Атомная энергетика требует такого уровня инженерной точности, с которым большинство отраслей промышленности никогда не сталкиваются. В архитектуре контрольно-измерительных приборов и систем управления (КИПиУ) любого коммерческого реактора — будь то реактор с водой под давлением, усовершенствованный газоохлаждаемый реактор (АГР) или реактор следующего поколения — сжатый воздух является не просто коммунальным средством. Это критически важная для безопасности среда, чистота которой может определять, произойдет ли безопасное отключение реактора или он продолжит работу в аварийных условиях. Малейшее количество углеводородных загрязнений, попадание влаги или твердых частиц в пневматическую линию может привести к заклиниванию пилотного клапана, смещению позиционера или отказу запорного клапана защитной оболочки в закрытом положении именно в неподходящий момент. Именно поэтому каждый авторитетный оператор атомных электростанций в мире указывает в качестве источника воздуха для КИПиА безмасляный сжатый воздух — и именно поэтому выбор технологии компрессоров имеет нормативный вес далеко за пределами машинного отделения.
Безмасляные винтовые воздушные компрессоры Ever Power изначально проектировались для условий, где отказ недопустим. Наши машины соответствуют стандарту ISO 8573-1 Class 0 — международно признанному стандарту, определяющему действительно безмасляный сжатый воздух, — и прошли валидацию для применения в условиях ядерной безопасности в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ NS-G-1.3 и требованиями Управления по ядерному регулированию Великобритании (ONR). Независимо от того, вводите ли вы в эксплуатацию новый коллектор для контрольно-измерительного воздуха на АЭС Хинкли-Пойнт C, заменяете устаревшие компрессорные установки на площадке вывода из эксплуатации Magnox, управляемой Управлением по выводу из эксплуатации ядерных объектов (NDA), или модернизируете систему контрольно-измерительного воздуха для станции AGR компании EDF Energy, наши безмасляные винтовые компрессоры обеспечивают базовую надежность, необходимую для обеспечения ядерной безопасности.
В разделах ниже вы найдете подробное описание инженерных принципов работы безмасляных винтовых компрессоров, полный набор параметров производительности, рекомендации по применению в системах управления и контроля атомных электростанций, а также практические примеры из действующих атомных проектов в Соединенном Королевстве и за его пределами. Если вы находитесь на ранних этапах разработки спецификации проекта или рассматриваете варианты замены аналогичного оборудования, эта страница призвана предоставить вам техническую информацию и коммерческую уверенность для принятия правильного решения.
✉ Запросите коммерческое предложение по ядерному проекту
Наша инженерная команда отвечает в течение одного рабочего дня. Сроки выполнения проекта учитываются в соответствии с соглашением о неразглашении.
Почему это важно
Безмасляный контрольно-измерительный воздух: незыблемый базовый уровень для систем управления и контроля в атомной энергетике.
Целостность предохранительного клапана
Масляные аэрозоли в концентрациях всего 0,01 мг/м³ могут вызывать разбухание, залипание или невозможность повторного закрывания седел пневматических клапанов. В системе с контрольно-измерительными приборами заклинивание клапана в открытом или закрытом положении напрямую ставит под угрозу функцию защиты установки — результат, который регулирующие органы рассматривают как существенный сбой в системе безопасности.
Соблюдение нормативных требований
Принципы оценки безопасности ONR и стандарты безопасности IAEA NS-G-1.3 требуют, чтобы качество воздуха в контрольно-измерительных приборах определялось, контролировалось и поддерживалось на протяжении всего срока службы установки. Сертификация ISO 8573-1 класса 0 обеспечивает документально подтвержденный эталон качества, необходимый для обоснования безопасности и периодических проверок безопасности.
Архитектура резервирования
Системы подачи контрольно-измерительного воздуха для ядерных установок конфигурируются по схеме 2×100% или N+1, так что отказ одного компрессора — плановый или внеплановый — не прерывает подачу контрольно-измерительного воздуха. Компрессоры Ever Power доступны в согласованном комплекте, в режиме работы/резерва или в полностью изолированном исполнении для поддержки любых критериев отказа в ядерной системе.
