核電廠閥門(mén)電動(dòng)裝置開(kāi)關(guān)工作模式探討

楊靜遠(yuǎn)，趙世成，陳陽(yáng)陽(yáng)，劉景賓,*，劉　平，

核電廠閥門(mén)電動(dòng)裝置開(kāi)關(guān)工作模式探討

楊靜遠(yuǎn)1，趙世成2，陳陽(yáng)陽(yáng)1，劉景賓1,*，劉平3，

（1. 生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心，北京 100082；2. 中國(guó)核電工程有限公司，北京 100840；3. 中核蘇閥科技實(shí)業(yè)股份有限公司，江蘇 蘇州 215129）

核電廠1E級(jí)閥門(mén)電動(dòng)裝置是安全級(jí)閥門(mén)的控制設(shè)備，對(duì)保證核電廠安全運(yùn)行至關(guān)重要。電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)控制回路和工作模式對(duì)閥門(mén)的運(yùn)行可靠性有較大影響。本文分析了在扭矩關(guān)閥工作模式下引起的閥門(mén)錘擊現(xiàn)象，提出了優(yōu)化驅(qū)動(dòng)控制回路和增加自鎖離合器兩種解決方案。進(jìn)行了自鎖離合器模擬試驗(yàn)，研究了轉(zhuǎn)速、延時(shí)時(shí)間、扭矩開(kāi)關(guān)設(shè)定值和閥門(mén)剛度對(duì)閥門(mén)最大停止扭矩的影響。結(jié)果表明：閥門(mén)電動(dòng)裝置開(kāi)關(guān)工作模式應(yīng)采取有效措施避免閥門(mén)錘擊現(xiàn)象，并考慮上述因素對(duì)閥門(mén)最大停止扭矩的影響。

閥門(mén)電動(dòng)裝置；開(kāi)關(guān)工作模式；扭矩；閥門(mén)自鎖

1 引言

閥門(mén)電動(dòng)裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“電裝”）是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制閥門(mén)的一類(lèi)裝置，不同種類(lèi)的閥門(mén)、不同功能的應(yīng)用以及閥門(mén)的安裝環(huán)境決定了電裝的工作特性和使用狀態(tài)。[1]電裝通過(guò)行程控制機(jī)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“行程開(kāi)關(guān)”）和扭矩限制機(jī)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“扭矩開(kāi)關(guān)”）來(lái)控制電機(jī)的啟停，從而對(duì)閥門(mén)運(yùn)動(dòng)行程和狀態(tài)進(jìn)行控制。[2]電裝開(kāi)關(guān)設(shè)置不當(dāng)、扭矩過(guò)大造成密封面損壞泄漏和長(zhǎng)期可靠性降低等是造成閥門(mén)故障的常見(jiàn)問(wèn)題。目前，電裝開(kāi)關(guān)工作模式分為行程關(guān)閥和扭矩關(guān)閥，一些重要的安全級(jí)閘閥和截止閥均采用扭矩關(guān)閥的工作模式。[3-5]本文討論了常見(jiàn)的電裝開(kāi)關(guān)工作模式特點(diǎn)，分析了扭矩關(guān)閥工作模式引起的閥門(mén)錘擊現(xiàn)象，對(duì)其解決方案及實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題進(jìn)行了討論。

2 電裝開(kāi)關(guān)工作模式

通常，電裝傳動(dòng)通過(guò)電機(jī)、蝸桿、蝸輪的組合或手輪連接行程齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出軸。核安全級(jí)電裝按照RCC-E分為K1、K2和K3類(lèi)，在正常環(huán)境條件、事故環(huán)境條件和SSE期間或之后均保持可運(yùn)行性。[6-8]電裝驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成及各部分功能如下：

（1）電機(jī)，提供較大的啟動(dòng)扭矩，高過(guò)載、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，支持高頻短時(shí)工作模式；

（2）減速機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)換輸出轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)輸出扭矩；

（3）行程開(kāi)關(guān)，用以調(diào)節(jié)和準(zhǔn)確控制閥門(mén)的開(kāi)度；

（4）扭矩開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩（或推力）來(lái)控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；

（5）手動(dòng)/電動(dòng)切換機(jī)構(gòu)，用以進(jìn)行手動(dòng)或電動(dòng)的切換；

（6）開(kāi)度指示器，顯示閥門(mén)的開(kāi)度。

典型的電裝內(nèi)部執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖1所示。

圖1 典型的閥門(mén)電動(dòng)裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)

