі, ніж у моноблочних ВВЕР-1000 [18].


Застосування двох паралельних ланцюгів половинної потужності дозволяє, з одного боку, проводити ремонтні роботи по кожному з них незалежно від іншого без зупинки реактора. З іншого, при виникненні аварій у тепловій або електротехнічній частині будь-якого ланцюга виключається необхідність глибокого розхолодження реактора, достатньо лише зменшення його потужності. Тим самим створюються умови для впровадження для останнього подовженого паливного циклу,  що в сумі сприятиме підвищенню коефіцієнта використання встановленої потужності енергоблоку.


У другому розділі вирішена задача численного моделювання теплових і гідравлічних процесів в активних елементах потужного генеруючого обладнання ядерних енергетичних установок. Розглянуто основні задачі моделювання у проблемі підвищення надійності устаткування на всіх етапах його життєвого циклу. Акцентовано роль моделювання на стадії проектування перспективних високонавантажених агрегатів, при розробці систем інформаційного забезпечення, систем експлуатаційного моніторингу технічного стану обладнання для визначення початкового розвитку деградаційних процесів, оцінки ступеня їх розвитку, визначення залишкового ресурсу.


Розглядається польова задача спільного розрахунку тривимірного температурного поля для сектора повної довжини осердя й обмотки статора потужного ТГ з водяним охолодженням стрижнів. Розрахункова модель побудована таким чином, щоб мати можливість визначати підігрів води в кожному порожнистому провіднику та ураховувати транспозицію стрижня в пазовій і лобовій частинах. Для пазової частини обмотки коректно описаний тепловий зв'язок із осердям (сталлю) статора, температура якого, а також обмотки статора розраховується у вигляді тривимірного поля. Аналогічно описаний тепловий зв'язок лобових частин обмотки з охолоджуючим газом, підігрів якого також розраховується. Враховується залежність від температури теплофізичних характеристик міді та холодоагентів. При математичному описанні температурного поля прийнято низку припущень, що спрощують розрахунки, але істотно не впливають на їх адекватність реальним процесам теплообміну (Счастливый Г.Г. Турбо- и гидрогенераторы при переменных графиках нагрузки / Г.Г. Счастливый, Г.М. Федоренко, В.И. Выговский. – Киев: Наук. думка, 1985. – 208 с.).


Описання температурного поля виконано за допомогою системи диференціальних рівнянь теплопровідності, рівнянь підігріву холодоагенту, початкових і граничних умов I - IV роду. У загальному вигляді задача є нелінійною, і її вирішення здійснюється економічними кінцево-різницевими методами в тривимірній (просторовій) постановці. Кінцево-різницева апроксимація задачі виконана за допомогою інтегро-інтерполяційного методу. Спочатку проводиться дискретизація вихідних диференціальних рівнянь, у результаті створюється система нелінійних алгебраїчних рівнянь (нелінійна різницева схема). Далі в межах відповідних об’ємів проводиться кускова лінеаризація й усереднення теплофізичних параметрів для температури на кожному ітераційному кроці. Передбачається, що розглянута крайова задача є коректною, тобто вона має рішення і тільки одне, яке безперервно залежить від вхідних даних. Процес поширення тепла в загальному виді описується законом збереження енергії (рівнянням теплового балансу).

 


Обновить код

Заказать выполнение авторской работы:

Поля, отмеченные * обязательны для заполнения:


Заказчик:


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины