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浅谈小转矩多回转核级阀门电动装置的研制
1、概述
在田湾核电站的核岛和常规岛上安装的26161、26524型截止阀配有进口的2-om-21/22型小转矩核级阀门电动装置。该装置是小口径电动阀门的重要组成部分,用以控制核级阀门的开启和关闭,能对阀门实行现场操作和远距离控制,特别适用于核电站中不宜于直接操作的环境。本着经济、及时、方便、灵活以及进一步提高电动装置控制功能可靠性的原则,按1e级k2 类要求进行了输出转矩≤50n·m 的sdzh小转矩多回转核级阀门电动装置(简称核级电装)的研制,用于逐步替代进口核级电装。
2、主要技术参数
电源: 380vac ±10% , 50hz
电机工作制式: s2,15min
防护等级: ip67
环境条件:环境温度- 20～60℃
相对湿度< 95% (常温常压下)
重复精度:转矩≤ ±8%,行程≤ ±5°
控制装置:力矩开关(一常开、一常闭)
行程开关(两常开、两常闭)
核安全等级: k2/k3
总质量: ≤20kg
控制转矩: 5～15n·m、10～30n·m、20～50n·m
输出转速: 10 r/min
输出轴zui大转圈数: 10 r /min
电机额定电流: ≤0.4a
与阀门接口:与进口装置相同
3、类型
核级电装按安装位置和功能要求分为3类。①k1类———安装在核反应堆安全壳以内,在正常环境条件下和在sl2(安全停堆地震动)载荷下以及在事故期间或事故之后仍能够执行规定的功能。②k2类———安装在核反应堆安全壳以内,在正常环境条件下和在sl2(安全停堆地震动)载荷下仍能执行其规定的功能。③k3类———安装在核反应堆安全壳以外,在正常环境条件下和在sl2(安全停堆地震动)载荷下仍能执行规定的功能。
根据进口阀门电动装置的安装位置和运行工况,核级电装按适用于k2/k3核安全类别进行设计。
4、工况条件
根据ej/t1022111-96及ej/t531-2001的要求,核级电装(k2类)的工作环境见表1、表2和表3。
表1 正常使用环境条件
表2 特殊使用环境条件
表3 事故工况使用环境条件
5、阀门工作原理
核级电装由阀用电机、主减速机构、控制机构、手动操作机构等组成 。阀用电机选用三相异步电动机。减速器机构由一对正齿轮和一个正号nn型渐开线行星齿轮减速机构组成。控制机构由行程控制机构(采用计数器控制) 、转矩控制机构(控制转矩范围内转矩可现场调整)和开度指示机构组成,用以控制阀门的开启和关闭及阀位指示。阀用电机输出的运动和动力经正齿轮e、f减速后输入偏心转臂,再经过nn型渐开线行星齿轮减速机构减速增矩后,zui终由内齿输出轴输出。
6、特性
(1) 材料
核级电装的壳体由球墨铸铁制成,以增加其抗震性。另外, 除壳体内的部分非重要零件外, 其他零件材料禁止使用铝、锌及它们的合金。该装置所使用的非金属材料(绝缘材料、润滑脂(油) 、密封件和涂漆等) 要满足相应k2类核级产品辐射和热老化等鉴定试验的相关要求。
(2) 操作
核级电装的固有频率应≥33hz,在经受运行基准地震(obe) 期间和之后要保证其可操作性。并能在(0.9 ～1.06) ×380v 电压波动及49.5 ～50.5hz 频率波动范围内连续运行,而且在异常工况( 0.85～1.10) ×380v 电压及47～51hz频率波动下能操作。
(3) 防护
由于核岛内的电装有沾染放射线尘埃的危险, 为了能及时方便地去除污染物, 需要用清水冲洗。另外为保证电装不对周围环境造成影响(如漏油等) , 在设计中, 一般按gb 4208的要求确定电动装置的外壳防护等级, 以不低于ip67为宜。
(4) 寿命
核级电装设计寿命为40年, 并要求能承受20000次连续操作寿命试验。
7、样机鉴定试验
鉴定试验的目的是考核样机的40年设计使用寿命、整机承受外压的能力、并通过振动老化和抗地震试验测定样机的自振频率、振型、阻尼等参数, 考核设备的刚度、强度和位移, 同时了解电动装置的薄弱部位在地震载荷作用下的动力响应和控制电路电流的连续性, 验证电动装置在地震载荷作用下能否正常工作, 保持其完整性和可运行性, 以履行其安全功能。
核级电装样机按k2类电动装置要求进行了热老化、辐照老化、机械老化、振动老化、承压试验、抗震试验、寿命试验等型式试验, 并对型式试验样机的输出转矩、行程和转矩重复精度、堵转转矩、电机电流及手动操作等基本性能进行了复核检测, 其各项检测数据均符合相关要求。
8、结语
核级电装的转矩和行程控制可靠, 结构紧凑,体积小, 质量轻, 操作与维护简单, 可替代进口的2-om-21/22型电动装置。该装置在田湾核电站的核岛内和核岛外安装运行情况良好。
