La produzione di energia nucleare richiede un livello di precisione ingegneristica che la maggior parte dei settori industriali non raggiunge mai. Nell'architettura di strumentazione e controllo (I&C) di qualsiasi reattore commerciale, che si tratti di un reattore ad acqua pressurizzata, di un reattore avanzato raffreddato a gas (AGR) o di un EPR di nuova generazione, l'aria compressa non è semplicemente un servizio. È un fluido critico per la sicurezza, la cui purezza può determinare se un reattore si arresta in sicurezza o continua a funzionare in condizioni di guasto. La minima traccia di contaminazione da idrocarburi, infiltrazioni di umidità o detriti particellari in una linea pneumatica può causare il blocco di una valvola pilota, la deriva di un posizionatore o la chiusura improvvisa di una valvola di isolamento del contenimento proprio nel momento sbagliato. Ecco perché ogni operatore nucleare credibile al mondo specifica aria compressa senza olio per l'alimentazione dell'aria di strumentazione e perché la scelta della tecnologia del compressore ha un peso normativo che va ben oltre la sala macchine.
I compressori d'aria a vite oil-free Ever Power sono stati progettati fin dall'inizio per ambienti in cui un guasto non è un'opzione. Le nostre macchine sono conformi alla norma ISO 8573-1 Classe 0, lo standard riconosciuto a livello internazionale che definisce l'aria compressa veramente oil-free, e sono validate per applicazioni di sicurezza nucleare in linea con le linee guida IAEA NS-G-1.3 e i requisiti dell'Office for Nuclear Regulation (ONR) del Regno Unito. Che si tratti di mettere in servizio una nuova collettore d'aria per strumentazione per Hinkley Point C, di sostituire gruppi di compressori obsoleti in un sito di smantellamento Magnox gestito dalla Nuclear Decommissioning Authority (NDA) o di aggiornare il pacchetto di aria per strumentazione per una stazione AGR di EDF Energy, i nostri compressori a vite oil-free offrono l'affidabilità di base richiesta dai casi di sicurezza nucleare.
Nelle sezioni seguenti, troverete una descrizione dettagliata dei principi ingegneristici alla base della compressione a vite senza olio, una serie completa di parametri prestazionali, linee guida specifiche per le applicazioni nei circuiti di strumentazione e controllo nucleari e dati concreti provenienti da progetti nucleari operativi nel Regno Unito e altrove. Se vi trovate nelle fasi iniziali della definizione delle specifiche di un progetto o state valutando le opzioni per una sostituzione con un sistema analogo, questa pagina è pensata per fornirvi le conoscenze tecniche e la sicurezza commerciale necessarie per prendere la decisione giusta.
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Perché è importante
Aria compressa priva di olio per la strumentazione: il requisito imprescindibile per la strumentazione e il controllo nucleare.
Integrità della valvola di sicurezza
Gli aerosol di petrolio a concentrazioni anche basse, pari a 0,01 mg/m³, possono causare il rigonfiamento, il bloccaggio o il mancato riposizionamento delle sedi delle valvole pneumatiche. In un sistema dotato di strumentazione di sicurezza, una valvola bloccata in posizione aperta o chiusa compromette direttamente la funzione di protezione dell'impianto, un evento che gli enti regolatori considerano un guasto di rilevanza per la sicurezza.
Conformità normativa
Sia i principi di valutazione della sicurezza dell'ONR che la serie di norme di sicurezza NS-G-1.3 dell'IAEA richiedono che la qualità dell'aria per la strumentazione sia specificata, monitorata e mantenuta per tutta la durata di vita dell'impianto. La certificazione ISO 8573-1 Classe 0 fornisce il parametro di riferimento documentato per la qualità, richiesto dai dossier di sicurezza e dalle revisioni periodiche della sicurezza.
Architettura di ridondanza
I sistemi di aria compressa per strumentazione e controllo nucleare sono configurati secondo la configurazione 2×100% o N+1, in modo che un singolo guasto del compressore, pianificato o imprevisto, non interrompa l'alimentazione dell'aria compressa per la strumentazione. I compressori Ever Power sono disponibili in configurazioni a set abbinato, di servizio/standby o completamente separate, per supportare qualsiasi criterio di guasto singolo previsto per il settore nucleare.