在實(shí)際工程應(yīng)用中，對(duì)于不同類(lèi)型閥門(mén)、不同工況和不同應(yīng)用功能，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)和扭矩開(kāi)關(guān)的不同控制邏輯組合，可以實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉。通常，對(duì)于平板閘閥、中線(xiàn)蝶閥等類(lèi)型閥門(mén)，受閥門(mén)關(guān)閉時(shí)的水流影響以及閥門(mén)密封特性的要求，閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉都通過(guò)行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制，扭矩開(kāi)關(guān)主要起保護(hù)作用。但是，對(duì)于無(wú)調(diào)節(jié)和節(jié)流功能，其運(yùn)行工況只是全開(kāi)或全關(guān)的閘閥和截止閥，在開(kāi)啟過(guò)程中，在閥門(mén)全開(kāi)位要求執(zhí)行器觸發(fā)開(kāi)方向的行程限位開(kāi)關(guān)后停止（閥門(mén)開(kāi)位置靠行程開(kāi)關(guān)停止），扭矩開(kāi)關(guān)主要起保護(hù)作用；在關(guān)閉過(guò)程中，由于某些閥門(mén)的特殊性每次關(guān)閉時(shí)的理論位置會(huì)隨著管道溫度的變化而變化（管道和閥座存在熱脹冷縮現(xiàn)象），所以在關(guān)閉的時(shí)候不能通過(guò)執(zhí)行器在全關(guān)位的行程開(kāi)關(guān)停止執(zhí)行器，在行程已經(jīng)走到位的情況下，需要施加額外的力，依靠關(guān)方向的扭矩開(kāi)關(guān)停止執(zhí)行器，這樣可以保證每次都擠緊閥板和閥座，保證閥門(mén)的密封性能，確保閥門(mén)完全關(guān)閉并實(shí)現(xiàn)零泄漏，行程開(kāi)關(guān)主要起指示作用。

3 閥門(mén)錘擊現(xiàn)象

在扭矩關(guān)閥的情況下，受扭矩開(kāi)關(guān)觸發(fā)到電機(jī)停電之間的延時(shí)影響，執(zhí)行器的斷電扭矩往往大于其設(shè)定扭矩?？刂葡到y(tǒng)不同，延時(shí)長(zhǎng)短也不同，最終的斷電扭矩和設(shè)定扭矩差值也不同。電機(jī)斷電后由于慣性等原因，執(zhí)行器和閥門(mén)的所有運(yùn)動(dòng)部件不會(huì)馬上停止，所以執(zhí)行器的斷電扭矩小于最終停止后的扭矩。當(dāng)電裝完成關(guān)閥動(dòng)作電機(jī)停止驅(qū)動(dòng)之后，受管道內(nèi)流體的密度、壓力、流速、閥板質(zhì)量、閥門(mén)密封面粗糙度、閥門(mén)剛度等因素的影響，最終的關(guān)閥停止扭矩都會(huì)增加。整體來(lái)說(shuō)有如下關(guān)系：

執(zhí)行器的關(guān)閥設(shè)定扭矩＜執(zhí)行器斷電扭矩＜關(guān)閥停止扭矩。整體關(guān)系如圖2所示。

圖2 扭矩關(guān)閥示意圖

由于電裝在扭矩關(guān)閥過(guò)程中，執(zhí)行器從全速運(yùn)轉(zhuǎn)降速到零時(shí)，受閥座給閥板的反作用力影響，執(zhí)行器會(huì)有一定的回彈，帶動(dòng)輸出軸反向運(yùn)動(dòng)，扭矩減小，行程微動(dòng)，扭矩開(kāi)關(guān)重新閉合，執(zhí)行器通電繼續(xù)關(guān)閥，在重新關(guān)閥到位后扭矩開(kāi)關(guān)重新觸發(fā)電機(jī)斷電，這個(gè)循環(huán)會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，也就是出現(xiàn)閥門(mén)的錘擊現(xiàn)象。反復(fù)的錘擊會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)產(chǎn)生泄漏，嚴(yán)重情況下會(huì)對(duì)閥桿和驅(qū)動(dòng)螺母產(chǎn)生不可逆損傷。核電廠中特定功能位號(hào)的閥門(mén)快速開(kāi)啟或關(guān)閉功能非常重要，例如主蒸汽隔離閥在異?；蚴鹿使r下，在接到隔離信號(hào)后需要在5 s內(nèi)關(guān)閉。[9]對(duì)于快速開(kāi)關(guān)閥門(mén)和大扭矩閥門(mén)，受慣性效應(yīng)影響，閥門(mén)錘擊現(xiàn)象更加嚴(yán)重，對(duì)核電廠的運(yùn)行產(chǎn)生極大的影響和安全隱患。

