為了延長罐裝電動機的使用壽命，并在履行安全功能的同時改善電氣和熱性能，已開展了針對核能鑒定，電熱建模和測試的多學科研究。

圖像-圖1：多級屏蔽電動泵(來源：Rutschi設計)

在最近的幾年中，我們看到了核電廠的運行壽命增加了。例如，在法國，我們的使用壽命從最初的40年提高到60年之一。使用壽命的增加對核電廠中運行的所有組件的使用壽命產生影響。我們對離心泵的使用壽命分析特別是屏蔽電動泵技術感興趣。

除了延長使用壽命外，大多數歐洲標準還要求當今制造的電動機具有更高的效率，同時還必須具備安全功能。因此，要遵守這些限制條件，就需要采取多學科的方法，既要考慮固定式電機使用壽命的增加，又要兼顧其電氣和熱性能。

屏蔽電動機技術(圖1)主要用于輔助電路和次級電路，但也很少用于一次電路。屏蔽泵是一個緊湊的單元，集成了液壓部分和帶有公共軸的感應電機。電動機的特點是，將兩個稱為“罐”的非磁性圓柱管插入間隙中，以將轉子與定子繞組隔離。泵送的流體流經間隙以冷卻電動機并潤滑流體動力軸承。

多學科方法

屏蔽電機是一種零泄漏技術。雙重屏障增強了安全性，雙重屏障主要由定子罐和電機外殼形成。在核電廠中進行部署需要使用能夠承受一定劑量輻射的材料。因此，核電機的鑒定是分析該技術性能的第一步。

除輻射和地震方面的考慮外，資格鑒定程序還可以通過基于阿倫尼烏斯定律的加速熱老化測試來確定非金屬部件(特別是電機的絕緣系統)的使用壽命。通過這些老化測試，可以根據定子承受的溫度來確定電動機絕緣系統的壽命。

阿倫尼烏斯定律方程：

Lf：比反應速率

D：頻率因子

E：反應的活化能T：溫度，單位：°K

Rgas：氣體常數= 8.314 JK-1mol-1

確定電動機中溫度分布的有效方法是使用基于模型的設計方法，將電動機的電氣和熱部件組合在一起，以確定電動機的特性和性能。

由于“多物理場”模型使用不同的物理參數，因此需要進行校準，因此需要建立儀器化的測試平臺來一方面驗證模型，另一方面通過實驗來測量參數的變化。

上面提到的各個要點一直是工作的主題，使我們能夠進行預測性維護并改善罐裝電機的電氣和熱特性，同時又能保證泵的安全性。

屏蔽電機的資格

鑒定可以分為三個部分：抗輻射性;抗輻射性。抗震性 和老齡化。

所有非金屬部件均具有抗輻照和抗老化的資格。對于電機絕緣系統，核標準允許對稱為“ motorettes”的減少繞組進行這些測試的可能性，以證明組件的一致性。

這些減少的繞組必須使用相同的材??料，并且應該經過與定子相同的制造過程。

絕緣系統的壽命是根據阿倫尼烏斯定律[1]通過線性回歸確定的。在我們的研究中，我們對45臺小摩托車進行了測試，以評估輻射對絕緣系統的影響，并確定在給定的工作條件下其壽命。

確定電氣和熱性能的基于模型的設計

開發的模型包含兩個相互交互的子模型：一個電氣模型;一個電氣模型;一個電氣模型。和一個熱的。電氣子模型使我們能夠確定用戶感興趣的電氣特性，而熱子模型則使我們能夠了解罐裝電動機不同組件中的溫度分布。

該模型將幾何數據，材料的物理特性以及電動機的工作點作為輸入。

對于熱子模型，考慮環境溫度和再循環流體溫度以及再循環流速。

儀器測試臺

為了驗證開發的電氣模型和熱模型，設計了不同的罐裝電動機原型，并在定子線圈頭，槽中，電動機外殼和后軸承上配備了溫度傳感器，以便繪制溫度分布圖。

還設計了一個儀器化的測試臺。它由要測試的電動機，一個裝有用于冷卻電動機并潤滑軸承的介質的箱，溫度傳感器，壓力表，流量計，閥和再循環泵組成，如圖2所示。

圖像-圖2：用于電氣和熱性能分析的儀器化的測試臺和儀器化的固定式電動機(來源：Rutschi design)

給用戶帶來的好處

這里概述的多學科研究的好處包括：與設計階段更好地協調罐裝電動泵的實現，以及對設計階段活動的更好響應;更好地滿足客戶需求;為預防性維護要求制定清晰的愿景;并延長泵的使用壽命。