Lunga durata di servizio
La vita utile di una centrale nucleare è stimata tra i 40 e i 60 anni, con ogni compressore d'aria per strumentazione progettato per funzionare per oltre 60.000 ore durante le finestre di fermo programmate. Il design a vite senza olio elimina il degrado del lubrificante come meccanismo che limita la durata, garantendo un costo del ciclo di vita sostanzialmente inferiore rispetto ai compressori equivalenti a iniezione d'olio, anche se dotati di sistemi di filtrazione a valle.
Principio di ingegneria
Come un compressore a vite senza olio raggiunge la purezza dell'aria di Classe 0
Il compressore a vite senza olio funziona secondo lo stesso principio di ingranamento elicoidale del suo omologo a iniezione d'olio, ma con un approccio fondamentalmente diverso alla gestione del gioco del rotore e al controllo termico. In una macchina a iniezione d'olio, il lubrificante riempie il minimo gioco tra i rotori maschio e femmina, svolgendo tre funzioni simultanee: sigillare la camera di compressione per prevenire le perdite di gas, raffreddare il processo di compressione per gestire le temperature di scarico e lubrificare i profili del rotore per prevenire il contatto metallo-metallo. Eliminando l'olio, tutte e tre le funzioni devono essere gestite con mezzi alternativi.
Ever Power raggiunge questo risultato grazie a un design di compressione a due stadi con un intercooler. Nel primo stadio, l'aria ambiente viene aspirata attraverso rotori lavorati con precisione, mantenuti in gioco da ingranaggi di sincronizzazione in composito di PTFE anziché da film d'olio. I rotori sono rivestiti con uno speciale strato polimerico antiaderente che preserva la tenuta senza l'utilizzo di lubrificanti a base di idrocarburi nella camera di compressione. La compressione innalza la temperatura dell'aria; l'intercooler disperde quindi il calore e rimuove l'umidità condensata prima che il secondo stadio porti l'aria alla pressione di mandata finale. La lubrificazione degli ingranaggi è confinata interamente in camere di cuscinetti sigillate, separate dal percorso di compressione da guarnizioni dell'albero e barriere a labirinto, garantendo che nemmeno i vapori di lubrificante migrino nel flusso d'aria di processo.
Il risultato è aria compressa che, in base alle misurazioni, non contiene olio rilevabile, come verificato in conformità ai requisiti della norma ISO 8573-1 Classe 0 tramite analisi del contenuto totale di olio all'uscita del compressore. Per le applicazioni di aria compressa per strumentazione nucleare, l'aria in uscita viene quindi fatta passare attraverso un essiccatore d'aria dedicato di tipo refrigerante e un sistema di filtrazione a coalescenza ridondante, portando il punto di rugiada dell'umidità a -40 °C pfd o inferiore e le particelle alla Classe 1 ISO. Questo pacchetto integrato è ciò che forniamo come unità di aria compressa per strumentazione pre-commissionata, montata su skid e pronta per il collegamento al collettore di aria compressa per strumentazione nucleare.
Dati tecnici
Parametri di prestazione e specifiche
La seguente matrice di specifiche descrive la gamma standard di pacchetti di aria compressa per strumenti di strumentazione e controllo nucleari. Configurazioni personalizzate, incluse varianti a pressione più elevata per requisiti specifici dei posizionatori, involucri con classificazione ATEX per aree elettriche di Zona 2 e cabine acustiche a bassa rumorosità per installazioni in edifici di controllo, sono disponibili su richiesta.