4 解決方案對(duì)比分析

從根本上避免閥門(mén)錘擊現(xiàn)象需要執(zhí)行器有良好的自鎖能力，即為閥門(mén)扭矩關(guān)閉后即使閥桿有回彈的力，造成執(zhí)行器扭矩減小甚至行程微動(dòng)也不會(huì)觸發(fā)二次關(guān)閥。由于閥門(mén)錘擊現(xiàn)象對(duì)于高輸出速度的電裝較為明顯，可以在選型時(shí)選用低輸出速度的電裝來(lái)解決。但是執(zhí)行器和閥門(mén)配套時(shí)會(huì)有很多不同速度組合，所以只有在任何不同速度組合的情況下，執(zhí)行器均提供良好的自鎖性能才能從根本上解決閥門(mén)錘擊的問(wèn)題，單純選用低輸出速度的執(zhí)行器反而會(huì)帶來(lái)閥門(mén)開(kāi)關(guān)速度降低，閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間超時(shí)，無(wú)法滿(mǎn)足安全分析中對(duì)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間的要求，從而影響核電廠的安全。

電裝開(kāi)關(guān)工作模式是通過(guò)行程開(kāi)關(guān)和扭矩開(kāi)關(guān)的時(shí)序組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)自鎖就是實(shí)現(xiàn)電機(jī)在首次觸發(fā)關(guān)閥到位信號(hào)后的準(zhǔn)確停機(jī)。對(duì)于通常的扭矩關(guān)閥的工作模式，電機(jī)啟停受扭矩開(kāi)關(guān)控制，一種方法是可以通過(guò)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)控制回路來(lái)控制電機(jī)的啟停，另一種方法是增加電機(jī)側(cè)雙向自鎖離合器，阻斷蝸桿軸對(duì)電機(jī)軸的反向驅(qū)動(dòng)力。以下對(duì)兩種解決方案的原理及實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行對(duì)比分析。

4.1 優(yōu)化驅(qū)動(dòng)控制回路

對(duì)于通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制回路實(shí)現(xiàn)自鎖功能的電裝，閥門(mén)錘擊現(xiàn)象造成執(zhí)行器回彈，執(zhí)行器扭矩會(huì)降低，電機(jī)斷電后關(guān)方向的扭矩開(kāi)關(guān)會(huì)重新回到常閉狀態(tài)，造成閥門(mén)不斷地關(guān)閉。在電控邏輯上可以通過(guò)串聯(lián)關(guān)行程開(kāi)關(guān)和關(guān)繼電器，并外接關(guān)接觸器輔助觸點(diǎn)旁路來(lái)避免錘擊現(xiàn)象，如圖3所示。

圖3 優(yōu)化驅(qū)動(dòng)控制回路

關(guān)閥過(guò)程：收到關(guān)閥信號(hào)后，關(guān)扭矩開(kāi)關(guān)取常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，關(guān)行程開(kāi)關(guān)取常閉觸點(diǎn)也處于閉合狀態(tài)，閥門(mén)開(kāi)始關(guān)閉，關(guān)繼電器通電，關(guān)接觸器閉合，關(guān)接觸器輔助觸點(diǎn)同時(shí)把關(guān)方向的行程開(kāi)關(guān)旁路。當(dāng)閥門(mén)行程走到關(guān)位后，關(guān)扭矩開(kāi)關(guān)仍處于閉合狀態(tài)，關(guān)行程開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，但是關(guān)接觸器輔助觸點(diǎn)將行程開(kāi)關(guān)旁路，電機(jī)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉，執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)扭矩繼續(xù)加大，當(dāng)達(dá)到扭矩觸發(fā)設(shè)置值時(shí)，關(guān)扭矩開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，關(guān)繼電器斷電，電機(jī)停止。此時(shí)，閥門(mén)錘擊現(xiàn)象造成執(zhí)行器回彈，微弱回彈不會(huì)造成關(guān)行程開(kāi)關(guān)重新閉合，但關(guān)扭矩開(kāi)關(guān)閉合。由于關(guān)扭矩開(kāi)關(guān)在首次觸發(fā)后已將關(guān)繼電器斷開(kāi)，整個(gè)關(guān)閥控制回路仍處于斷開(kāi)的狀態(tài)，所以不會(huì)引起電機(jī)的再次啟動(dòng)。此種模式下，閥門(mén)不會(huì)處于擠緊壓嚴(yán)的狀態(tài)，閥門(mén)的關(guān)閥扭矩有可能會(huì)小于閥門(mén)密封所需扭矩，執(zhí)行器斷電后有泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

