核電廠設(shè)備閘門啟閉故障及改造方案分析

張迪 張陽 丁源 高蘊(yùn)青

摘要：現(xiàn)如今，全自動(dòng)雙門式設(shè)備閘門相比其他機(jī)型的設(shè)備閘門有很大的優(yōu)勢(shì)，但是由于閘門自動(dòng)化控制水平高，對(duì)制造加工裝配過程中的精度要求較高，對(duì)偏差的容錯(cuò)能力差，導(dǎo)致經(jīng)常無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化啟閉。本文對(duì)該設(shè)備閘門的啟閉方式進(jìn)行說明，對(duì)閘門啟閉過程卡阻的問題進(jìn)行了分析，針對(duì)性提出改造方案，對(duì)未來新型設(shè)備閘門的研制提供指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：設(shè)備閘門;啟閉故障;技術(shù)改造

引言

閘門的選型設(shè)計(jì)在滿足工程布置合理的前提下，盡量使設(shè)計(jì)的閘門達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理和運(yùn)行安全的要求，為優(yōu)化門葉結(jié)構(gòu)，目前基本上仍然采用平面假定體系和容許應(yīng)力法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。閘門門葉結(jié)構(gòu)的制造，除應(yīng)選擇有相關(guān)資質(zhì)的企業(yè)按圖施工外，還需要做好相關(guān)的檢測(cè)、調(diào)試和驗(yàn)收工作。

1對(duì)設(shè)備閘門啟閉分析

1.1閘門機(jī)械結(jié)構(gòu)介紹

設(shè)備閘門機(jī)械結(jié)構(gòu)，主要包括外密封門組件，筒體組件和內(nèi)密封門組件，內(nèi)外密封門在筒體兩側(cè)對(duì)稱分布。每個(gè)密封門主要組件包括密封門板、固定支架、移動(dòng)框架、推拉電動(dòng)頭、鎖緊電動(dòng)頭和導(dǎo)軌電機(jī)等部件。筒體組件包括筒節(jié)和門框等部件。

1.2閘門啟閉過程

在使用設(shè)備閘門進(jìn)行物項(xiàng)運(yùn)輸時(shí)，內(nèi)密封門與外密封門開關(guān)方式相同。以密封門的關(guān)閉為例，說明關(guān)閉過程的三個(gè)階段。

階段一：導(dǎo)軌電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)移動(dòng)框架和密封門在上下導(dǎo)軌之間移動(dòng)，將密封門板平移至設(shè)備運(yùn)輸通道處，觸發(fā)限位裝置，導(dǎo)軌電機(jī)停止運(yùn)行。

階段二：通過3個(gè)推拉電動(dòng)頭，將密封門移動(dòng)至密封鎖緊螺栓與鎖緊螺母嚙合位置處。

階段三：通過3個(gè)推拉電動(dòng)頭和6個(gè)鎖緊電動(dòng)頭同時(shí)動(dòng)作，推動(dòng)密封門移動(dòng)至與門框上密封圈接觸，觸發(fā)限位裝置后推拉電動(dòng)頭停止運(yùn)行。

2存在的問題

2.1內(nèi)外門關(guān)閉后無法打開

在人員閘門尚未投入聯(lián)鎖時(shí)，操作人員將內(nèi)外門關(guān)閉后，在艙內(nèi)操作閘門自動(dòng)開關(guān)按鈕，閘門無響應(yīng)，導(dǎo)致閘門艙關(guān)人20min。根據(jù)人員閘門設(shè)計(jì)邏輯，在聯(lián)鎖解除的情況下，考慮到核安全，只允許在外門外的101PP操作臺(tái)上操作人員閘門，在艙內(nèi)的操作臺(tái)102PP、殼內(nèi)的操作臺(tái)103PP上均無法操作。

2.2電磁離合器緊固件松動(dòng)

人員閘門操作人員在自動(dòng)操作外門時(shí)，電磁離合器部分發(fā)出巨大的咬齒聲，立即緊急停止操作。故障處理：拆除離合器連接軸的頂絲后，用銅棒將軸整體向接近離合器的方向敲進(jìn)1mm左右。將頂絲鎖緊后，切換至自動(dòng)操作，自動(dòng)打開外門，外門可以正常開關(guān)。

2.3頂升限位擋塊不能觸碰限位

每道人員閘門上有2個(gè)頂升限位，1個(gè)位于頂升機(jī)構(gòu)上，1個(gè)位于門框上部，當(dāng)限位開關(guān)觸發(fā)時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)停止頂升，閘門提升過程結(jié)束。鑒于頂升行程的重要性，2個(gè)限位互為備用。而在1號(hào)機(jī)組人員閘門投聯(lián)鎖期間，位于頂升機(jī)構(gòu)上的限位在門停止提升后尚未被觸發(fā)，限位擋塊離限位尚有段距離，門之所以停止提升，是門框上的頂升限位起了作用。該故障具有很大的損壞人員閘門的風(fēng)險(xiǎn)，一旦門框的頂升限位失效，人員閘門提升動(dòng)作將不會(huì)停止，可能造成門體損壞，鎖緊機(jī)構(gòu)、門軸斷裂等風(fēng)險(xiǎn)。