| Parametro | Specifiche / Gamma | Rilevanza nucleare |
|---|---|---|
| Tipo di compressore | Vite rotativa a due stadi senza olio | Assenza di olio nel percorso di compressione; classe ISO 0 raggiungibile. |
| Classe di purezza dell'aria | ISO 8573-1 Classe 0 (olio totale < 0,01 mg/m³) | Obbligatorio per l'aria compressa degli strumenti di sicurezza nucleare |
| Pressione di consegna | 7,0 – 13,0 bar g (regolabile) | Copre l'intera gamma di requisiti per gli attuatori pneumatici nucleari |
| Consegna aerea gratuita | 2,5 – 22,0 m³/min (per unità) | Scalabile per collettori di stazioni a reattore singolo o a unità multiple |
| Punto di rugiada dell'umidità | −40 °C pfd (con essiccatore integrato) | Previene la formazione di ghiaccio e la corrosione nei tubi di strumentazione e controllo. |
| Contenuto di particelle | ISO 8573-1 Classe 1 (≤ 0,1 µm / 0,1 mg/m³) | Protegge le piastre forate e i trasmettitori a ugello e deflettore |
| Classe del motore di azionamento | Efficienza premium IE3/IE4, IEC 60034 | Riduzione dei costi operativi; in linea con gli impegni del Regno Unito per la riduzione delle emissioni nette zero. |
| Sistema di controllo | PLC con I/O Modbus / PROFIBUS / HART | Si integra con i sistemi DCS/SCADA dell'impianto per il monitoraggio remoto. |
| Livello di rumore | ≤ 72 dB(A) a 1 m (tettoia standard) | Adatto per locali compressori occupati in prossimità di edifici di controllo. |
| Intervallo di temperatura ambiente | Da -5 °C a +45 °C (opzioni con intervallo esteso) | Utilizzabile tutto l'anno negli impianti costieri del Regno Unito. |
| Configurazione di ridondanza | 2×100% in servizio/standby o N+1 unità multiple | Soddisfa i requisiti del criterio di guasto singolo nucleare |
| Servizio di progettazione Life | ≥ 60.000 ore di funzionamento (intervallo di revisione generale) | Allineato con i cicli di pianificazione delle fermate programmate delle centrali nucleari |
| Certificazioni | ISO 9001 | ISO 8573-1 Classe 0 | CE | UKCA | Compatibile con IAEA | Documentazione completa per la presentazione del caso di sicurezza nucleare. |
Dove funziona
Applicazioni critiche di strumentazione e controllo alimentate da aria compressa per strumenti senza olio.
Attuazione del sistema strumentato di sicurezza (SIS)
Gli elementi finali pneumatici del sistema SIS, tra cui le valvole di isolamento di processo e le valvole di sicurezza, si affidano ad aria compressa pulita e asciutta per mantenere la loro posizione di sicurezza in caso di interruzione di corrente o comando del sistema logico. I compressori Ever Power forniscono la pressione di mandata e la stabilità di flusso necessarie per eliminare gli arresti anomali dovuti a variazioni di pressione dell'aria, con una tolleranza di pressione di ±0,15 bar sull'intero intervallo di richiesta del circuito SIS.
Valvole di isolamento del contenimento
Il perimetro di contenimento primario dipende dalla chiusura, entro tempi di corsa definiti, di valvole di isolamento ad azionamento pneumatico in seguito a un segnale di isolamento. Qualsiasi degrado della qualità dell'aria di alimentazione per la strumentazione, dovuto a contaminazione da olio, congelamento dell'umidità o perdita di pressione, compromette direttamente la tenuta stagna dell'involucro di contenimento. I nostri gruppi di compressori ridondanti mantengono un'alimentazione di aria per la strumentazione attiva in ogni momento, anche durante i periodi di manutenzione programmata, grazie alla logica di commutazione di riserva integrata.
Arresto di emergenza del reattore e SCRAM
I sistemi di arresto di emergenza, siano essi meccanismi di interruzione del reattore idraulici o pneumatici, richiedono un'alimentazione di aria compressa estremamente affidabile con pressioni minime definite nel collettore. Il sistema di commutazione automatica in modalità standby di Ever Power, combinato con un buffer di ricezione dimensionato per gestire il transitorio di commutazione, garantisce che il collettore dell'aria SCRAM rimanga pressurizzato al di sopra della pressione minima di azionamento della valvola di interruzione durante qualsiasi scenario plausibile di guasto di un singolo compressore.
Sistema di raffreddamento di emergenza del nucleo (ECCS)
La carica dell'accumulatore ECCS, l'azionamento della valvola della linea di iniezione ECCS e la logica di innesco dello spruzzo del nocciolo presentano tutti elementi pneumatici che devono funzionare durante e dopo gli eventi di progetto, inclusi eventi sismici e scenari di blackout della centrale. I compressori d'aria per strumentazione forniti ai circuiti ECCS sono specificati con documentazione di qualificazione sismica (metodologia IEEE 344) e distribuzione di energia di emergenza con supporto diesel, entrambe caratteristiche supportate come opzioni standard dal pacchetto nucleare di Ever Power.
