淺談小轉矩多回轉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島上安裝的26161、26524型截止閥配有進口的2-om-21/22型小轉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閉,能對閥門實行現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境。本著經濟、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矩≤50n·m 的sdzh小轉矩多回轉核級閥門電動裝置(簡稱核級電裝)的研制,用于逐步替代進口核級電裝。

 2、主要技術參數

 電源: 380vac ±10% , 50hz

 電機工作制式: s2,15min

 防護等級: ip67

 環境條件:環境溫度- 20～60℃

 相對濕度< 95% (常溫常壓下)

 重復精度:轉矩≤ ±8%,行程≤ ±5°

 控制裝置:力矩開關(一常開、一常閉)

 行程開關(兩常開、兩常閉)

 核安全等級: k2/k3

 總質量: ≤20kg

 控制轉矩: 5～15n·m、10～30n·m、20～50n·m

 輸出轉速: 10 r/min

 輸出軸zui大轉圈數: 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———安裝在核反應堆安全殼以內,在正常環境條件下和在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行規定的功能。②k2類———安裝在核反應堆安全殼以內,在正常環境條件下和在sl2(安全停堆地震動)載荷下仍能執行其規定的功能。③k3類———安裝在核反應堆安全殼以外,在正常環境條件下和在sl2(安全停堆地震動)載荷下仍能執行規定的功能。

   根據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核安全類別進行設計。

 4、工況條件

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

 表1 正常使用環境條件

表2 特殊使用環境條件

表3 事故工況使用環境條件

 5、閥門工作原理

   核級電裝由閥用電機、主減速機構、控制機構、手動操作機構等組成 。閥用電機選用三相異步電動機。減速器機構由一對正齒輪和一個正號nn型漸開線行星齒輪減速機構組成。控制機構由行程控制機構(采用計數器控制) 、轉矩控制機構(控制轉矩范圍內轉矩可現場調整)和開度指示機構組成,用以控制閥門的開啟和關閉及閥位指示。閥用電機輸出的運動和動力經正齒輪e、f減速后輸入偏心轉臂,再經過nn型漸開線行星齒輪減速機構減速增矩后,zui終由內齒輸出軸輸出。

 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k2類核級產品輻射和熱老化等鑒定試驗的相關要求。

 (2) 操作

    核級電裝的固有頻率應≥33hz,在經受運行基準地震(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 頻率波動范圍內連續運行,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境造成影響(如漏油等) , 在設計中, 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

 核級電裝設計壽命為40年, 并要求能承受20000次連續操作壽命試驗。

 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, 考核設備的剛度、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和控制電路電流的連續性, 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矩、行程和轉矩重復精度、堵轉轉矩、電機電流及手動操作等基本性能進行了復核檢測, 其各項檢測數據均符合相關要求。

 8、結語

    核級電裝的轉矩和行程控制可靠, 結構緊湊,體積小, 質量輕, 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和核島外安裝運行情況良好。