開(kāi)閥過(guò)程：在電控邏輯上將開(kāi)扭矩開(kāi)關(guān)和開(kāi)行程開(kāi)關(guān)串聯(lián)。收到開(kāi)閥信號(hào)后，開(kāi)扭矩開(kāi)關(guān)取常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，開(kāi)行程開(kāi)關(guān)取常閉觸點(diǎn)也處于閉合狀態(tài)，閥門(mén)開(kāi)始開(kāi)啟。開(kāi)閥停止信號(hào)通過(guò)觸發(fā)開(kāi)行程開(kāi)關(guān)停止，整個(gè)開(kāi)閥的過(guò)程中開(kāi)扭矩開(kāi)關(guān)只起到保護(hù)的作用。閥門(mén)關(guān)閉后執(zhí)行器不會(huì)保持閥門(mén)的最大扭矩，開(kāi)閥門(mén)過(guò)扭矩信號(hào)通常由閥門(mén)卡澀或故障引發(fā)。

4.2 增加自鎖離合器控制

對(duì)于帶自鎖離合器的電裝，利用執(zhí)行器的特殊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，動(dòng)力傳遞只可以通過(guò)電機(jī)到蝸桿軸，當(dāng)蝸桿軸反向運(yùn)行時(shí)，蝸桿軸不可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸，而且這個(gè)方向是雙向的。當(dāng)執(zhí)行器電機(jī)斷電后，仍然可以保持執(zhí)行器物理上的過(guò)扭矩輸出狀態(tài)，關(guān)閥可以通過(guò)關(guān)扭矩開(kāi)關(guān)獨(dú)立控制，但需對(duì)電控邏輯進(jìn)行優(yōu)化來(lái)避免開(kāi)方向的過(guò)扭矩報(bào)警，如圖4所示。

圖4 增加自鎖離合器驅(qū)動(dòng)控制回路

關(guān)閥過(guò)程：收到關(guān)閥信號(hào)后，關(guān)扭矩開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，關(guān)繼電器閉合，閥門(mén)開(kāi)始關(guān)閉，執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)扭矩逐漸加大，當(dāng)達(dá)到扭矩觸發(fā)設(shè)置值時(shí)，關(guān)扭矩開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電機(jī)停止，閥門(mén)關(guān)緊。

開(kāi)閥過(guò)程：閥門(mén)處于關(guān)緊狀態(tài)時(shí)，帶自鎖離合器的執(zhí)行器在閥門(mén)關(guān)閉后扭矩不會(huì)消失，每次關(guān)閉之后閥門(mén)閥板和閥座都是擠緊的狀態(tài)，大概率會(huì)導(dǎo)致開(kāi)閥時(shí)觸發(fā)開(kāi)扭矩開(kāi)關(guān)。在控制邏輯設(shè)計(jì)中，開(kāi)方向的過(guò)扭矩開(kāi)關(guān)并聯(lián)一個(gè)關(guān)位置的行程開(kāi)關(guān)，在閥門(mén)全關(guān)位置閉鎖開(kāi)方向過(guò)扭矩信號(hào)。當(dāng)閥門(mén)離開(kāi)全關(guān)位后，關(guān)行程開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，開(kāi)扭矩開(kāi)關(guān)仍可通過(guò)扭矩信號(hào)保護(hù)閥門(mén)。

5 自鎖離合器模擬試驗(yàn)