Perché mai Power
Sei vantaggi ingegneristici per l'aria compressa degli strumenti nucleari
Nessun residuo di olio — Verificato
Ogni unità viene fornita con un certificato di collaudo ISO 8573-1 Classe 0 rilasciato in fabbrica da un laboratorio terzo accreditato. Il rapporto di collaudo fa parte della documentazione tecnica dell'apparecchiatura presentata ai fini della valutazione della sicurezza nucleare, eliminando la necessità di test post-installazione commissionati dall'acquirente prima della consegna.
Pacchetto completo di documentazione
Gli appalti nel settore nucleare richiedono la tracciabilità dei materiali, la documentazione relativa alle ispezioni di saldatura, i protocolli FAT/SAT e i manuali di funzionamento e manutenzione formattati secondo le specifiche del cliente. Ever Power si avvale di un team dedicato alla documentazione nucleare che produce manuali di dati conformi per i siti regolamentati dall'ONR, i contratti quadro NDA e i requisiti di approvvigionamento di EDF Energy, il tutto nell'ambito del nostro sistema di gestione della qualità certificato ISO 9001.
Qualifica sismica disponibile
Per le applicazioni di aria compressa per strumentazione classificate in base alla sicurezza presso i nuovi impianti nucleari, tra cui Hinkley Point C, Ever Power è in grado di fornire pacchetti di compressori con documentazione di progettazione per l'ancoraggio sismico, rapporti di prova su tavola vibrante conformi allo standard IEEE 344 e calcoli strutturali che certificano le prestazioni nella zona di protezione sismica (ZPA) specifica del sito. Questo servizio è raramente offerto dai fornitori standard di compressori industriali e testimonia la nostra profonda esperienza nel settore dei progetti nucleari.
Commutazione automatica tra servizio attivo e standby
Il pannello di controllo PLC integrato monitora simultaneamente la pressione di scarico e i segnali di stato del compressore di entrambe le unità. Un calo di pressione al di sotto del valore di riferimento minimo, o un segnale di guasto sul compressore di servizio, attiva l'avvio automatico in modalità standby e il passaggio di modalità entro tre secondi, più velocemente di quanto la maggior parte dei ricevitori di aria compressa pneumatica impieghi per raggiungere la pressione minima dell'aria strumentale. Gli eventi di passaggio di modalità vengono registrati con data e ora per consentire ai tecnici dell'impianto di analizzarli successivamente.
Bassi costi del ciclo di vita
Eliminare l'olio significa eliminare l'elemento separatore dell'olio, i filtri in linea per la rimozione dell'olio e i cambi d'olio programmati che le macchine a iniezione d'olio richiedono ogni 2.000-4.000 ore. In un periodo di esercizio di 20 anni in un sito nucleare, i costi di manutenzione evitati, combinati con il ridotto consumo energetico del motore IE4, si traducono in genere in un risparmio sul ciclo di vita di 30-401 TP5T rispetto a un pacchetto equivalente a iniezione d'olio con filtrazione a valle di Classe 1.
Monitoraggio remoto e integrazione degli allarmi
L'integrazione con il sistema DCS dell'impianto è standard. Le uscite I/O cablate Modbus RTU, PROFIBUS DP o 4-20 mA consentono di segnalare lo stato del sistema dell'aria strumentale (stato di funzionamento, pressione del collettore, punto di rugiada in uscita, allarmi del monitor della qualità dell'aria e condizioni di guasto del compressore) nella sala di controllo principale e di integrarlo nel sistema di gestione degli allarmi dell'impianto senza ulteriori interventi di progettazione.
Successo del cliente
Nuovo progetto nucleare nel Regno Unito - Somerset, Inghilterra
Progetto: Pacchetto di alimentazione dell'aria per la strumentazione per un importante progetto di costruzione di una nuova centrale nucleare nel Somerset, in Inghilterra. Il progetto richiedeva un pacchetto completo di aria compressa per la strumentazione, montato su skid, per alimentare i circuiti di strumentazione e controllo di sicurezza dell'impianto, inclusi gli elementi finali SIS e le valvole di isolamento del contenimento, durante la fase di collaudo in fase di costruzione e per tutta la durata del funzionamento iniziale della centrale nucleare.