Длительный срок службы
Расчетный срок службы атомной электростанции составляет 40–60 лет, при этом каждый компрессор контрольно-измерительного воздуха должен работать более 60 000 часов в течение плановых остановок. Безмасляная винтовая конструкция исключает деградацию смазки как фактор, ограничивающий срок службы, что обеспечивает существенно более низкую стоимость жизненного цикла по сравнению с аналогами с впрыском масла, модернизированными с помощью последующей фильтрации.
Инженерный принцип
Как безмасляный винтовой компрессор обеспечивает чистоту воздуха класса 0
Безмасляный винтовой компрессор работает по тому же принципу зацепления винтовых роторов, что и его аналог с масляным наполнением, но с принципиально иным подходом к управлению зазорами между роторами и терморегулированию. В машине с масляным наполнением смазка заполняет мельчайшие зазоры между мужским и женским роторами, выполняя одновременно три функции: герметизацию камеры сжатия для предотвращения прорыва газов, охлаждение процесса сжатия для регулирования температуры на выходе и смазку профилей роторов для предотвращения контакта металла с металлом. При удалении масла все три функции должны выполняться альтернативными способами.
Компания Ever Power достигает этого за счет двухступенчатой конструкции компрессора с промежуточным воздушным охладителем. На первой ступени окружающий воздух проходит через прецизионно обработанные роторы, удерживаемые в зазоре зубчатыми передачами из композита ПТФЭ, а не масляными пленками. Роторы покрыты специальным антипригарным полимерным слоем, который поддерживает герметичность без использования углеводородной смазки в камере сжатия. Сжатие повышает температуру воздуха; затем промежуточный охладитель отводит тепло и удаляет конденсированную влагу, после чего вторая ступень доводит воздух до конечного давления на выходе. Смазка зубчатых передач полностью осуществляется в герметичных подшипниковых камерах, отделенных от зоны сжатия уплотнениями вала и лабиринтными барьерами, что гарантирует, что даже пары смазки не попадут в поток технологического воздуха.
В результате получается сжатый воздух, который, по результатам измерений, не содержит обнаруживаемого масла — это подтверждено в соответствии с требованиями ISO 8573-1 класса 0 путем анализа общего содержания масла на выходе компрессора. Для применения в системах подачи воздуха для ядерных приборов выходной воздух затем проходит через специальный осушитель воздуха с хладагентом и резервную систему коалесцирующих фильтров, обеспечивая точку росы влаги на уровне −40 °C pfd или ниже, а содержание частиц — на уровне ISO класса 1. Этот интегрированный пакет поставляется в виде предварительно введенного в эксплуатацию блока подачи воздуха для ядерных приборов, смонтированного на раме и готового к подключению к коллектору подачи воздуха для ядерных приборов.
Технические данные
Параметры производительности и технических характеристик
Приведенная ниже матрица технических характеристик охватывает стандартный ассортимент пневматических систем управления и контроля для ядерных контрольно-измерительных приборов. По запросу доступны индивидуальные конфигурации, включая варианты с более высоким давлением для конкретных требований к позиционерам, корпуса, соответствующие стандарту ATEX, для электротехнических зон Зоны 2, а также звукоизолирующие кожухи с низким уровнем шума для установок в зданиях управления.
