淺談小轉(zhuǎn)矩多回轉(zhuǎn)核級閥門電動裝置的研制

1、概述

   在田灣核電站的核島和常規(guī)島上安裝的26161、26524型截止閥配有進口的2-om-21/22型小轉(zhuǎn)矩核級閥門電動裝置。該裝置是小口徑電動閥門的重要組成部分,用以控制核級閥門的開啟和關(guān)閉,能對閥門實行現(xiàn)場操作和遠距離控制,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、及時、方便、靈活以及進一步提高電動裝置控制功能可靠性的原則,按1e級k2 類要求進行了輸出轉(zhuǎn)矩≤50n·m 的sdzh小轉(zhuǎn)矩多回轉(zhuǎn)核級閥門電動裝置(簡稱核級電裝)的研制,用于逐步替代進口核級電裝。

 2、主要技術(shù)參數(shù)

 電源: 380vac ±10% , 50hz

 電機工作制式: s2,15min

 防護等級: 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

 電機額定電流: ≤0.4a

 與閥門接口:與進口裝置相同

 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)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)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)載荷下仍能執(zhí)行規(guī)定的功能。

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

 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、主減速機構(gòu)、控制機構(gòu)、手動操作機構(gòu)等組成 。閥用電機選用三相異步電動機。減速器機構(gòu)由一對正齒輪和一個正號nn型漸開線行星齒輪減速機構(gòu)組成。控制機構(gòu)由行程控制機構(gòu)(采用計數(shù)器控制) 、轉(zhuǎn)矩控制機構(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。閥用電機輸出的運動和動力經(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)受運行基準地震(obe) 期間和之后要保證其可操作性。并能在(0.9 ～1.06) ×380v 電壓波動及49.5 ～50.5hz 頻率波動范圍內(nèi)連續(xù)運行,而且在異常工況( 0.85～1.10) ×380v 電壓及47～51hz頻率波動下能操作。

 (3) 防護

   由于核島內(nèi)的電裝有沾染放射線塵埃的危險, 為了能及時方便地去除污染物, 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)計中, 一般按gb 4208的要求確定電動裝置的外殼防護等級, 以不低于ip67為宜。

 (4) 壽命

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

 7、樣機鑒定試驗

    鑒定試驗的目的是考核樣機的40年設(shè)計使用壽命、整機承受外壓的能力、并通過振動老化和抗地震試驗測定樣機的自振頻率、振型、阻尼等參數(shù), 考核設(shè)備的剛度、強度和位移, 同時了解電動裝置的薄弱部位在地震載荷作用下的動力響應(yīng)和控制電路電流的連續(xù)性, 驗證電動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行性, 以履行其安全功能。

    核級電裝樣機按k2類電動裝置要求進行了熱老化、輻照老化、機械老化、振動老化、承壓試驗、抗震試驗、壽命試驗等型式試驗, 并對型式試驗樣機的輸出轉(zhuǎn)矩、行程和轉(zhuǎn)矩重復(fù)精度、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、電機電流及手動操作等基本性能進行了復(fù)核檢測, 其各項檢測數(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, 操作與維護簡單, 可替代進口的2-om-21/22型電動裝置。該裝置在田灣核電站的核島內(nèi)和核島外安裝運行情況良好。