Requisito: Le specifiche del cliente richiedevano un gruppo di compressori a vite oil-free ridondanti 2×100% con una portata minima di 14 m³/min a 8,5 bar g, con purezza dell'aria ISO 8573-1 Classe 0 verificata all'uscita del compressore. Per la presentazione della certificazione di sicurezza erano richiesti la documentazione completa di qualificazione sismica e i manuali tecnici compatibili con ONR. Il gruppo doveva essere installato in una sala compressori compatta con un'altezza libera limitata a 3,8 m.
Soluzione Ever Power: Abbiamo fornito due unità identiche da 8,0 m³/min (combinando 2×100% a 16 m³/min con margine) su una base comune in acciaio strutturale con una cabina acustica a basso profilo di 3,6 m di altezza di installazione. Il pannello di controllo integrato garantiva la commutazione automatica tra modalità operativa e standby con un tempo di transizione inferiore a 3 secondi, un'interfaccia DCS Modbus TCP/IP e il monitoraggio continuo del contenuto di olio tramite un sensore parametrico di qualità dell'aria con uscita 4–20 mA. Entrambe le unità sono state accettate in fabbrica durante un FAT (Factory Acceptance Test) alla presenza dell'ispettore QA del cliente.
Cosa dicono i nostri clienti del settore nucleare
"La documentazione fornita da Ever Power è stata la più completa che abbiamo ricevuto da qualsiasi fornitore di apparecchiature rotanti in questo progetto. I registri FAT, l'FMEA e i certificati di tracciabilità dei materiali sono arrivati tutti nel formato corretto per il nostro sistema di controllo qualità nucleare, senza alcuna richiesta di revisione, cosa davvero rara nella nostra esperienza."
— Ingegnere meccanico senior
Impresa di ingegneria nucleare, Somerset
"Avevamo tempi molto stretti per la messa in servizio del sistema di aria compressa per la strumentazione prima della finestra di collaudo delle prestazioni del SIS. Il responsabile del progetto di Ever Power ha rispettato le tappe fondamentali del nostro programma e le unità sono arrivate completamente collaudate in fabbrica, senza alcun problema di messa in servizio. Il passaggio al sistema di riserva ha funzionato al primo tentativo durante i test in loco, esattamente ciò che serve in un programma nucleare."
— Responsabile della messa in servizio di strumentazione e controllo
Integratore di sistemi nucleari, Inghilterra nord-occidentale
"Abbiamo sostituito tre compressori a iniezione d'olio ormai obsoleti con unità oil-free Ever Power presso la nostra stazione AGR. Il carico di lavoro per la manutenzione si è ridotto significativamente: niente più cambi di filtro dell'olio, niente più controlli settimanali del livello dell'olio e il monitor della qualità dell'aria non ha attivato un singolo allarme di livello elevato dell'olio dall'installazione. La nostra pianificazione delle fermate è migliorata perché ora l'ambito della manutenzione è molto più prevedibile."
— Responsabile Manutenzione e Affidabilità
Centrale AGR di EDF Energy, Scozia
Produzione e personalizzazione
Progettato secondo le specifiche del vostro progetto nucleare, non il contrario.
Non esistono due sistemi di aria compressa per strumentazione nucleare identici. Pressioni operative, ingombri spaziali, aree di classificazione elettrica, requisiti di documentazione e standard di approvvigionamento variano da centrale a centrale e da progetto a progetto. Lo stabilimento di produzione di Ever Power opera come un'azienda specializzata in personalizzazioni su progetto, piuttosto che come un fornitore di prodotti standard. Il nostro team di ingegneri collabora direttamente con il vostro ingegnere di progetto, progettista di strumentazione o integratore di sistemi fin dalla fase di richiesta, utilizzando il vostro P&ID, il calcolo del fabbisogno di aria compressa per strumentazione e la planimetria della sala come base per la progettazione di un pacchetto su misura, non un prodotto standard con componenti aggiuntivi.
