核電工程建設(shè)閥門柔性軸遠(yuǎn)傳裝置實(shí)踐
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【摘要】核電站閥門遠(yuǎn)傳裝置是專用于對(duì)位于放射性特別高的區(qū)域或者操作空間過于狹小的閥門進(jìn)行遠(yuǎn)距離起閉作業(yè)的設(shè)備。M310堆型核電站的遠(yuǎn)傳布置設(shè)計(jì)均為剛性軸遠(yuǎn)傳裝置，但是核電站在建設(shè)期間，閥門會(huì)因預(yù)埋管土建誤差及系統(tǒng)安裝誤差累計(jì)的原因，出現(xiàn)原設(shè)計(jì)的剛性軸遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)無法與閥門驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行對(duì)接的問題。為了解決上述問題并保證工程進(jìn)度，本文創(chuàng)新性地提出采用柔性軸遠(yuǎn)傳裝置代替剛性軸遠(yuǎn)傳裝置，利用柔性軸遠(yuǎn)傳易于布置的特點(diǎn)，有效解決核電站現(xiàn)場(chǎng)部分閥門無法安裝剛性軸遠(yuǎn)傳裝置的問題。
【關(guān)鍵詞】閥門遠(yuǎn)傳;柔性軸;核電站
一、引言
閥門是核電站的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于核電站各個(gè)廠房的管路中。閥門能夠快速、正確的開啟和關(guān)閉對(duì)核電的安全運(yùn)行至關(guān)重要。閥門遠(yuǎn)傳裝置是通過一系列的連接件(剛性軸、柔性軸)將電動(dòng)或人工驅(qū)動(dòng)力傳遞到閥門，實(shí)現(xiàn)閥門的開啟或關(guān)閉的力矩傳遞裝置。核電站的閥門遠(yuǎn)傳裝置主要應(yīng)用于核燃料廠房等某些放射性濃度高的區(qū)域，由于這些場(chǎng)所的輻照劑量高，人員不便于直接對(duì)閥門進(jìn)行操作，或者由于操作空間過于緊密等客觀條件導(dǎo)致閥門不能就地操作，因此需采用遠(yuǎn)傳裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本文以某核電站RCV044VP閥門為例，由于該閥門的土建預(yù)埋連接管道和系統(tǒng)安裝誤差累計(jì)，導(dǎo)致該閥門與安裝管道偏離81mm，剛性軸無法通過穿墻套管直接與閥門法蘭相連。閥門與墻體之間間隔1238mm，橫向與縱向的距離均過短，無法加裝剛性遠(yuǎn)傳的換向裝置。并且閥門遠(yuǎn)傳安裝工序相對(duì)靠后，待發(fā)現(xiàn)存在位置偏差時(shí)，已經(jīng)沒有機(jī)械操作空間進(jìn)行樓板擴(kuò)孔進(jìn)行剛性遠(yuǎn)傳的修正安裝(墻體厚度為700mm的混凝土墻，土建單位鉆孔作業(yè)設(shè)備大)。為了推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)程，節(jié)約工期，綜合以上考慮，故對(duì)此進(jìn)行了設(shè)計(jì)變更，采用柔性軸遠(yuǎn)傳進(jìn)行改造安裝。
二、柔性軸遠(yuǎn)傳的基本構(gòu)造
閥門柔性軸遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)由閥門適配器(被操作閥門與柔性軸連接器)、單軸柔性軸、操作工位、操作手輪等部件組成。柔性軸遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)通過單軸柔性軸傳遞操作扭矩，達(dá)到在操作工位遠(yuǎn)程靈活操作閥門的目的。閥門適配器安裝在被操作閥門處，單軸柔性軸一端連接閥門適配器、另一端連接操作工位。通過操作工位的手輪來靈活、快速操作被操作閥門。操作時(shí)遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)各部件須靈活不易卡澀。操作工位應(yīng)配備閥門開關(guān)指示器以辨別被操作閥門的狀態(tài)。閥門柔性軸遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)，不會(huì)干涉附近設(shè)備、設(shè)施、管道、線路等的正常運(yùn)行。
三、柔性軸遠(yuǎn)傳的設(shè)計(jì)方案
