淺談小轉(zhuǎn)矩多回轉(zhuǎn)核級閥門電動(dòng)裝置的研制

1、概述

   在田灣核電站的核島和常規(guī)島上安裝的26161、26524型截止閥配有進(jìn)口的2-om-21/22型小轉(zhuǎn)矩核級閥門電動(dòng)裝置。該裝置是小口徑電動(dòng)閥門的重要組成部分,用以控制核級閥門的開啟和關(guān)閉,能對閥門實(shí)行現(xiàn)場操作和遠(yuǎn)距離控制,特別適用于核電站中不宜于直接操作的環(huán)境。本著經(jīng)濟(jì)、及時(shí)、方便、靈活以及進(jìn)一步提高電動(dòng)裝置控制功能可靠性的原則,按1e級k2 類要求進(jìn)行了輸出轉(zhuǎn)矩≤50n·m 的sdzh小轉(zhuǎn)矩多回轉(zhuǎn)核級閥門電動(dòng)裝置(簡稱核級電裝)的研制,用于逐步替代進(jìn)口核級電裝。

 2、主要技術(shù)參數(shù)

 電源: 380vac ±10% , 50hz

 電機(jī)工作制式: s2,15min

 防護(hù)等級: ip67

 環(huán)境條件:環(huán)境溫度- 20～60℃

 相對濕度< 95% (常溫常壓下)

 重復(fù)精度:轉(zhuǎn)矩≤ ±8%,行程≤ ±5°

 控制裝置:力矩開關(guān)(一常開、一常閉)

 行程開關(guān)(兩常開、兩常閉)

 核安全等級: k2/k3

 總質(zhì)量: ≤20kg

 控制轉(zhuǎn)矩: 5～15n·m、10～30n·m、20～50n·m

 輸出轉(zhuǎn)速: 10 r/min

 輸出軸zui大轉(zhuǎn)圈數(shù): 10 r /min

 電機(jī)額定電流: ≤0.4a

 與閥門接口:與進(jìn)口裝置相同

 3、類型

   核級電裝按安裝位置和功能要求分為3類。①k1類———安裝在核反應(yīng)堆安全殼以內(nèi),在正常環(huán)境條件下和在sl2(安全停堆地震動(dòng))載荷下以及在事故期間或事故之后仍能夠執(zhí)行規(guī)定的功能。②k2類———安裝在核反應(yīng)堆安全殼以內(nèi),在正常環(huán)境條件下和在sl2(安全停堆地震動(dòng))載荷下仍能執(zhí)行其規(guī)定的功能。③k3類———安裝在核反應(yīng)堆安全殼以外,在正常環(huán)境條件下和在sl2(安全停堆地震動(dòng))載荷下仍能執(zhí)行規(guī)定的功能。

   根據(jù)進(jìn)口閥門電動(dòng)裝置的安裝位置和運(yùn)行工況,核級電裝按適用于k2/k3核安全類別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

 4、工況條件

   根據(jù)ej/t1022111-96及ej/t531-2001的要求,核級電裝(k2類)的工作環(huán)境見表1、表2和表3。

 表1 正常使用環(huán)境條件

表2 特殊使用環(huán)境條件

表3 事故工況使用環(huán)境條件

 5、閥門工作原理

   核級電裝由閥用電機(jī)、主減速機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等組成 。閥用電機(jī)選用三相異步電動(dòng)機(jī)。減速器機(jī)構(gòu)由一對正齒輪和一個(gè)正號nn型漸開線行星齒輪減速機(jī)構(gòu)組成。控制機(jī)構(gòu)由行程控制機(jī)構(gòu)(采用計(jì)數(shù)器控制) 、轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)(控制轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩可現(xiàn)場調(diào)整)和開度指示機(jī)構(gòu)組成,用以控制閥門的開啟和關(guān)閉及閥位指示。閥用電機(jī)輸出的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力經(jīng)正齒輪e、f減速后輸入偏心轉(zhuǎn)臂,再經(jīng)過nn型漸開線行星齒輪減速機(jī)構(gòu)減速增矩后,zui終由內(nèi)齒輸出軸輸出。

 6、特性

 (1) 材料

   核級電裝的殼體由球墨鑄鐵制成,以增加其抗震性。另外, 除殼體內(nèi)的部分非重要零件外, 其他零件材料禁止使用鋁、鋅及它們的合金。該裝置所使用的非金屬材料(絕緣材料、潤滑脂(油) 、密封件和涂漆等) 要滿足相應(yīng)k2類核級產(chǎn)品輻射和熱老化等鑒定試驗(yàn)的相關(guān)要求。

 (2) 操作

    核級電裝的固有頻率應(yīng)≥33hz,在經(jīng)受運(yùn)行基準(zhǔn)地震(obe) 期間和之后要保證其可操作性。并能在(0.9 ～1.06) ×380v 電壓波動(dòng)及49.5 ～50.5hz 頻率波動(dòng)范圍內(nèi)連續(xù)運(yùn)行,而且在異常工況( 0.85～1.10) ×380v 電壓及47～51hz頻率波動(dòng)下能操作。

 (3) 防護(hù)

   由于核島內(nèi)的電裝有沾染放射線塵埃的危險(xiǎn), 為了能及時(shí)方便地去除污染物, 需要用清水沖洗。另外為保證電裝不對周圍環(huán)境造成影響(如漏油等) , 在設(shè)計(jì)中, 一般按gb 4208的要求確定電動(dòng)裝置的外殼防護(hù)等級, 以不低于ip67為宜。

 (4) 壽命

 核級電裝設(shè)計(jì)壽命為40年, 并要求能承受20000次連續(xù)操作壽命試驗(yàn)。

 7、樣機(jī)鑒定試驗(yàn)

    鑒定試驗(yàn)的目的是考核樣機(jī)的40年設(shè)計(jì)使用壽命、整機(jī)承受外壓的能力、并通過振動(dòng)老化和抗地震試驗(yàn)測定樣機(jī)的自振頻率、振型、阻尼等參數(shù), 考核設(shè)備的剛度、強(qiáng)度和位移, 同時(shí)了解電動(dòng)裝置的薄弱部位在地震載荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)和控制電路電流的連續(xù)性, 驗(yàn)證電動(dòng)裝置在地震載荷作用下能否正常工作, 保持其完整性和可運(yùn)行性, 以履行其安全功能。

    核級電裝樣機(jī)按k2類電動(dòng)裝置要求進(jìn)行了熱老化、輻照老化、機(jī)械老化、振動(dòng)老化、承壓試驗(yàn)、抗震試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)等型式試驗(yàn), 并對型式試驗(yàn)樣機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、行程和轉(zhuǎn)矩重復(fù)精度、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、電機(jī)電流及手動(dòng)操作等基本性能進(jìn)行了復(fù)核檢測, 其各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)均符合相關(guān)要求。

 8、結(jié)語

    核級電裝的轉(zhuǎn)矩和行程控制可靠, 結(jié)構(gòu)緊湊,體積小, 質(zhì)量輕, 操作與維護(hù)簡單, 可替代進(jìn)口的2-om-21/22型電動(dòng)裝置。該裝置在田灣核電站的核島內(nèi)和核島外安裝運(yùn)行情況良好。