| Параметр | Технические характеристики / Диапазон | Ядерная значимость |
|---|---|---|
| Тип компрессора | Двухступенчатый безмасляный вращающийся шнек | Отсутствие масла в тракте сжатия; достижим класс ISO 0. |
| Класс чистоты воздуха | ISO 8573-1 Класс 0 (общее содержание масла < 0,01 мг/м³) | Обязательно для сжатого воздуха, используемого в приборах, предназначенных для обеспечения ядерной безопасности. |
| Давление подачи | 7,0 – 13,0 бар изб. (регулируемое) | Охватывает весь спектр требований к ядерным пневматическим приводам. |
| Бесплатная доставка авиапочтой | 2,5 – 22,0 м³/мин (на единицу) | Масштабируемость для однореакторных или многоблочных энергоблоков. |
| Точка росы влажности | −40 °C pfd (со встроенной сушилкой) | Предотвращает образование льда и коррозию в трубопроводах КИПиА |
| Содержание частиц | ISO 8573-1 Класс 1 (≤ 0,1 мкм / 0,1 мг/м³) | Защищает дроссельные заслонки, датчики заслонок форсунок. |
| Класс приводных двигателей | Повышенная энергоэффективность IE3/IE4, IEC 60034 | Снижение эксплуатационных расходов; соответствие обязательствам Великобритании по достижению нулевого уровня выбросов. |
| Система управления | ПЛК с интерфейсами ввода/вывода Modbus / PROFIBUS / HART | Интегрируется с системами DCS/SCADA предприятия для удаленного мониторинга. |
| Уровень шума | ≤ 72 дБ(А) на расстоянии 1 м (стандартный навес) | Подходит для действующих компрессорных станций, расположенных рядом со зданиями управления. |
| Диапазон температур окружающей среды | От −5 °C до +45 °C (доступны варианты с расширенным диапазоном температур) | Эксплуатируется круглый год на прибрежных территориях Великобритании. |
| Конфигурация резервирования | 2×100% режим работы/резерва или многоблочная система N+1 | Соответствует требованиям критерия единичного отказа в ядерной системе. |
| Дизайн Сервис Срок службы | ≥ 60 000 часов работы (интервал до капитального ремонта) | Соответствует циклам планирования остановок атомных электростанций. |
| Сертификаты | ISO 9001 | ISO 8573-1 Класс 0 | CE | UKCA | Совместимо с МАГАТЭ | Полный комплект документации для подачи заявления на обоснование ядерной безопасности. |
Где это работает
Критически важные системы управления и контроля, работающие на безмасляном сжатом воздухе.
Привод системы безопасности с контрольно-измерительными приборами (SIS)
Пневматические элементы системы SIS, включая запорные клапаны и предохранительные клапаны, используют чистый, сухой контрольно-измерительный воздух для поддержания своего аварийного положения при отключении питания или по команде логического решателя. Компрессоры Ever Power обеспечивают стабильность давления и расхода в коллекторе, что исключает ложные срабатывания из-за колебаний давления воздуха, при этом допуск по давлению составляет ±0,15 бар во всем диапазоне потребления контура SIS.
Запорные клапаны для изоляции
Основная герметичность обеспечивается за счет закрытия пневматических запорных клапанов в течение заданного времени после сигнала об изоляции. Любое ухудшение качества подаваемого воздуха для КИП — будь то из-за загрязнения маслом, замерзания влаги или потери давления — напрямую угрожает герметичности защитной оболочки. Наши резервные компрессорные установки постоянно поддерживают подачу воздуха для КИП, даже во время планового технического обслуживания, используя встроенную логику переключения в резервный режим.
Аварийное отключение и остановка реактора
Системы аварийного останова — будь то гидравлические или пневматические механизмы отключения реактора — требуют сверхнадежных источников рабочего воздуха с заданным минимальным давлением в коллекторе. Автоматическое переключение в резервный режим работы от Ever Power в сочетании с буферным ресивером, рассчитанным на преодоление переходного процесса переключения, гарантирует, что давление в коллекторе аварийного останова реактора будет оставаться выше минимального давления срабатывания предохранительного клапана при любом вероятном сценарии отказа одного компрессора.
Система аварийного охлаждения ядра (ECCS)
Зарядка аккумулятора ECCS, управление клапанами впрыскивающей линии ECCS и логика запуска распыления в активной зоне — все эти элементы пневматические и должны функционировать во время и после проектных событий, включая сейсмические события и сценарии отключения электроэнергии на станции. Компрессоры контрольно-измерительного воздуха, поставляемые в цепи, связанные с ECCS, предусматривают наличие документации по сейсмической квалификации (методология IEEE 344) и системы аварийного электроснабжения с резервным дизельным двигателем — оба варианта входят в стандартную комплектацию оборудования Ever Power для атомных электростанций.
Почему когда-либо существовала власть?