3技術(shù)改造的實(shí)施

3.1限制密封門板傾斜

一是從操作邏輯上取消3個(gè)推拉電動(dòng)頭與6個(gè)鎖緊電動(dòng)頭的同步運(yùn)行，將推進(jìn)過程和鎖緊過程分開，推拉過程僅使用推拉電動(dòng)頭實(shí)施。3個(gè)推拉動(dòng)電動(dòng)頭協(xié)調(diào)一致保持推拉，可避免兩套傳動(dòng)裝置難以保持同一推進(jìn)效果的問題，促使密封門板平移。二是增加門板與門框的測(cè)距設(shè)備，嚴(yán)格控制門板垂直度。通過由推拉電動(dòng)頭同步推拉，使門板的運(yùn)行穩(wěn)定性提高，從而為提高控制精度提供了可行性，精度從10mm提高到3mm（初步試驗(yàn)值），可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)行情況，適當(dāng)修改報(bào)警精度。

3.2替換密封鎖緊裝置

一是重新設(shè)計(jì)密封鎖緊螺栓組，把門板套筒內(nèi)齒輪傳動(dòng)的鎖緊螺母更換為自適應(yīng)彈簧調(diào)心鎖緊螺母，保持螺栓不變。螺母與密封門板中間增加球形墊圈和錐形墊圈，提高螺栓組對(duì)偏心適應(yīng)性，提高對(duì)中操作過程中的容錯(cuò)能力，輕便地實(shí)現(xiàn)對(duì)中和初步嚙合。二是重新設(shè)計(jì)鎖緊電動(dòng)頭，將6個(gè)鎖緊電動(dòng)頭內(nèi)的固定式傳動(dòng)套筒更換為自適應(yīng)彈簧調(diào)心套筒，當(dāng)鎖緊螺母偏心后，套筒能夠適應(yīng)并準(zhǔn)確與螺母嚙合。鎖緊電機(jī)更換為便攜式電動(dòng)力矩扳手，采用手動(dòng)擰緊，即拆除原俄供鎖緊電動(dòng)頭，在3個(gè)推拉電動(dòng)頭將門推到密封位置時(shí)，用電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)密封鎖緊裝置進(jìn)行鎖緊密封，擰緊力矩不變，將密封門緊固在門框上。

3.3加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)

運(yùn)行管理單位應(yīng)堅(jiān)持積極保養(yǎng)，定期檢查和不定期檢查相結(jié)合的原則，及時(shí)發(fā)現(xiàn)閘門及啟閉設(shè)備在運(yùn)行中的問題并予以解決，確保設(shè)備運(yùn)行良好。管理單位應(yīng)完善運(yùn)行管理制度，遵循崗位責(zé)任制度，逐級(jí)落實(shí)管理維護(hù)工作。在閘門及啟閉設(shè)備運(yùn)行過程中，對(duì)于閘門止水橡皮，尤其是頂止水橡皮，止水螺栓等易損、易壞件應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的更換。閘門銹蝕部位應(yīng)予以及時(shí)的除銹和油漆防腐，沿海擋潮工作閘門更容易受到海水腐蝕，表面防腐前應(yīng)對(duì)閘門表面銹蝕部位進(jìn)行重新打磨和清潔，在選擇防腐涂料時(shí)，應(yīng)根據(jù)原設(shè)計(jì)方案選擇合適的表面涂料。針對(duì)閘門支承結(jié)構(gòu)破壞或啟閉設(shè)備原因?qū)е聼o法正常啟閉時(shí)應(yīng)及時(shí)上報(bào)上級(jí)管理單位，及時(shí)采取有效措施予以解決，并做好相關(guān)記錄。

結(jié)語

設(shè)備閘門是核電站反應(yīng)堆廠房安全殼一個(gè)重要組成部件。在反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，它處于關(guān)閉狀態(tài)，是安全殼整體密封的一部分，能承受各種設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的載荷（溫度、壓力以及混凝土的強(qiáng)迫位移等），保持安全殼的完整性和密封性，確保將放射性產(chǎn)物控制在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)，防止電離輻射擴(kuò)散到反應(yīng)堆廠房之外，確保安全殼內(nèi)部免受外界物體的影響。停堆換料和檢修時(shí)，設(shè)備閘門是安全殼內(nèi)重要設(shè)備和材料進(jìn)出的通道，如新燃料吊籃、乏燃料吊籃、工藝運(yùn)輸設(shè)備和大型檢修設(shè)備等，設(shè)備閘門出現(xiàn)故障將會(huì)影響大修的關(guān)鍵路徑。

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