淺談核三代技術(shù)風(fēng)機(jī)用電機(jī)特點(diǎn)

李靜婭+牛文慶

摘要：根據(jù)核三代技術(shù)風(fēng)機(jī)用電機(jī)的性能特點(diǎn)，對(duì)核三代技術(shù)風(fēng)機(jī)用電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)以及創(chuàng)新性進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：電磁設(shè)計(jì) 耐輻照技術(shù) 熱老化 動(dòng)態(tài)抗震

0 引言

在上世紀(jì)七十到八十年代期間，世界核電先后發(fā)生了美國(guó)三哩島、蘇聯(lián)切爾諾貝利以及日本的福島核電站三起嚴(yán)重事故，不斷增加了人們對(duì)核電安全的關(guān)注度。針對(duì)公眾對(duì)核電安全性、經(jīng)濟(jì)性的疑慮，歐洲制定了《歐洲用戶要求文件（EUR）》，對(duì)新建核電站的安全性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性提出了要求。本文就核三代技術(shù)風(fēng)機(jī)用電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及外圍的鑒定試驗(yàn)情況進(jìn)行介紹。

1 技術(shù)指標(biāo)

1.1 技術(shù)指標(biāo)如下：

電氣安全等級(jí)：EE1 鑒定等級(jí)：K3 抗震類別：SC1 質(zhì)保等級(jí)：NUC 功能要求：F1B 輻照劑量：5X105Gy 絕緣等級(jí)：H級(jí) 溫升：80K 噪聲：<85dB。

1.2 啟動(dòng)性能要求

在額定電壓和額定頻率下，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中最小轉(zhuǎn)矩對(duì)額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值應(yīng)不低于1.3；電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩對(duì)額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值應(yīng)大于等于1.9；電動(dòng)機(jī)應(yīng)能承受1.5倍額定電流，歷時(shí)不少于2min的偶然過電流試驗(yàn)而不損壞；電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)電流對(duì)額定電流之比的保證值：額定功率小于等于45kW不大于9，額定功率為55kW～200kW不大于8.4；在0.7倍額定電壓和頻率下，電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩對(duì)額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值應(yīng)大于等于1.0。

2 關(guān)鍵技術(shù)

核電廠存在核輻射的可能，因此，1E級(jí)核級(jí)電動(dòng)機(jī)等核級(jí)設(shè)備的輻照性能，主要是針對(duì)有機(jī)材料、絕緣體系材料、潤(rùn)滑脂、填料、密封材料及表面涂覆等，無機(jī)材料一般具有很強(qiáng)的耐輻照性能。在有機(jī)材料中，絕緣體系材料尤其重要，是電動(dòng)機(jī)的核心部件，在整個(gè)壽命周期內(nèi)，是不可更換的，其可靠性影響電動(dòng)機(jī)整機(jī)壽命。對(duì)K3類的電動(dòng)機(jī)除完成正常的型式試驗(yàn)外，通過老化試驗(yàn)和抗震分析或抗震試驗(yàn)。而對(duì)K1類的電動(dòng)機(jī)，不僅要完成正常的型式試驗(yàn)，通過老化試驗(yàn)、抗震試驗(yàn)，而且還必須通過耐輻照試驗(yàn)和LOCA試驗(yàn)。關(guān)鍵是在核電環(huán)境下，如何保證40年的壽命、如果攻克40年壽命的各種技術(shù)難關(guān)，將極大地提高我國(guó)核電裝備水平，提高核電動(dòng)機(jī)的科技水平。核三代技術(shù)風(fēng)機(jī)用電機(jī)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)有：①電磁設(shè)計(jì)；②絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；③核環(huán)境下的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；④適用于1E級(jí)核環(huán)境電機(jī)的耐輻照技術(shù)；⑤核電40年壽命絕緣體系；⑥安全、可靠性設(shè)計(jì)；⑦制定核電鑒定文件；⑧超大空腔的接線盒設(shè)計(jì)；⑨軸承潤(rùn)滑與可靠性技術(shù)。