Шесть инженерных преимуществ для воздуха в ядерных приборах
Отсутствие остаточного содержания масла — подтверждено.
Каждый блок поставляется с заводским сертификатом испытаний ISO 8573-1 класса 0, выданным аккредитованной сторонней лабораторией. Протокол испытаний является частью пакета данных об оборудовании, предоставляемого для обоснования ядерной безопасности, что исключает необходимость проведения заказчиком испытаний после установки перед передачей объекта заказчику.
Полный пакет документации
Закупки в ядерной отрасли требуют обеспечения прослеживаемости материалов, ведения учета сварочных работ, соблюдения протоколов заводских приемочных испытаний (FAT/SAT), а также разработки руководств по эксплуатации и техническому обслуживанию в соответствии со спецификациями заказчика. Компания Ever Power располагает специализированной группой по подготовке ядерной документации, которая создает соответствующие требованиям справочники данных для объектов, регулируемых ONR, рамочных контрактов NDA и требований к закупкам EDF Energy — все это в рамках нашей системы управления качеством, сертифицированной по стандарту ISO 9001.
Доступна сейсмическая квалификация.
Для применения в системах подачи контрольно-измерительного воздуха, классифицированных как безопасные, на новых атомных электростанциях, включая Хинкли-Пойнт C, компания Ever Power может поставлять компрессорные установки с документацией по проектированию сейсмического крепления, отчетами об испытаниях на вибростенде в соответствии со стандартом IEEE 344 и расчетами конструкций, подтверждающими работоспособность в зоне сейсмической опасности, специфичной для данной площадки. Это редко предлагается стандартными поставщиками промышленных компрессоров и отражает наш богатый опыт работы в проектах атомной энергетики.
Автоматическое переключение между рабочим режимом и режимом ожидания
Встроенная панель управления ПЛК одновременно контролирует давление на выходе и сигналы состояния компрессора от обоих агрегатов. Падение давления ниже заданного значения низкого давления — или сигнал неисправности на рабочем компрессоре — запускает автоматический режим ожидания и переключение в течение трех секунд, что быстрее, чем большинство пневматических коллекторов сбрасывают давление до минимального уровня контрольно-измерительного воздуха. События переключения регистрируются с указанием времени для последующего анализа инженерами предприятия.
Низкая стоимость жизненного цикла
Исключение масла означает отказ от маслоотделительного элемента, встроенных маслосъемных фильтров и плановой замены масла, которая требуется для машин с системой впрыска масла каждые 2000–4000 часов. За 20-летний период эксплуатации на атомной электростанции, сэкономленные затраты на техническое обслуживание — в сочетании со сниженным энергопотреблением двигателя класса IE4 — обычно обеспечивают экономию в размере 30–401 тонн на протяжении всего срока службы по сравнению с аналогичным агрегатом с системой впрыска масла и последующей фильтрацией класса 1.
Интеграция удаленного мониторинга и сигнализации
Интеграция с системой DCS на предприятии является стандартной функцией. Выходы ввода/вывода Modbus RTU, PROFIBUS DP или проводные выходы 4–20 мА позволяют отображать состояние системы подачи контрольно-измерительного воздуха — рабочее состояние, давление в коллекторе, точку росы на выходе, сигналы тревоги мониторов качества воздуха и неисправности компрессоров — в главной диспетчерской и интегрировать их в систему управления аварийными сигналами предприятия без дополнительных инженерных работ.
Успех клиентов
Новый ядерный проект в Великобритании — Сомерсет, Англия
Проект: Комплект оборудования для подачи контрольно-измерительного воздуха для крупного проекта строительства новой атомной электростанции в Сомерсете, Англия. Проект требовал комплектного оборудования для подачи контрольно-измерительного воздуха на салазках для обеспечения работы защитных цепей управления и контроля станции, включая конечные элементы системы безопасности и запорные клапаны защитной оболочки, во время строительства, ввода в эксплуатацию и на протяжении всего периода эксплуатации атомной электростанции.
