Аналіз ресурсу реакторів

Довготривалий нормальний час роботи реактора при номінальному навантаженні є терміном служби реактора. Термін служби реактора визначається матеріалом. Для виготовлення реакторів використовуються два основних типи матеріалів: металеві та ізоляційні матеріали. Металеві матеріали стійкі до високих температур, тоді як ізоляційні матеріали поступово втрачають свої первинні механічні та ізоляційні властивості під впливом високих температур, електричних полів і магнітних полів, наприклад, стають крихкими, знижують механічну міцність і електричний пробій. Цей поступовий процес є старінням ізоляційних матеріалів. Чим вища температура, тим швидше слабшають механічні та ізоляційні властивості ізоляційного матеріалу; Чим вище вологість теплоізоляційних матеріалів, тим швидше вони старіють. Ізоляційний матеріал в реакторі повинен витримувати навантаження, створювані роботою реактора, і вплив навколишнього середовища. Загальна величина, сила і тривалість цих навантажень визначають термін служби ізоляційного матеріалу.
Ці навантаження включають термічні, механічні та електричні властивості, а також температуру, хімічне забруднення, пил і різноманітне випромінювання з навколишнього середовища. Через термічні ефекти можуть відбуватися хімічні зміни, такі як розрив ланцюга, реакції розділення та реакції зшивання в молекулярній структурі ізоляційних матеріалів; З іншого боку, пошкодження механічного стиснення виникає через значну різницю в коефіцієнтах теплового розширення між металевими проводами та сусідніми ізоляційними матеріалами.
Механічні навантаження, викликані змінним магнітним полем, що створюється під час роботи реактора, включають тиск, напругу, розтягування, вібрацію тощо. Коли механічна напруга перевищує критичне значення, ізоляційний матеріал руйнується. Найбільш істотними факторами, які можуть пошкодити реактор в навколишньому середовищі, є висока температура і вологість; Далі – сильне освітлення, пил, дрібний пісок, дим тощо; Крім того, існує вплив таких організмів, як цвіль і бактерії, а також вторгнення деяких тварин, таких як терміти. Особливо за зовнішніх умов ультрафіолетове випромінювання може прискорити старіння органічних полімерних ізоляційних матеріалів.
Коли реактор працює, на його термін служби впливають різні навантаження та середовища, згадані вище, серед яких найбільший вплив мають теплове навантаження та середовище. Тому що при збереженні достатніх механічних і електричних характеристик підвищення температури термостабільності обмотки реактора вважається одним з найважливіших його показників роботи. Таким чином, межі підвищення робочої температури для реакторів, у яких використовуються ізоляційні матеріали з різними рівнями термостійкості, визначені в IEC та відповідних національних стандартах, як показано в таблиці. При високому підвищенні температури інтенсивність теплового потоку під час роботи реактора зростає і має тенденцію до нерівномірності, а також збільшується різниця між його середньою температурою і температурою найгарячішої точки.
Коли реактор працює, його обмотка служить як теплоносієм, так і джерелом тепла, а його температура, як правило, має певну криву розподілу в просторі. Таким чином, існує різниця між підвищенням температури найгарячішої точки та підвищенням середньої температури. Межа підвищення температури обмотки реактора заснована на підвищенні температури її найгарячішої точки, а середнє підвищення температури є важливим показником для оцінки раціональності та економічної ефективності конструкції. Існує певна закономірність між підвищенням середньої температури та підвищенням температури найгарячішої точки. Термічний термін служби та пошкодження ізоляції ізоляції обмотки реактора визначаються підвищенням температури найгарячішої точки обмотки. Вона не визначається середнім підвищенням температури. Термін служби реакторів із сухою повітряною активною зоною розраховується на основі закону життя Монцінжея. У наведеній вище формулі Т - термін служби ізоляційного матеріалу; A – константа (визначається на основі рівня термостійкості ізоляційного матеріалу, який використовується в реакторі); θ є константою, приблизно 0.88; θ – фактична робоча температура ізоляційного матеріалу. Для напівлогарифма θ=f (lnT) закону Монтешингера про час життя виходить пряма лінія, що містить постійну спрямованості (-1/), як показано на малюнку. Це функціональна залежність між терміном служби обмотки (рівні термостійкості обмотки A, B і H) і робочою температурою обмотки.
Кожен ізоляційний матеріал має фіксоване значення зміни температури. Протягом певного статистичного періоду, якщо температура найгарячішої точки обмотки реактора нижча за максимально допустиму температуру використовуваного ізоляційного матеріалу, ізоляційний матеріал буде повільно старіти, а термін його служби буде подовжений. Навпаки, старіння ізоляції прискорюється, а термін служби скорочується. Протягом усього терміну служби реактора продовження або скорочення терміну служби ізоляції є компенсацією за термін служби. Величина зміни температури, яка зменшує термін служби кожного ізоляційного матеріалу вдвічі або вдвічі, є фіксованою та незмінною. Значення зміни температури становить 8 градусів для класу A, 8-10 градусів для класу B і 12 градусів для класу H. Завдяки Δ θ=8 градусам рівня A. Таким чином, довічний закон Монтессорі також відомий як закон 8 ступеня, а H-клас зазвичай називають законом 12 ступеня.
Таким чином, кожен ізоляційний матеріал має власну максимальну температуру ізоляції. Коли температура найгарячішої точки обмотки реактора перевищує абсолютний максимум температури, ізоляційний матеріал швидко карбонізується та втрачає свої ізоляційні та механічні властивості. Тому, якщо реактор часто працює під перевантаженням, необхідно проконсультуватися з виробником під час замовлення та розглянути робочий стан частого перевантаження під час проектування, щоб забезпечити необхідний термін експлуатації реактора.