1、閥門專業知識-電動閘閥故障的分析與處理概述

　　電動閘閥是核電站安全殼噴淋系統(EAS) 和地坑的隔離設備。在核電站LOCA 工況的再噴淋階段，電動閘閥開啟，噴淋管線從安全殼地坑吸水為再噴淋提供冷卻水源，使安全殼內壓力和溫度降低到可接受的水平，確保安全殼的完整性。在EAS 進入再噴淋階段，電動閘閥( EAS013 - 014VB) 開啟，噴淋管線從安全殼地坑吸水進行再循環噴淋，再循環噴淋可以持續幾天到幾個月。電動閘閥的可用性，決定了再噴淋循環能否正常進行，當電動閘閥無法正常操作時將導致EAS 不可用。

2、閥門專業知識-電動閘閥故障的分析與處理故障分析

　　2.1、工況條件

　　電動閘閥為電動遠傳平行板(帶楔塊) 閘閥，電動裝置通過遠傳機構與閥門連接，遠傳機構中間存在3 個90°轉向( 圖1) 。在核電站調試期間，開關閥門時電動裝置力矩開關動作，閥門無法正常開關。具體表現為，電動裝置力矩測量組件的力矩桿頻繁跳動，觸發力矩開關動作，電動裝置停止動作。當將電動裝置的設定力矩增大時，故障得到緩解，但極不穩定，有時無法正常操作閥門。

                                                                                       圖1 電動閘閥傳動機構

　　2.2、檢測分析

　　根據故障現象分析，造成電動裝置無法正常啟閉閥門的原因與閥門開關力矩、遠傳機構效率和電動裝置性能等有關( 圖2) 。

　　現場使用力矩扳手直接操作閥門時，開關力矩不大于設計開關力矩。使用低轉速電動裝置啟動遠傳裝置時，可以正常開關閥門。證明閥門的開關力矩沒有超過設計值。在圖1 中位置①處加力矩測量裝置測量電動裝置對遠傳機構的輸入力矩，位置②處加磁粉制動器( 模擬閥門開關力矩) 和力矩測量裝置測量遠傳機構的輸出力矩，輸出力矩與輸入力矩的比值即為遠傳機構的傳動效率。經測量，遠傳機構的傳動效率超過默認傳動效率，證明遠傳機構的傳動效率滿足設計要求。使用電動裝置專用的力矩校驗臺檢驗其輸出力矩，電動裝置的輸出力矩滿足設計要求。

                                                                                            圖2 故障分析

　　通過分析及測試，閥門、遠傳機構和電動裝置性能符合工況要求。為了確定閥門、遠傳機構和電動裝置配合是否是導致故障的原因，在電動裝置的動力和控制線路中接入檢測裝置，在關閥開始時檢測到電動裝置的電機有3 次電流峰值，對應關方向力矩開關3 次切斷動力電源( 圖3) 。在閥門全關時開啟閥門，電動裝置運轉正常。在閥門處于中間狀態時無論開關閥門均可檢測到電動裝置2 ～3 次啟動。

(a) 電流峰值(b) 關力矩開關動作

                                                                                  圖3 動力和控制線路檢測結果

　　2.3、理論分析

　　在閥門全關位置介質及靜摩擦會引起閥門開啟力矩過大。為避免全關位置電動裝置不能正常開啟閥門，電動裝置在全關位置開啟閥門時通過行程開關將力矩開關屏蔽，使力矩開關失效閥門正常開啟，因此在全關位置開啟閥門時，沒有檢測到電機多次啟動。而閥門在其他狀態時，力矩開關未被屏蔽，因此電動裝置啟動時電機有多次啟動現象。

　　通過對電流信號的定性分析，發現電動裝置電機二次啟動的時間間隔很短，此時電動裝置啟動信號還未消失，因此電動裝置再次啟動，直到帶動閥門開啟或啟動信號消失。將電動裝置設定力矩增大時，此時力矩開關不宜被觸發，因此增加設定力矩可以使故障得到緩解。

　　由于電動裝置的力矩開關在啟動時動作，說明此時附加力矩較大，超過電動裝置的設定力矩導致力矩保護動作，電動裝置不能正常運行。轉動力矩M = Jβ(J———轉動慣量，β———角加速度) 。通過對電機電流的定量分析，發現電動裝置的電機啟動時間為μs 級，導致角加速度非常大。使用低轉速電動裝置時，因其轉速較低，啟動時間較慢，故可以正常操作閥門。

　　通過分析，得知電動閘閥因電動裝置轉速較快，啟動時間較短，在慣性的作用下導致遠傳機構在啟動時附加力矩較大，從而使啟動時電動裝置所需力矩較大，超過設定力矩。

3、改進

　　為解決電動閘閥啟動故障，只能通過降低啟動時的附加力矩或通過電動裝置的設備消除力矩開關的跳動。

　　(1) 減小遠傳機構的慣性

　　遠傳機構的慣性與遠傳機構形狀、質量分布及轉軸的位置等相關，屬于固有特性，要改變固有特性需對遠傳機構重新設計，相關設計方案受傳遞力矩空間布置的制約。

　　(2) 電動裝置全開位置加力矩屏蔽裝置

　　類似于電動裝置全關位置的力矩屏蔽，在全關位置加力矩屏蔽，可以保證閥門在全開全關位置正常啟動，且閥門為全開全關閥，正常狀態不存在中間位置。

　　(3) 降低電動裝置的轉速

　　在閥門開啟行程和開啟時間不變的情況，通過采用閥桿雙頭螺紋的形式，降低電動裝置的轉速。

4、結語

　　針對核電站電動閘閥無法正常啟動的原因，提出了故障處理方案，保證了系統的完整性和可用性。

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