Требование: В техническом задании заказчика требовался резервный безмасляный винтовой компрессорный блок из двух компрессоров 2×100%, обеспечивающий производительность не менее 14 м³/мин при давлении 8,5 бар изб., с подтвержденной чистотой воздуха класса 0 по стандарту ISO 8573-1 на выходе из компрессора. Для обеспечения безопасности требовалась полная документация по сейсмической квалификации и справочники данных, совместимые с ONR. Компрессорный блок должен был поместиться в компактном компрессорном помещении с ограниченной высотой потолка 3,8 м.
Решение Ever Power: Мы поставили два согласованных блока производительностью 8,0 м³/мин (в сумме 2×100% по 16 м³/мин с запасом) на общем стальном основании с низкопрофильным акустическим кожухом высотой 3,6 м. Встроенная панель управления обеспечивала автоматическое переключение между рабочим и резервным режимами с временем перехода менее 3 с, интерфейс Modbus TCP/IP DCS и непрерывный мониторинг содержания масла с помощью параметрического датчика качества воздуха с выходным сигналом 4–20 мА. Оба блока были приняты на заводе в ходе заводских приемочных испытаний в присутствии инспектора по контролю качества заказчика.
Что говорят наши клиенты из атомной отрасли
«Комплект документации, предоставленный компанией Ever Power, был самым полным из всех, что мы получали от поставщиков вращающегося оборудования в рамках этого проекта. Протоколы заводских приемочных испытаний, анализ видов и последствий отказов (FMEA) и сертификаты прослеживаемости материалов были предоставлены в правильном формате для нашей системы обеспечения качества в ядерной отрасли без единого запроса на внесение изменений — что действительно редкость в нашем опыте».
— Старший инженер-механик
Подрядчик по ядерным работам, Сомерсет
«У нас был очень жесткий график, и нам нужно было ввести в эксплуатацию систему подачи контрольно-измерительного воздуха до начала эксплуатационных испытаний системы SIS. Руководитель проекта из компании Ever Power следил за выполнением всех этапов нашей программы, и установки прибыли полностью прошедшими заводские испытания без каких-либо проблем при вводе в эксплуатацию. Переключение в резервный режим прошло успешно с первого раза во время испытаний на площадке — именно то, что нужно для ядерной программы».
— Руководитель по вводу в эксплуатацию КИПиА
Компания по интеграции ядерных систем, Северо-Западная Англия
«На нашей станции AGR мы заменили три устаревших маслонаполненных компрессора на безмасляные установки Ever Power. Объем работ по техническому обслуживанию значительно сократился — больше не требуется замена масляных фильтров, еженедельная проверка уровня масла, а датчик качества воздуха ни разу не сработал с момента установки. Планирование простоев улучшилось, поскольку объем работ по техническому обслуживанию стал гораздо более предсказуемым».
— Менеджер по техническому обслуживанию и надежности
Электростанция EDF Energy AGR, Шотландия
Производство и индивидуализация
Разработано в соответствии со спецификациями вашего атомного проекта, а не наоборот.
Нет двух одинаковых систем подачи сжатого воздуха для ядерных приборов. Рабочее давление, габариты помещений, зоны электрической классификации, требования к документации и стандарты закупок различаются от станции к станции и от проекта к проекту. Производственное предприятие Ever Power работает как компания, занимающаяся индивидуальной настройкой под конкретные проекты, а не как поставщик по каталогу. Наша инженерная команда работает напрямую с вашим инженером проекта, проектировщиком приборов или системным интегратором, начиная с этапа запроса, используя ваши технологические схемы, расчет потребности в сжатом воздухе и чертеж планировки помещения в качестве основы для индивидуального проектирования комплектного решения — а не стандартного продукта с дополнительными опциями.
Типичные варианты индивидуальной настройки для систем подачи воздуха в ядерные приборы включают: электрические корпуса, соответствующие требованиям ATEX Zone 2 (Ex d IIB T4 или Ex e), низкопрофильные кожухи для установки в условиях ограниченной высоты потолка, системы окраски морского класса для прибрежных ядерных объектов, таких как Сайзвелл и Дандженесс, трубопроводы из нержавеющей стали внутри корпуса для цепей высокой чистоты, возможность продувки азотом для запуска в загрязненной атмосфере, а также логика отключения нагрузки дизель-генератора для аварийного запуска. Все работы по индивидуальной настройке выполняются в рамках управления изменениями в соответствии с нашим планом обеспечения качества ядерных проектов и документируются в документации по фактическому оборудованию.
