核級(jí)閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)防護(hù)試驗(yàn)研究

錢 榮

（揚(yáng)州電力設(shè)備修造廠，江蘇揚(yáng)州 225003）

0 概述

核級(jí)閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是用于控制核電站的相關(guān)電動(dòng)閥門[1-2]，進(jìn)而保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行，是核電站的重要設(shè)備。防護(hù)試驗(yàn)是人工模擬電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼對(duì)固體異物、粉塵、水等有效防護(hù)的一種試驗(yàn)方法[3-4]，主要是根據(jù)規(guī)定的檢驗(yàn)方法，檢驗(yàn)外殼對(duì)接近危險(xiǎn)部件、防止固體異物進(jìn)入或水進(jìn)入殼體的保護(hù)程度。核級(jí)閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防護(hù)試驗(yàn)一般用以考核執(zhí)行機(jī)構(gòu)防塵和防水的性能。本文針對(duì)用于核電站的核級(jí)閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)試驗(yàn)研究，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種90°角度行程，運(yùn)行時(shí)間短，輸出轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成及參數(shù)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是開啟和關(guān)閉核電站的風(fēng)閥、閘閥、截止閥等，其主要由罩蓋、下殼體、連接盤、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、手動(dòng)部件、電氣組件及傳動(dòng)部件等零部件構(gòu)成，見圖1，主要技術(shù)參數(shù)如下[5]：

圖1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

重量：≤20 kg；

安全類別：K3；

防護(hù)等級(jí)：IP65；

額定轉(zhuǎn)矩：250 N·m；

輸出轉(zhuǎn)速：0.85 r/min；

運(yùn)動(dòng)方式：部分回轉(zhuǎn)。

2 外殼防護(hù)試驗(yàn)

外殼防護(hù)試驗(yàn)的目的是在經(jīng)過防護(hù)試驗(yàn)后，測(cè)試執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體防止固體異物進(jìn)入殼內(nèi)設(shè)備和水進(jìn)入殼內(nèi)的防護(hù)性能。外殼防護(hù)試驗(yàn)主要分為防塵試驗(yàn)和防水試驗(yàn)，是將執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別放置于防塵試驗(yàn)箱和防水試驗(yàn)場(chǎng)所，經(jīng)過一定的實(shí)驗(yàn)周期后，取出執(zhí)行機(jī)構(gòu)，檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)防塵和防水性能，并使用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)試臺(tái)測(cè)試執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能特性參數(shù)。核級(jí)閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防護(hù)等級(jí)為IP65，防塵試驗(yàn)的要求為：不應(yīng)有明顯的灰塵沉積；防水試驗(yàn)的要求為：從任何方向?qū)?zhǔn)外殼的噴水都不應(yīng)引起損害。

2.1 防塵試驗(yàn)

防塵試驗(yàn)是在溫度22℃、相對(duì)濕度35%、大氣壓力103 kPa的條件下進(jìn)行。在防塵試驗(yàn)中，首先用真空泵連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)抽氣孔使執(zhí)行機(jī)構(gòu)正常工作周期內(nèi)殼內(nèi)的氣壓低于周圍大氣壓力，同時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)放置于密閉的防塵試驗(yàn)箱內(nèi)，通過粉末循環(huán)泵將經(jīng)過篩選的滑石粉懸浮于密閉的試驗(yàn)箱內(nèi)，圖2所示為防塵試驗(yàn)中電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)放置于防塵試驗(yàn)箱內(nèi)的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖。經(jīng)過8小時(shí)的防塵試驗(yàn)后，取出電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外殼未發(fā)現(xiàn)粉塵進(jìn)入殼體現(xiàn)象。

圖2 防塵試驗(yàn)

2.2 防水試驗(yàn)

