Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Высоконагревостойкая электрическая изоляция

Применение изоляции высокой нагревостойкости в электромагнитных насосах - Высоконагревостойкая электрическая изоляция

Оглавление
Высоконагревостойкая электрическая изоляция
Введение
Материалы на основе природных слюд
Гибкие, формовочные и прокладочные материалы из природных слюд
Исследование свойств материалов из природных слюд
Электрические свойства природного фторфлогопита
Материалы на основе синтетических фторфлогопитов
Превращения в материалах на основе фторфлогопита под воздействием высокой температуры
Гибкие, формовочные и прокладочные фторфлогопитовые материалы
Исследование свойств материалов из фторфлогопита
Свойства формовочных и прокладочных материалов из фторфлогопита
Исследование свойств материалов на основе титансодержащего фторфлогопита
Пропиточные составы
Пропиточные составы на основе кремнийорганических связующих
Исследование свойств пропиточных составов при высоких температурах в разных средах
Свойства пропиточного состава на основе олигометилсилоксана, наполненного алундом
Покрытия
Органосиликатные, металлофосфатные и стеклокерамические покрытия
Исследования свойств покрытий
Свойства стеклокерамических покрытий
Заливочные компаунды
Фосфатные, органосиликатные и кремнийорганические заливочные компаунды и герметики
Исследование свойств заливочных компаундов
Свойства алюмосиликатфосфатных компаундов
Слоистые и композиционные пластики
Слоистые пластики на основе асбеста, стеклоткани и слюды
Исследование свойств слоистых пластиков при высоких температурах
Свойства слоистых пластиков на основе алюмофосфатов и стеклоткани или асбеста
Свойства слоистых пластиков на основе полиалюмоорганосилоксана и слюдопластовой бумаги
Свойства слоистых пластиков на основе фосфатов и нитевидных кристаллов
Композиционные пластики
Стекла
Стекла, микалексы и ситаллы
Исследование свойств стекол и материалов на их основе
Свойства новомикалексов
Свойства слюдоситаллов
Керамика из тугоплавких оксидов
Корундовая, периклазовая, бериллиевая, циркониевая керамика
Исследование свойств корундовых керамических материалов
Материалы из тугоплавких безоксидных соединений
Исследование свойств пиролитического нитрида бора при высоких температурах
Изоляция проводов
Изоляция проводов со стекловолокнистой изоляцией
Взаимодействие между проводниковыми и электроизоляционными материалами под воздействием высокой температуры
Исследование свойств изоляции проводов при высоких температурах
Свойства стекловолокнистой изоляции проводов
Системы электрической изоляции высокой нагревостойкости
Системы изоляции высоковольтного оборудования высокой нагревостойкости
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электротехническом оборудовании
Применение изоляции высокой нагревостойкости в генераторах и трансформаторах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электромагнитных насосах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в МГД машинах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в тензорезисторах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электротермическом оборудовании
Заключение, литература

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ НАСОСЫ
Электроизоляционные материалы высокой нагревостойкости использовали в конструкциях электромагнитных насосов (ЭМН), предназначенных для перекачивания жидкометаллических теплоносителей в контурах ядерно-энергетических установок с реакторами на быстрых нейтронах; в промышленных установках, связанных с получением, дозированием и транспортировкой щелочных металлов; в технологических и исследовательских установках, применяемых для осуществления радиационных производственных процессов и материаловедческих работ [102—104].
Применение жаропрочных обмоточных проводов и высоконагревостойких электроизоляционных материалов позволило создать конструкции магнитогидродинамических насосов (МГД-насосов), надежно работающих без искусственного охлаждения при температурах 300—600 °С (табл. 11.2).
Успешно работают в контурах реактора БР-5 (БР-10) ЭМН ДЛИН 3/150 (0,3 МПа, 150 м3/ч), насосы ДЛИН 5/700, ДЛИН 5/850 (в реакторе БОР-60), изготовлен ЭМН на 1200 м3/ч (для исследовательского стенда) [105].