Стандартные варианты ядерного пакета
Атомный сектор Великобритании
Поддержка атомного флота Великобритании — от строительства новых объектов до вывода из эксплуатации.
Соединенное Королевство управляет одной из самых разнообразных ядерных программ в Западной Европе, охватывающей парк из семи АЭС AGR компании EDF Energy и реактор PWR на АЭС Сайзвелл-Б, развивающуюся программу строительства новых АЭС, ключевым объектом которой является АЭС Хинкли-Пойнт-С в Сомерсете, а также обширный комплекс объектов, подлежащих выводу из эксплуатации, которым управляет Управление по выводу из эксплуатации ядерных объектов (NDA) — включая Селлафилд в Камбрии и устаревший парк АЭС Магнокс на площадках от Дандженесса в Кенте до Торнесса в Восточном Лотиане. Каждая из этих сред представляет собой уникальные проблемы, связанные со сжатым воздухом, и компания Ever Power разработала свой ассортимент ядерной продукции специально с учетом нормативно-правовой и эксплуатационной среды Великобритании.
На станциях EDF AGR — Хейшем 1 и 2, Хартлпул, Хантерстон B, Хинкли-Пойнт B, Торнесс и Дандженесс B — благодаря реакторным контурам с контролируемым давлением CO₂ качество воздуха для приборов контролируется еще тщательнее, чем на станциях с водяным охлаждением, поскольку загрязнение CO₂ и управление влажностью взаимодействуют с программой химических реакций в реакторе. воздушные компрессоры На этих объектах действуют централизованные технические условия EDF для систем сжатого воздуха, и ядерный комплекс Ever Power разработан таким образом, чтобы полностью соответствовать этим требованиям.
На АЭС Sizewell B — единственной действующей АЭС с реактором PWR в Великобритании — и на строящемся проекте Sizewell C, разрабатываемом компаниями EDF и NNB GenCo, системы подачи контрольно-измерительного воздуха должны соответствовать западным стандартам проектирования реакторов PWR, более точно соответствующим международным стандартам EPR/AP1000. Наши компрессорные установки совместимы как с американской, так и с европейской философией подачи контрольно-измерительного воздуха для ядерных реакторов, что делает нас практичным поставщиком из одного источника для всего смешанного парка реакторов Великобритании.
Для объектов NDA, подлежащих выводу из эксплуатации в Селлафилде и Магноксе, качество воздуха для контрольно-измерительных приборов остается актуальной проблемой безопасности на протяжении всех этапов выгрузки топлива, опорожнения резервуаров и сноса зданий, многие из которых сохраняют пневматические защитные барьеры и системы изоляции. Мы поставляем комплекты компрессоров на замену аналогичным для объектов, находящихся под управлением NDA, с короткими сроками поставки и логистической поддержкой для объектов в отдаленных районах, таких как Чапелкросс, Даунри в Кейтнессе и Траусфинидд в Северном Уэльсе.
Часто задаваемые вопросы
Часто задаваемые вопросы о компрессорах для систем управления и контроля в атомной энергетике — ответы наших инженеров.
Готовы выбрать решение для подачи воздуха в измерительные приборы ядерного класса?
Предоставьте нам схему трубопроводов и контрольно-измерительных приборов (P&ID), расчет потребности в сжатом воздухе для контрольно-измерительных приборов и требования к площадке. Наши инженеры по ядерным технологиям предоставят вам подробное техническое предложение в течение одного рабочего дня, включая технические характеристики оборудования, предварительный список документации и ориентировочную стоимость.
📧 Получите сегодня же коммерческое предложение по вашему проекту в атомной энергетике!
[email protected] | Мы принимаем запросы от зарегистрированных в Великобритании подрядчиков и партнеров по цепочке поставок в сфере атомной энергетики, а также запросы, касающиеся ядерной отрасли.