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪RCV044實(shí)際布置如圖2所示。已知閥門開啟力矩為156N.m，閥門關(guān)閉力矩為284N.m。選擇合適的柔性軸是該改造最為關(guān)鍵部分，柔性軸的外層是不銹鋼304的保護(hù)套，軸芯是由高碳彈簧鋼編制纏繞而成，經(jīng)過特殊處理后適合正反轉(zhuǎn)大扭矩旋轉(zhuǎn)，且延遲角度較小;經(jīng)查詢?nèi)嵝暂S選型表，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)彎半徑以及閥門工作扭矩，選定＊＊－38＆68－＊＊型號(hào)的柔性軸。根據(jù)閥門與管道選擇匹配的偏心適配器。本次選型的柔性軸遠(yuǎn)傳需滿足抗震級(jí)別為1I，即在地震工況下保持結(jié)構(gòu)的完整性，應(yīng)保證在各工況下遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)本體不能發(fā)生損壞。供貨廠家需在供貨之前提供相關(guān)的抗震試驗(yàn)報(bào)告。
四、柔性軸遠(yuǎn)傳裝置試驗(yàn)內(nèi)容
閥門遠(yuǎn)傳裝置試驗(yàn)臺(tái)架為立式臺(tái)架，按照實(shí)際傳動(dòng)走向安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上。用伺服電機(jī)作為輸入扭矩的給力機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定在20～80r/min，磁粉制動(dòng)器模擬閥門。閥門遠(yuǎn)傳裝置的輸入端和輸出端均安裝扭矩傳感器，分別與伺服電機(jī)和磁粉制動(dòng)器相連。
(一)性能試驗(yàn)。啟動(dòng)伺服電機(jī)，進(jìn)行“開—關(guān)”操作試驗(yàn)。使閥門遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)進(jìn)行正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，做開啟和關(guān)閉操作，循環(huán)次數(shù)不得少于5次，閥門遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中無任何卡阻、無異常跳動(dòng)及異常聲響等。注意觀察標(biāo)尺板到位后及時(shí)停車，不能撞到標(biāo)尺上。標(biāo)尺的指示位置不必鎖定，留待工況現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整設(shè)定。
(二)效率試驗(yàn)。RCV044這臺(tái)閥門的開啟扭矩為156N.m，啟動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備，記錄輸入、輸出扭矩值。當(dāng)輸出扭矩值為156N.m，試驗(yàn)設(shè)備的磁粉制動(dòng)器的扭矩值為171N.m。核算效率值為91.23%(效率值=輸出扭矩值/輸入扭矩值)。效率值≥85%為合格。
(三)強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)的目的在于檢驗(yàn)閥門遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)零、部件的機(jī)械強(qiáng)度和剛度是否滿足使用要求。RCV044這臺(tái)閥門的最大啟閉力矩為284N.m，現(xiàn)將強(qiáng)度試驗(yàn)扭矩加載至355N.m(1.25倍)，啟動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備，當(dāng)輸出端扭矩值達(dá)到強(qiáng)度檢驗(yàn)扭矩時(shí)，維持3分鐘以上。目視檢查遠(yuǎn)傳機(jī)構(gòu)，所有零部件不得出現(xiàn)任何扭曲、彎曲、裂紋、松動(dòng)、變形、開焊等現(xiàn)象為合格。通過試驗(yàn)，本臺(tái)柔性軸遠(yuǎn)傳滿足設(shè)計(jì)工況的要求。
五、結(jié)語
通過采用柔性軸遠(yuǎn)傳裝置代替剛性軸遠(yuǎn)傳裝置，滿足了設(shè)計(jì)的需求，順利解決現(xiàn)場(chǎng)安裝問題，在保障了工程建設(shè)安裝進(jìn)度的同時(shí)，避免土建等相關(guān)專業(yè)返工，節(jié)約建設(shè)資金。而且提供了后續(xù)應(yīng)用和推廣的場(chǎng)景和場(chǎng)合，為后續(xù)核電項(xiàng)目給予指導(dǎo)意義。
【參考文獻(xiàn)】
［1］霍明，馬少俊，鄭之壽．核電站閥門柔性軸遠(yuǎn)傳裝置的應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)及研究［J］．中國(guó)機(jī)械，2014
作者：王寶 單位：連云港金辰實(shí)業(yè)有限公司
