核电厂设备水热交换器可靠性分析

发布时间：2020-07-17 16:42

【摘要】：随着我国能源结构的调整和清洁能源政策的出台,核电运行管理企业迎来新的发展机遇,机组安全可靠运行正成为新的挑战。核电厂应用板式热交换器作为设备水热交换器,通过热交换器将设备运行的热量传递到海水系统中。在此过程中海水冲蚀会造成热交换器板片减薄甚至穿孔,海水会进入交换器或设备冷却水向外泄漏。同时,海水中存在絮状物,进入交换器后将导致板间堵塞。热交换器板厚度较薄,局部减薄严重后会进一步扩大板片穿孔面积,因此需频繁检修。现有解体检修成本较高,且反复拆装板式热交换器会影响设备冷却能力。如何降低故障、提高设备可靠性成为迫切需要研究的问题。本文采用故障模式、影响和危害性分析(FMECA)对板式热交换器进行可靠性建模;通过风险优先数排序确认主要故障模式;对主要模式进行成因分析。就海水冲蚀产生孔洞,引起絮状物在冷却板间堵塞,以及对板式换热器的板片进行机理分析。在此基础上,通过对冷却板片的特征量计算得出板式热交换器的可靠性及周期内缺陷频率,最后与所产生的实际缺陷次数对比,理论分析与实验结果基本一致。通过对课题的研究,提高分析问题、解决问题的能力和工作水平,为核电厂同类设备进行可靠性分析提供了范例,应用先进理念提升设备管理水平。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM623
【图文】：

板式热交换器,工作原理

[31]。相对于传统的管壳式换热器，板式换热器的总传热系数往往能达到3-5倍，而设备体积不足管壳式热交换器的一半，板式热交换器的工作原理见图2。图 2 板式热交换器工作原理Fig.2 The Working Principle of plate Heat Exchanger板式热交换器由数百片不等的长方形板片（金属板面凹凸冲压而成）按规律平行排列，顶端或底端与支架契合可在轨道上滑动安装。每张金属板片上衬有密封垫

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换器板片有四个圆孔分布在四角，两个圆孔在同一流道处，相邻板片布置交错，最终形成两块不同的流腔。设备冷却水与海水在板片的两侧交替流通，通过板片进行热交换。冷热流体传热方式详见图3。图 3 冷热流体传热示意图Fig.3 Heat exchanger fluid direction2.1.2 管壳式热交换器工作原理相比板式热交换器，管壳式热交换器在电厂应用更为广泛。由于其结构形式较为简单，壳体和水室可用普通材料制造，生产成本有明显优势。然而管壳式热交换器的换热效率并不高，常需要占用较大体积。尤其是常见的卧式热交换器容器长度经常在10米以上，在厂房中占地面积较大的缺点[33]。管壳式换热器由壳体、水室、传热管束、管板、折流板[34]等部件组成。管束作为换热媒介，与管板焊接安装在壳体中。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。传统的管壳式热交换器为折流板结构，管程为海水或河水，壳程为设备冷却水。为增强换热性能

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减小管壳式换热器的长度，节省现场设备布置的空间。这种管壳式热交换器目前在火电厂及部分核电厂的设备水热交换器上得到较多应用。图4 热交换器内部示意图Fig.4 Heat Exchanger Internal Schematic图5 设备外观Fig.5 Appearance of the device

【参考文献】