3 創(chuàng)新性

①電磁設(shè)計(jì)：1E級(jí)核級(jí)電機(jī)使用條件要求電機(jī)具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩高，較低的啟動(dòng)電流和運(yùn)行溫升，從而適應(yīng)核電廠使用條件的電網(wǎng)壓降大、電機(jī)反應(yīng)速度快、承受較大的電壓沖擊等為保證核電機(jī)運(yùn)行高可靠性所提出的特殊要求。②機(jī)械密封設(shè)計(jì)：核電動(dòng)機(jī)軸承裝置用鎖緊螺母和止動(dòng)墊圈固定，軸貫通部分采用機(jī)械接觸式密封，靜止連接部位采用O形密封圈，整機(jī)密封程度達(dá)到IP55，做到防塵、防水、防沖擊，即使應(yīng)用到戶外環(huán)境也完全沒有問題。③安全、可靠性設(shè)計(jì)保證措施：消化技術(shù)規(guī)格書，核電標(biāo)準(zhǔn)幾十項(xiàng)；5大設(shè)計(jì)措施保證安全可靠：成熟的電氣設(shè)計(jì)、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、H級(jí)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及耐輻照設(shè)計(jì)；4方面試驗(yàn)驗(yàn)證保證：40年熱老化試驗(yàn)、模擬樣機(jī)抗震試驗(yàn)、整機(jī)耐輻照試驗(yàn)、絕緣壽命評(píng)定檢測(cè)。④超大空腔的接線盒：為了實(shí)現(xiàn)核電站特殊的電纜進(jìn)線要求，結(jié)合中廣核的電纜標(biāo)準(zhǔn)，特設(shè)計(jì)超大空腔接線盒，滿足現(xiàn)場(chǎng)接線方便、安全的要求。⑤全面監(jiān)控設(shè)計(jì)，保證安全可靠：核電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置定子繞組測(cè)溫、軸承測(cè)溫、加熱器溫控保護(hù)開關(guān)、中性點(diǎn)單獨(dú)引出等監(jiān)控措施，對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，保證電動(dòng)機(jī)安全可靠運(yùn)行。⑥動(dòng)態(tài)抗震試驗(yàn)，一般電動(dòng)機(jī)進(jìn)行抗震分析來代替抗震鑒定試驗(yàn)，這畢竟不是模擬實(shí)際狀態(tài)。有些進(jìn)行抗震鑒定試驗(yàn)，但電動(dòng)機(jī)不通電運(yùn)行，沒有模擬實(shí)際狀態(tài)。⑦整機(jī)熱老化試驗(yàn)。一般熱老化試驗(yàn)按繞組部件進(jìn)行，僅考核絕緣體系；整機(jī)試驗(yàn)不但考核絕緣體系，而且還考核密封性能、軸承潤(rùn)滑性能。整機(jī)熱老化試驗(yàn)在195℃恒溫實(shí)驗(yàn)箱中，低壓電動(dòng)機(jī)40年壽命進(jìn)行720小時(shí)、60年壽命進(jìn)行1080小時(shí)；中壓電動(dòng)機(jī)40年壽命進(jìn)行1182小時(shí)、60年壽命進(jìn)行1769小時(shí)的熱老化鑒定試驗(yàn)。

4 結(jié)束語

核三代技術(shù)風(fēng)機(jī)用電機(jī)的成功研制，可以攻克一系列的關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，使國(guó)內(nèi)核電機(jī)研究技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)核電機(jī)研究技術(shù)的跨越式發(fā)展。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)意義上講，它將解決核電機(jī)國(guó)產(chǎn)化問題，是對(duì)中國(guó)機(jī)電行業(yè)核級(jí)設(shè)備整體技術(shù)實(shí)力、鑒定測(cè)試能力的考驗(yàn)，可以極大地提高我國(guó)核級(jí)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造水平，并帶動(dòng)基礎(chǔ)工藝更加成熟、完善，更好地為核電行業(yè)服務(wù)。并能打破核電設(shè)備的國(guó)外壟斷，擺脫我國(guó)核電設(shè)備受制于人的局面，為我國(guó)核電發(fā)展乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，具有重大的經(jīng)濟(jì)與政治意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]IEEE101-1987，熱壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析導(dǎo)則[S].

[2]中科華核電技術(shù)研究院（CNPRI）.RCC-E-2005 壓水堆核電廠電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則[M].2009.

[3]EJ628-1999，核電廠安全級(jí)連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量鑒定

[S].

[4]陳世坤.電機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：李靜婭（1984-），女，2008年畢業(yè)于中原工學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，工程師，主要從事低壓核電機(jī)的設(shè)計(jì)工作。endprint