Le opzioni di personalizzazione tipiche per le applicazioni di aria compressa per strumentazione nucleare includono: custodie elettriche con classificazione ATEX Zona 2 (Ex d IIB T4 o Ex e), design a basso profilo per installazioni con spazio limitato in altezza, sistemi di verniciatura di grado marino per siti nucleari costieri come Sizewell e Dungeness, tubazioni in acciaio inossidabile all'interno del perimetro del pacchetto per circuiti ad alta purezza, capacità di spurgo con azoto per l'avviamento in atmosfere contaminate e logica di distacco del carico del generatore diesel per sequenze di avviamento in caso di blackout. Tutti i lavori di personalizzazione vengono eseguiti sotto controllo delle modifiche nell'ambito del nostro piano di qualità del progetto nucleare e documentati nel manuale tecnico delle apparecchiature "as-built".
Opzioni standard per il pacchetto nucleare
Settore nucleare del Regno Unito
Supporto alla flotta nucleare del Regno Unito: dalla costruzione allo smantellamento.
Il Regno Unito gestisce uno dei programmi nucleari più diversificati dell'Europa occidentale, che comprende la flotta di sette centrali AGR di EDF Energy e il reattore PWR di Sizewell B, il programma di costruzione di nuove centrali in fase di sviluppo, incentrato su Hinkley Point C nel Somerset, e l'ampio parco di centrali in fase di smantellamento gestito dalla Nuclear Decommissioning Authority (NDA), che include Sellafield in Cumbria e la flotta di reattori Magnox dislocati in siti che vanno da Dungeness nel Kent a Torness nell'East Lothian. Ciascuno di questi contesti presenta sfide specifiche per l'aria compressa, e Ever Power ha sviluppato la propria gamma di prodotti per il settore nucleare tenendo conto del quadro normativo e operativo del Regno Unito.
Nelle centrali AGR di EDF — Heysham 1 e 2, Hartlepool, Hunterston B, Hinkley Point B, Torness e Dungeness B — i circuiti del reattore a CO₂ pressurizzato implicano che la qualità dell'aria per gli strumenti venga esaminata con ancora maggiore attenzione rispetto agli impianti raffreddati ad acqua, poiché la contaminazione da CO₂ e la gestione dell'umidità interagiscono con il programma chimico del reattore. compressori d'aria In questi siti, gli impianti sono soggetti alle specifiche tecniche centralizzate di EDF per i sistemi ad aria compressa, e il pacchetto nucleare di Ever Power è progettato per essere pienamente conforme a tali requisiti.
Presso Sizewell B, l'unico reattore PWR operativo del Regno Unito, e presso il progetto emergente Sizewell C, in fase di sviluppo da parte di EDF e NNB GenCo, i sistemi di aria strumentale devono soddisfare gli standard di progettazione occidentali per i reattori PWR, più in linea con la tradizione internazionale EPR/AP1000. I nostri pacchetti di compressori sono compatibili sia con le filosofie americane che europee per la fornitura di aria strumentale nucleare, il che ci rende un fornitore unico e affidabile per l'intera flotta mista del Regno Unito.
Per gli impianti di dismissione gestiti dalla NDA a Sellafield e Magnox, la qualità dell'aria per la strumentazione rimane una questione di sicurezza fondamentale durante le fasi di rimozione del combustibile, svuotamento dei bacini e demolizione degli edifici, molti dei quali conservano barriere di sicurezza pneumatiche e sistemi di isolamento per il contenimento. Forniamo pacchetti di compressori di ricambio identici a quelli originali per i siti gestiti dalla NDA, con tempi di consegna brevi e supporto logistico per i siti situati in località remote come Chapelcross, Dounreay nel Caithness e Trawsfynydd nel Galles del Nord.
Domande frequenti
Domande frequenti sui compressori per strumentazione e controllo nucleare: risposte dei nostri ingegneri.
Pronti a specificare una soluzione per l'aria compressa per strumentazione di grado nucleare?
Condividi lo schema P&ID del tuo progetto, il calcolo del fabbisogno d'aria per la strumentazione e i requisiti del sito. I nostri ingegneri specializzati in applicazioni nucleari ti invieranno una proposta tecnica dettagliata entro un giorno lavorativo, comprensiva di scheda tecnica delle apparecchiature, elenco preliminare della documentazione e prezzi indicativi.
📧 Richiedi oggi stesso un preventivo per il tuo progetto nucleare
[email protected] | Richieste di informazioni sul settore nucleare benvenute da appaltatori registrati nel Regno Unito e partner della catena di fornitura soggetti ad accordi di riservatezza (NDA).