161
вентиляторов на АЭС выполнены из листовых металлов
различных марок нержавеющих и оцинкованных сталей,
произведенных отечественными компаниями «ВЕЗА» и
«ЛАДА-ФЛЕКТ» [1]. Плотность используемых марок
сталей составляет 7,8
г/см
3
, что является очень низким
показателем на фоне новых технологий. Немецкая
компания «ZIEHL-ABEGG», продукция которой занимает
лидирующие позиции на мировом рынке, использует в
производстве армированное стекловолокно и другие
композитные материалы, которые имеют низкую
плотность и более высокую прочность, чем у стали [2].
К материалам ВС предъявляются высокие требования,
такие как: коррозионная стойкость, устойчивость к
длительной работе во влажной среде, к изменениям
температуры, к избыточному статическому давлению,
динамическому воздействию потока среды при заданных
режимах работы. К материалам вентиляторов для
атомных станций (ВАС) предъявляются дополнительные
требования:
устойчивость
к
применяемым
дезактивирующим
растворам
и
ионизирующему
излучению (материалы не должны разрушаться или терять
стойкость при воздействии ионизирующего излучения в
пределах дозы, определяемой АЭС). В некоторых
помещениях зданий АЭС ВС должны быть во
взрывозащищенном исполнении.
С учетом перечисленных требований в таблице 1
представлены все перспективные материалы (в сравнении
с характеристиками стали), которые могут быть
использованы (и доступны на российском рынке) при
производстве рабочих колес ВАС.
Таблица I. Х
АРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Перспективный
материал (тип волокна)
Прочность при
растяжении, М
Па
Модуль упругости
при растяжении,
ГПа
Плотность,
г/см
3
Удлинение при разрыве, %
Углеродное
3500–5000
200–280
1,8
1,4–2,0
Стеклянное (E-стекло)
2500–3800
70–75
2,6
2,5–2,7
Стеклянное (S-стекло)
4000–4500
80–90
2,5
5,0–5,3
Базальтовое
3000–4800
90–110
2,7
3,0
Стальное углеродистое
1200–2800
200
7,8
3,5
Стальное нержавеющее
800–2000
190
7,8
3,0
Для достижения наилучших результатов исследования
в дальнейших расчетах выбран материал с самой низкой
плотностью из доступных – карбон (углеродное волокно)
производства компании «ЮМАТЕКС» [3]. Плотность
карбона в 4,3 раза меньше плотности стали.
Вычисленная суммарная установленная мощность (на
основе имеющихся инструкций по эксплуатации
установленных ВС) всех ЭД задействованных в
промышленных ВС на Белорусской АЭС равна 18,4 МВт
(8,9 МВт на каждом энергоблоке из двух и 0,6 МВт в
зданиях
на
общестанционной
территории).
Т.к.
зависимость между массой рабочего колеса и подходящим
ЭД прямопропорциональная, достаточно разделить всю
установленную мощность ЭД на 4,3. Возможная
суммарная установленная мощность ЭД в промышленных
ВС при использовании вентиляторов из карбона
вычисляется по формуле:
( )
18, 4
4, 25,
7,8
1,8
=
= =
ЭД
ЭД К
Ст
К
S
S
ρ
ρ
ЭД
S
– суммарная установленная мощность ЭД;
Ст
ρ
– плотность стали;
К
ρ
– плотность карбона.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что
применение вентиляторов из карбона могло бы снизить
установленную мощность нагрузок собственных нужд
(СН) на Белорусской АЭС на 14 МВт.
III.
З
АКЛЮЧЕНИЕ
Конечно, композитные изделия дороже изделий из
стали, поэтому данная технология пока не получила
распространение на российском рынке. Однако, кроме
возможности совмещения с ЭД меньшей мощности,
вентиляторы из карбона имеют ряд неочевидных
преимуществ: применение кабелей меньшего сечения для
питания ЭД, уменьшение трудозатрат и времени на
установку
комплектующих
ВС,
экономия
на
транспортировке всего перечисленного.
Так же на АЭС установлено большое кол-во насосов,
рабочие
механизмы
которых
контактируют
с
технологическими
жидкостями.
При
изучении
возможности
совмещения
композитов
с
технологическими средами, можно применить данную
идею и в отношении насосов. В таком случае мощность
нагрузок СН снизиться настолько, что появится
возможность применить ТСН меньшей номинальной
мощности, поэтому данное направление исследований
имеет теоретическую и практическую значимость.
Список литературы
[1]
– Электронный ресурс произвоителя
вентиляционного оборудования (дата обращения: 08.09.2021).
[2]
Окольникова Г.Э., Бронников Д.А., Щедрин Н.И. Использование
углеродного волокна в конструкциях ветровых электростанций //
Системные технологии. 2018. №2 (27).
[3]
–
Электронный
ресурс
произвоителя
углеродного волокна и изделий на его основе (дата обращения:
08.09.2021).