防水試驗(yàn)是在溫度23℃、相對(duì)濕度32%、大氣壓力101 kPa的條件下進(jìn)行。在防水試驗(yàn)中，首先將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)放置于勻速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)置物臺(tái)上，然后用內(nèi)徑6.3 mm的噴嘴對(duì)準(zhǔn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼進(jìn)行噴射，從而形成對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼各方向的有效噴射。其中，水流量為12.5 L/min，噴嘴至外殼表面距離約為3 m，噴射時(shí)間為5 min，圖3所示為防水試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖。防水試驗(yàn)后取出電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，檢查電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外殼未發(fā)現(xiàn)殼體進(jìn)水現(xiàn)象。

圖3 防水試驗(yàn)

2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能特性試驗(yàn)

性能特性試驗(yàn)的目的是通過試驗(yàn)驗(yàn)證執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工況載荷作用下能否正常工作，并且測(cè)試全行程運(yùn)行時(shí)間、輸出推力等相關(guān)性能參數(shù)。性能特性試驗(yàn)是將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸與測(cè)試臺(tái)連接桿相連，通過計(jì)算機(jī)分別給被測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和測(cè)試臺(tái)施加信號(hào)，并測(cè)試反饋，從而得到性能特性參數(shù)。

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能特性試驗(yàn)是通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)試臺(tái)檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程運(yùn)行時(shí)間和輸出力矩。測(cè)試臺(tái)檢測(cè)力矩范圍為8～750 N·m，檢測(cè)角度位置精度為0.1°，檢測(cè)力矩精度為0.1 N·m。在電壓380 V，頻率50 Hz時(shí)，對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程運(yùn)行時(shí)間和輸出力矩進(jìn)行測(cè)試。圖4所示為裝配有電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的測(cè)試臺(tái)系統(tǒng)。

圖5所示為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開行程、關(guān)行程各5次時(shí)對(duì)應(yīng)的全行程運(yùn)行時(shí)間。從圖5中可以看出，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)全行程運(yùn)行時(shí)間最大值18.54秒出現(xiàn)在第4次測(cè)試的關(guān)閉方向；電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)全行程運(yùn)行時(shí)間最小值17.27秒出現(xiàn)在第4次測(cè)試的開啟方向。所有測(cè)試的全行程時(shí)間都小于19秒。

圖4 測(cè)試系統(tǒng)

圖5 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)全行程運(yùn)行時(shí)間

圖6 所示為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開行程、關(guān)行程各5次時(shí)對(duì)應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩。從圖6中可以看出，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩最大值259.2 N·m出現(xiàn)在第3次測(cè)試的關(guān)閉方向；電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩最小值240.7 N·m出現(xiàn)在第3次測(cè)試的開啟方向。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的額定輸出力矩為250 N·m，5次開、關(guān)行程的力矩測(cè)試值基本在250 N·m左右。

3 結(jié)語

本文研究了一種核級(jí)閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防護(hù)試驗(yàn)。按照規(guī)定的防護(hù)試驗(yàn)條件，使用防塵試驗(yàn)箱和防水試驗(yàn)手段對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)試臺(tái)對(duì)其性能特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，得到如下結(jié)果：

圖6 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩

（1）對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)試驗(yàn)，在規(guī)定的濕度、溫度和大氣壓力下對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行防塵試驗(yàn)和防水試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后未發(fā)現(xiàn)粉塵或水進(jìn)入電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼內(nèi)現(xiàn)象；

（2）對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程時(shí)間測(cè)試，關(guān)閉方向和開啟方向的全行程運(yùn)行時(shí)間都很穩(wěn)定，基本穩(wěn)定在18秒左右；

（3）對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩測(cè)試，開啟方向和關(guān)閉方向的輸出力矩穩(wěn)定在250 N·m左右。

［1］郭慶，李濤，韓松，等.核級(jí)閥門驅(qū)動(dòng)裝置抗震試驗(yàn)研究［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2014（8）：121-123.

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［3］同金，馬煜峰.對(duì)防護(hù)等級(jí)為IPX7的產(chǎn)品的防護(hù)等級(jí)測(cè)試［J］.計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2010，37（3）：36-37.

［4］孫浩儒，寧書志，郭志佳.淺談防爆電氣設(shè)備的外殼防護(hù)［J］.電氣防爆，2012（3）：22-23.