Les vibrations du réacteur provoquent-elles des fissures structurelles ?

—Double renforcement avec supports sismiques et encapsulation en résine époxy

Dans les systèmes électriques, les convertisseurs de fréquence industriels et les centrales d'énergie renouvelable, les fissures structurelles causées par les vibrations des réacteurs constituent un défi majeur pour les ingénieurs du monde entier. Selon une étude IEEE 693-2018, l'accélération des vibrations pendant le fonctionnement des réacteurs peut dépasser 2.5 g, entraînant une réduction de 60 à 80 % de la durée de vie des soudures en fatigue au fil du temps. Cet article analyse les principes de renforcement synergétique des supports sismiques et de l'encapsulation en résine époxy, conformément aux normes internationales telles que l'ASCE/SEI 7-22 et la CEI 60076-6, et fournit des données d'ingénierie validées à l'échelle mondiale.

1. Mécanisme d'endommagement et quantification des risques liés aux vibrations des réacteurs

● Sources de vibrations et voies de transmission d'énergie

(1)Génération de force de pulsation électromagnétique : 

Lorsqu'il est sous tension,       Le courant alternatif (50/60 Hz) dans les enroulements du réacteur génère un champ magnétique alternatif (densité de flux magnétique B = 1.2–1.8 T) au niveau de l'entrefer du noyau. D'après la formule de la force de Lorentz.Des forces électromagnétiques périodiques apparaissent entre les enroulements adjacents. Par exemple, un courant de 1000 1200 A crée une force de 100 120 N/m par conducteur à une fréquence deux fois supérieure à celle du réseau (XNUMX/XNUMX Hz). Cette force pulsatoire à haute fréquence transmet des vibrations mécaniques aux structures porteuses.

(2)Amplification de résonance mécanique :

Les réacteurs ont généralement des fréquences propres de 5 à 30 Hz (en fonction de la rigidité et de la distribution de masse). Lorsque les harmoniques de force électromagnétique (par exemple, 100 Hz) s'alignent sur les fréquences propres, une résonance se produit. Par exemple, une fréquence propre de 25 Hz amplifie sa 4e harmonique (100 Hz) de 3 à 5 fois (norme ISO 10816-3). Les données de terrain montrent que l'accélération des vibrations peut passer de 1.2 g à 4.5 g pendant la résonance, dépassant ainsi les limites d'élasticité des soudures.

(3)Données du cas :

● Effets cumulatifs de la fissuration structurelle

(1)Initiation de microfissures : Lorsque la contrainte vibratoire dépasse les limites de fatigue du matériau (par exemple, ± 120 MPa pour l'acier Q235), le glissement du treillis métallique forme des microfissures (0.05 à 0.1 mm). À une accélération de 2.5 g, la contrainte de soudure atteint 180 MPa, dépassant largement la limite de fatigue du Q235, provoquant une propagation de fissure de 0.02 mm par 10⁶ cycles.

  (2)Propagation des fissures de fatigue :Selon la loi de Paris :

      Définitions des variables :

 est le facteur d'intensité de contrainte (MPa√m). Lorsque , les taux de croissance des fissures augmentent de 0.01 mm/kh à 0.3 mm/kh.

Quantification des risques :

2. Supports sismiques : solution rigide pour supprimer la transmission des vibrations

● Conception mécanique et sélection des matériaux

     (1)Mécanique des fermes triangulaires : 

En utilisant des contreventements diagonaux de 30° à 45° (conformément à la norme ASCE 7-22, section 13.3.1), l'énergie vibratoire horizontale se transforme en traction/compression axiale. Par exemple, une force horizontale de 10 kN génère des forces axiales dans les contreventements, réparties via de l'acier à haute résistance (acier inoxydable 316L ≥ 515 MPa) pour éviter la concentration des contraintes.

(2)Comparaison des performances des matériaux :

Validation: Les supports 316L du métro de Tokyo ont réduit les vibrations du réacteur de 2.8 g à 0.9 g, prolongeant ainsi la durée de vie des soudures de 3 à 15 ans.

● Normes d'installation et réglage dynamique

(1)Précharge et pression de contact :

Pour les boulons d'ancrage M20 (grade 8.8), appliquez un couple de 120 à 150 N·m (DIN 6914), générant une précharge de 37.5 kN pour garantir une pression de contact > 50 MPa et éviter le frottement.

(2)Conception d'évitement de fréquence :

Ajustez la rigidité du support via ANSYS FEA pour décaler les fréquences naturelles de ± 15 % par rapport aux vibrations du réacteur.

Exemple :

·Fréquence du réacteur : 25 Hz

·Fréquence du support : 28.75 Hz (+15 %) 

La transmissibilité des vibrations passe de 5.2 à 1.3 (ISO 10816-3 Classe B).

3. Encapsulation en résine époxy : barrière viscoélastique contre les micro-vibrations

● Remplissage des vides et renforcement des interfaces : 

L'époxy à faible viscosité (< 500 mPa·s) pénètre les microfissures de 0.05 mm sous vide, formant une couche de résistance à la traction ≥ 30 MPa. Après encapsulation, le taux de croissance des fissures chute de 0.8 mm/an à 0.02 mm/an.

● Amélioration de l'amortissement : 

L'ajout de 20 à 30 % de caoutchouc de silicone (particules de 5 à 10 µm) augmente le facteur de perte (tanδ) de 0.01 à 0.15 (ASTM E756), absorbant 40 % d'énergie en plus. Résultats :

Amplitude : 0.8 mm → 0.15 mm

Augmentation de la température locale : 65 K → 47 K

● Comparaison des processus :

● Étude de cas:Un parc éolien allemand a réduit sa consommation annuelle coûts de maintenance du réacteur à partir de 25 XNUMX $ à 4 45 $ grâce à l'encapsulation époxy, soit une économie de 10 % sur XNUMX ans.

En résumé

Le double renforcement des supports sismiques et l'encapsulation en résine époxy, certifiés ASCE 7-22 et CEI 60076-6, ont été déployés dans 23 pays pour des projets de transport ferroviaire et d'énergies renouvelables (rapport Siemens 2023). Pour des solutions personnalisées, contactez notre équipe technique internationale pour des services de simulation, de conception et d'installation des vibrations.

Contactez-Nous

LuShan, HNE.1975, est un fabricant professionnel chinois spécialisé dans les transformateurs de puissance et les réacteurs pour50+ années. Les produits phares sont transformateur monophasé, triphasé seul transformateurs, transformateur électrique,transformateur de distribution, transformateur abaisseur et élévateur, transformateur basse tension, transformateur haute tension, transformateur de contrôle, transformateur toroïdal, transformateur à noyau R ;Inductances CC, réacteurs CA, réacteurs filtrants, réacteurs de ligne et de charge, selfs, réacteurs filtrants et produits intermédiaires à haute fréquence.

Notre pouvoir Les transformateurs et les réacteurs sont largement utilisés dans 10 domaines d'application : transport rapide, engins de chantier, énergie renouvelable, fabrication intelligente, équipement médical, prévention des explosions dans les mines de charbon, système d'excitation, frittage sous vide (four), climatisation centrale.

En savoir plus sur le transformateur de puissance et le réacteur :www.lstransformer.com.

Si vous souhaitez obtenir des solutions personnalisées pour les transformateurs ou les réacteurs, veuillez nous contacter.

WhatsApp:+86 17267488565
Courriel :vente@hnlsdz.com