自鎖離合器根本上是通過(guò)摩擦力將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能，相關(guān)機(jī)構(gòu)每次使用有摩擦消耗，具體的摩擦損耗量和閥門(mén)的類(lèi)型、運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量、閥桿尺寸、螺紋升角、螺紋頭數(shù)、閥門(mén)閥座剛度有關(guān)。采用自鎖離合器的電裝，慣性效應(yīng)會(huì)直接影響最終的實(shí)際停止扭矩。一方面是響應(yīng)延時(shí)造成的扭矩增大；另一方面是閥板和閥座碰撞造成的扭矩增大。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、齒輪、閥桿和閥板所組成的運(yùn)動(dòng)組件與閥座的關(guān)閥碰撞會(huì)造成能量損失，根據(jù)沖量定理知：

式中：——轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2；

——沖擊角速度，rad/s。

可以看出，運(yùn)動(dòng)組件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)速、剛度同樣也會(huì)影響最終的轉(zhuǎn)矩[10-13]。

為了模擬閥門(mén)剛度、關(guān)斷延時(shí)、輸出速度、設(shè)定扭矩對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器最終關(guān)斷扭矩的影響，設(shè)計(jì)測(cè)試裝置對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置示意圖如圖5所示。將執(zhí)行器與測(cè)試裝置相連接，執(zhí)行器輸出的動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器輸入到下面的模擬負(fù)載上，模擬負(fù)載由高精度彈性體組成，執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)引起模擬負(fù)載的壓縮，對(duì)于執(zhí)行器來(lái)說(shuō)當(dāng)負(fù)載達(dá)到觸發(fā)執(zhí)行器扭矩開(kāi)關(guān)的數(shù)值時(shí)輸出過(guò)扭矩信號(hào)，從而使執(zhí)行器電機(jī)斷電。測(cè)試臺(tái)可對(duì)扭矩開(kāi)關(guān)觸發(fā)到執(zhí)行器斷電的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，記錄最終停止的扭矩。圖中陰影部分為“閥門(mén)剛度模擬負(fù)載”，其特性為當(dāng)執(zhí)行器輸出轉(zhuǎn)動(dòng)1°時(shí)，“閥門(mén)剛度模擬負(fù)載”會(huì)增加Nm，所以單位為Nm/°。試驗(yàn)選取了某型號(hào)電裝，對(duì)轉(zhuǎn)速、延時(shí)時(shí)間、扭矩開(kāi)關(guān)設(shè)定值和閥門(mén)剛度對(duì)閥門(mén)最大停止扭矩的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究。

圖5 自鎖離合器模擬試驗(yàn)裝置示意圖

（1）轉(zhuǎn)速

當(dāng)閥門(mén)從扭矩開(kāi)關(guān)觸發(fā)到電機(jī)斷電的延時(shí)時(shí)間為15 ms，執(zhí)行器設(shè)定觸發(fā)扭矩為40 Nm，轉(zhuǎn)速在15 rpm、35 rpm和90 rpm下，在不同閥門(mén)剛度下閥門(mén)最大停止扭矩與轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系如圖6所示。由此可得出當(dāng)設(shè)定觸發(fā)扭矩、延時(shí)時(shí)間和閥門(mén)剛度不變的情況下，執(zhí)行器的轉(zhuǎn)速越快，最大停止扭矩越大。

圖6 不同閥門(mén)剛度下閥門(mén)最大停止扭矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

（2）延時(shí)時(shí)間

當(dāng)轉(zhuǎn)速在35 rpm，執(zhí)行器設(shè)定觸發(fā)扭矩為40 Nm，閥門(mén)從扭矩開(kāi)關(guān)觸發(fā)到電機(jī)斷電的延時(shí)時(shí)間在0 ms、15 ms、45 ms和75 ms下，在不同閥門(mén)剛度下閥門(mén)最大停止扭矩與延時(shí)時(shí)間的變化關(guān)系如圖7所示?？傻贸霎?dāng)轉(zhuǎn)速、設(shè)定觸發(fā)扭矩和閥門(mén)剛度不變的情況下，從扭矩開(kāi)關(guān)觸發(fā)到電機(jī)斷電的延時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，最大停止扭矩越大。