Таблица 11.2. Характеристики индукционных электромагнитных насосов


Тип насоса

Рабо
чее
тело

Температура рабочего тела, °C

Давление,
МПа

Расход,
мЗ/ч

кпд.
%

Масса,
кг

ЦЛИН 3/150-1;-II

Na

450-300

0,25—0,30

150

27-30

500

ДЛИН 4/80-НГ

Na

300

0,42

80

26

585

ЦЛИН 4/326

NaK

400

0,36

326

26

1500

ЦЛИН 5/850

Na

500

0,5

850

48

1700

ЦЛИН 4,5/30-1

Na

300

0,5

30

27

190

ЦЛИН 4,5/30

Na

300

0,45

30

30

180

НА-500

NaK

330

0,23

500

30

4120

HA-I

NaK

310

0,52

34

22

670

ЦЛИН 15/123

Na

350

1,5

123

42

700

НАД 15/10-П

Na

300

1,5

10

28

250

НАВ 15/20-И

Na

300

1,5

20

32

280

НАВ 15/10-Л

Li

300

1,5

10

27

250

НАВ 5/1,54

Na

400

0,5

1,5

- 17

70

НАВ 10/2,32

Li

400

0,74

2,3

12

140

НАВ 8,5/15

NaK

600

0,55

12

95

300

НАВ 15/25,7

К

600

1

25,7

17,5

710

НАВ 6/8

Na

320

0,75

8

26

305

НАВ 6/4

Na

300

0,6

4

16

115

Индукционные насосы изготовляли с плоским, цилиндрическим и винтовым каналами. Они предназначены для работы при температурах до 600 °С, расходах от единиц до сотен кубических метров в час, давлениях до 1,5-2 МПа. Их КПД достигает 30-40%, а плотность - нескольких десятков килограмм на киловатт полезной мощности. Большинство насосов к настоящему времени проработало по 5—10 тыс.ч, а некоторые — до 40 тыс.ч, получив высокую оценку за надежность и простоту эксплуатации. В [104] на основании расчетов КПД индукционных насосов для перекачивания натрия с температурой 400 °С и расходом до 104 м3/ч, а также путем анализа вопросов надежности сделан вывод о возможности создания таких мощных насосов с КПД, превышающих 60%.
Принцип действия индукционных электромагнитных насосов основан на взаимодействии бегущего магнитного поля с токами, наведенными в перекачиваемом металле. Насосы выпускаются как в вертикальном, так и горизонтальном исполнении. Канал насосов герметичен. Регулировка производительности насосов от нуля до номинального значения осуществляется путем изменения напряжения питания. Точность, плавность и скорость регулирования определяются характеристиками пускорегулирующей аппаратуры. Насосы допускают кратковременную перегрузку на 15—20% сверх номинального значения.

По сравнению с механическими насосами для перекачивания жидких металлов описываемые насосы отличаются простотой регулирования, не имеют движущихся частей (подшипников), уплотнений, сальников, и их рабочие тракты полностью герметизированы, что обеспечивает более высокую надежность в работе и простоту в обслуживании. Насосы могут эксплуатироваться в необслуживаемых персоналом боксах.
Высокотемпературный индукционный трехфазный насос с вращающимся магнитным полем и винтовым каналом прошел испытания при различных режимах работы при температуре 500 °С. Электрическая изоляция этого насоса выполнена из материалов, способных длительно работать при температурах 500-600 °С.
Эксплуатация винтовых насосов показала, что они являются надежными циркуляционными агрегатами, требующими минимального эксплуатационного обслуживания. Вытеснив механические насосы центробежного типа, они нашли широкое применение в экспериментальных материаловедческих и теплофизических работах. В отдельных случаях их с успехом использовали в радиоактивных петлях ядерных реакторов. Электромагнитные насосы винтового типа для небольших расходов имеют преимущества перед индукционными насосами других типов.
Разработано несколько типов МГД-насосов (табл. 11.3), рассчитанных на работу при температурах до 800 °С и предназначенных для технологических операций перемешивания и разливки олова и его сплавов, а также для приготовления баббитов и припоев, выкачки металла из ванн горячего лужения и т.д.
Индукционные насосы для свинца и его сплавов прошли длительную проверку, проработав непрерывно по нескольку тысяч часов (табл. 11.4).
Эти насосы применяли для выкачки свинца из рафинировочных котлов, охлаждения футеровки печей жидкометаллическим теплоносителем (сплав свинец — висмут), а также для исследований в металловедении.

Таблица 11.3. Характеристики индукционных МГД-насосов для олова и его сплавов [106]


Характеристика

Плосколи
нейный
ЭНП-14

Цилиндрический погружной ЭНЦП-18

Цилиндрический погружной ЭНЦП-53

Плосколинейный од- ноиндуктор- ный приставной

Рабочая температура, °С

500

450-650

300

800

Подача, м3/ч

5

10

2,1

15

Давление, МПа

0,2

0,08

0,135

0,011

Мощность, кВт

13,9

9

5,8

50

Таблица 11.4. Характеристики индукционных МГД-насосов цилиндрического типа для свинца и его сплавов [106]


Характеристика

ЭНЦ-12

ЭНЦ-31

ЭНЦ46

ЭНЦП-47

Перекачиваемый металл

Свинец

Свинец-

Свинец-

Свинец-

 

 

висмут

висмут

ЦИНК

Рабочая температура, °С

S00

500

400

500

Подача, м3/ч

15,2

3

3-4

3,5

Давление, развиваемое насосом, МПа

0,55

0,63

0,6-0,8

0,73

Мощность, кВт

64

43

40

38,4

Таблица 11.5. Характеристики цилиндрических индукционных насосов


Характеристика

ЭНЦ-29

ЭНЦ-35

Фазное напряжение, В

220

220

Частота питающего тока, Гц

50

50

Давление, развиваемое насосом, МПа Подача, м3/ч

1.1
9

.1,2
10

Активная мощность, кВт

40

52

Расход воды для охлаждения, м3/ч

2

2

Для перекачивания магния и других щелочных металлов и их сплавов разработаны индукционные и кондукционные насосы. Диапазон характеристик таких насосов весьма широк по давлению (0,1—6 МПа) и подаче (от одного до сотен кубических метров в час) [106]. Эти насосы рассчитаны для работы при различных температурах перекачиваемого металла (100-900 °С). Насосы различаются как конструктивно (цилиндрические, плосколинейные, спиральные, герметичные, открытые, погружные), так и по системам питания (постоянное и переменное напряжение, однофазные и многофазные).
В табл. 11.5 приведены основные характеристики цилиндрических индукционных насосов с водяным охлаждением, предназначенных для транспортировки расплавленных металлов в металлургических и энергетических установках. Для создания этих насосов использованы электроизоляционные материалы высокой нагревостойкости. Благодаря этому рабочая температура насоса ЭНЦ-29 достигает 500 °С, а насоса ЭНЦ-35 - 650°С.
В табл. 11.5 приведены характеристики для насоса ЭНЦ-29 по литию, а для насоса ЭНЦ-35 - по калию.
Насосы типа ЭНЦ-29 и ЭНЦ-35 нашли наиболее широкое применение в жидкометаллических контурах, на стендах и в установках для проведения различных научно-исследовательских и экспериментальных работ. Эти насосы успешно эксплуатируются на многих предприятиях в течение нескольких лет, проработав там более 10 тыс.ч. Кроме индукционных насосов для обеспечения небольших напоров и расходов жидкого

металла применяли однофазные кондукционные насосы, удобные для эксплуатации и не требующие специальных источников питания [107]. Кондукционный насос переменного тока со сплошными электродами типа КМН-0,1/0,2 предназначен для перекачки щелочных металлов или их смеси в ректификационной установке на высоту не менее 0,5 м при расходе 0,15 л/с. При изготовлении обмотки, магнитопровода и электровыводов также применены электроизоляционные материалы высокой нагревостойкости, что обеспечивает возможность работы конструкции при температурах до 500 °С без внешнего охлаждения обмоток.
В настоящее время продолжаются исследования, направленные на разработку и применение магнитогидродинамических машин (МГД-машин) в народном хозяйстве по трем направлениям: созданию серий ЭМН потребляемой мощностью до 10 кВт, разработке крупных ЭМН с подачей тысячи—десятки тысяч кубических метров в час для основных контуров атомных электростанций (АЭС) с реакторами на быстрых нейтронах, созданию единичных насосов для конкретных установок. Во всех этих случаях применяют электроизоляционные материалы высокой нагревостойкости. Так, в серии ЭМН, где применяют провод ПОЖ и стеклослюдинитовую изоляцию на кремнийорганическом лаке, установлено, что среднее значение наработки на отказ составило 40-50 тыс.ч при температуре обмотки 300—350 °С. С целью определения возможности использования фторфлогопита в качестве корпусной изоляции исследовали обмотанные секции с размерами, близкими к проектным. Корпусную изоляцию получали непрерывной навивкой фторфлогопитового слюдопласта толщиной 0,3 мм в шесть слоев с последующей запечкой в пресс-форме. При температуре 550 °С значение Unр составляло 13,7-13,8 кВ при номинальном напряжении обмотки 1,5-3 кВ [94]. С использованием такой изоляции изготовлена и испытана двухмодульная сборка плоских насосов, представляющая собой два параллельно соединенных электрически и гидравлически ЭМН с плоскими каналами. Общий расход Оборки - 290 м3/ч, развиваемое давление — 0,4 МПа, напряжение — 600 В, температура обмоток - 511 °С [108]. Проектируется насос на 0,5 МПа, 3500 м3/ч для реактора АЭС. Ряд потенциальных преимуществ ЭМН перед механическими стимулирует возможность их использования в основных контурах АЭС с быстрыми реакторами, где используются механические насосы. Вопрос о создании высокотемпературных индукционных насосов большой подачи (20000 м3/ч и более для одного насоса при давлениях 0,5—0,8 МПа) стал актуальным в последние годы [104, 109].

При его решении в качестве материала магнитопроводов предлагается динамная сталь Э330, работающая при 400-600 °С, в качестве электрической изоляции — фторфлогопит, работающий при 500 °С и напряжения 3-6 кВ [109], - эта изоляция выдержала облучение в контейнерах интегральным потоком 1019-1020 нейтр./см2 без повреждения. Применение ЭМН в ядерной энергетике стало уже традиционным, эти машины начинают внедряться и в другие отрасли промышленности, использующие щелочные и другие легкоплавкие металлы в технологических процессах. Здесь открывается широкое поле деятельности для разработчиков и изготовителей ЭМН.



 
« Высоковольтные выключатели переменного тока   Диспетчерский пункт района распределительных сетей »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.