（3）執(zhí)行器設(shè)定觸發(fā)扭矩

當(dāng)轉(zhuǎn)速在35 rpm，閥門(mén)從扭矩開(kāi)關(guān)觸發(fā)到電機(jī)斷電的延時(shí)時(shí)間在15 ms，執(zhí)行器設(shè)定觸發(fā)扭矩在21 Nm、40 Nm和62 Nm下，在不同閥門(mén)剛度下閥門(mén)最大停止扭矩與執(zhí)行器設(shè)定觸發(fā)扭矩的變化關(guān)系如圖8所示。當(dāng)閥門(mén)轉(zhuǎn)速、延時(shí)時(shí)間和閥門(mén)剛度不變的情況下，執(zhí)行器設(shè)定觸發(fā)扭矩越大，最大停止扭矩越大。

圖7 不同閥門(mén)剛度下閥門(mén)最大停止扭矩與延時(shí)時(shí)間的關(guān)系

圖8 不同閥門(mén)剛度下閥門(mén)最大停止扭矩與設(shè)定觸發(fā)扭矩的變化關(guān)系

由圖6、圖7和圖8可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速、延時(shí)時(shí)間、設(shè)定觸發(fā)扭矩不變的情況下，閥門(mén)剛度越大，最大停止扭矩越大。

以上模擬試驗(yàn)研究表明，對(duì)于采用自鎖離合器的電裝，轉(zhuǎn)速越大、延時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)、設(shè)定觸發(fā)扭矩越大、閥門(mén)剛度越大，最大停止扭矩越大。因此，采用自鎖離合器的電裝可以達(dá)到扭矩關(guān)閥，但開(kāi)方向大概率會(huì)觸發(fā)過(guò)扭矩報(bào)警，應(yīng)在控制電路設(shè)計(jì)中進(jìn)行解決。設(shè)計(jì)院和閥門(mén)廠在電裝選型中應(yīng)根據(jù)閥門(mén)性能參數(shù)和功能要求，進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算和選型，避免過(guò)扭矩對(duì)閥門(mén)本體的破壞。

6 總結(jié)

閥門(mén)電動(dòng)裝置是核電廠重要的核安全級(jí)電氣設(shè)備，功能設(shè)計(jì)是否完善，可靠性指標(biāo)的要求是否適當(dāng)，現(xiàn)場(chǎng)使用方式是否合理，直接對(duì)核電廠運(yùn)行安全造成影響。分析表明僅通過(guò)增加關(guān)繼電器可能無(wú)法完全滿(mǎn)足功能要求，要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分析。采用自鎖離合器可避免錘擊現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)采用自鎖離合器電裝的模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速越大、延時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)、設(shè)定觸發(fā)扭矩越大、閥門(mén)剛度越大，最大停止扭矩越大。相關(guān)分析結(jié)論可為核電廠合理設(shè)置電裝開(kāi)關(guān)工作模式提供指導(dǎo)，對(duì)閥門(mén)設(shè)計(jì)和電裝選型提供理論支持和參考。但在實(shí)際問(wèn)題的解決中，還應(yīng)充分結(jié)合具體安全功能和閥門(mén)特性綜合分析，選擇合適的解決方案。

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Discussion on Switching Mode of Electric Valve Device in Nuclear Power Plant

YANG Jingyuan1，ZHAO Shicheng2，CHEN Yangyang1，LIU Jingbin1,*，LIU Ping3

（1. Nuclear and Radiation Safety Center，Ministry of Ecology and Environment，Beijing，100082，China；2. China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing，100840，China；3. SUFA Technology Industry Co.，Ltd.，Suzhou of Jiangsu Prov. 215129，China；）

The 1E valve electric device is the control equipment of safety valve in nuclear power plant，and play an important roles in ensuring the safe operation of nuclear power plant. The drive control circuit and switching mode of the electric device have a great influence on the operation reliability of the valve. This paper analyzes the valve hammering phenomenon caused by the torque closing valve operation mode，proposes two solutions to optimize the drive control loop and increase the self-locking clutch，a self-locking clutch simulation test was carried out to study the influence of speed，delay time，torque switch setting value and valve stiffness on the valve’s maximum stopping torque. The results show that effective measures should be taken to avoid valve hammering when determining the switching mode of the valve electric device，and the influence of the above factors on the maximum stopping torque of the valve should be considered.

Valve electric device；Switching mode；Torque；Valve self-locking

TM623.4

A

0258-0918（2021）05-1084-07

2021-01-27

楊靜遠(yuǎn)（1988—），男，寧夏人，工程師，碩士研究生，現(xiàn)從事核電廠電氣儀控設(shè)備方面研究

劉景賓，E-mail：liujingbin@chinansc.cn