核电工程建设阀门柔性轴远传装置实践

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【摘要】核电站阀门远传装置是专用于对位于放射性特别高的区域或者操作空间过于狭小的阀门进行远距离起闭作业的设备。M310堆型核电站的远传布置设计均为刚性轴远传装置，但是核电站在建设期间，阀门会因预埋管土建误差及系统安装误差累计的原因，出现原设计的刚性轴远传机构无法与阀门驱动轴进行对接的问题。为了解决上述问题并保证工程进度，本文创新性地提出采用柔性轴远传装置代替刚性轴远传装置，利用柔性轴远传易于布置的特点，有效解决核电站现场部分阀门无法安装刚性轴远传装置的问题。

【关键词】阀门远传;柔性轴;核电站

一、引言

阀门是核电站的重要组成部分，广泛应用于核电站各个厂房的管路中。阀门能够快速、正确的开启和关闭对核电的安全运行至关重要。阀门远传装置是通过一系列的连接件(刚性轴、柔性轴)将电动或人工驱动力传递到阀门，实现阀门的开启或关闭的力矩传递装置。核电站的阀门远传装置主要应用于核燃料厂房等某些放射性浓度高的区域，由于这些场所的辐照剂量高，人员不便于直接对阀门进行操作，或者由于操作空间过于紧密等客观条件导致阀门不能就地操作，因此需采用远传装置进行远程控制。本文以某核电站RCV044VP阀门为例，由于该阀门的土建预埋连接管道和系统安装误差累计，导致该阀门与安装管道偏离81mm，刚性轴无法通过穿墙套管直接与阀门法兰相连。阀门与墙体之间间隔1238mm，横向与纵向的距离均过短，无法加装刚性远传的换向装置。并且阀门远传安装工序相对靠后，待发现存在位置偏差时，已经没有机械操作空间进行楼板扩孔进行刚性远传的修正安装(墙体厚度为700mm的混凝土墙，土建单位钻孔作业设备大)。为了推进项目进程，节约工期，综合以上考虑，故对此进行了设计变更，采用柔性轴远传进行改造安装。

二、柔性轴远传的基本构造

阀门柔性轴远传机构由阀门适配器(被操作阀门与柔性轴连接器)、单轴柔性轴、操作工位、操作手轮等部件组成。柔性轴远传机构通过单轴柔性轴传递操作扭矩，达到在操作工位远程灵活操作阀门的目的。阀门适配器安装在被操作阀门处，单轴柔性轴一端连接阀门适配器、另一端连接操作工位。通过操作工位的手轮来灵活、快速操作被操作阀门。操作时远传机构各部件须灵活不易卡涩。操作工位应配备阀门开关指示器以辨别被操作阀门的状态。阀门柔性轴远传机构，不会干涉附近设备、设施、管道、线路等的正常运行。

三、柔性轴远传的设计方案

现场测绘RCV044实际布置如图2所示。已知阀门开启力矩为156N.m，阀门关闭力矩为284N.m。选择合适的柔性轴是该改造最为关键部分，柔性轴的外层是不锈钢304的保护套，轴芯是由高碳弹簧钢编制缠绕而成，经过特殊处理后适合正反转大扭矩旋转，且延迟角度较小;经查询柔性轴选型表，结合现场转弯半径以及阀门工作扭矩，选定＊＊－38＆68－＊＊型号的柔性轴。根据阀门与管道选择匹配的偏心适配器。本次选型的柔性轴远传需满足抗震级别为1I，即在地震工况下保持结构的完整性，应保证在各工况下远传机构本体不能发生损坏。供货厂家需在供货之前提供相关的抗震试验报告。

四、柔性轴远传装置试验内容

阀门远传装置试验台架为立式台架，按照实际传动走向安装在试验台架上。用伺服电机作为输入扭矩的给力机构，伺服电机的旋转速度设定在20～80r/min，磁粉制动器模拟阀门。阀门远传装置的输入端和输出端均安装扭矩传感器，分别与伺服电机和磁粉制动器相连。

(一)性能试验。启动伺服电机，进行“开—关”操作试验。使阀门远传机构进行正反两个方向旋转，做开启和关闭操作，循环次数不得少于5次，阀门远传机构在转动过程中无任何卡阻、无异常跳动及异常声响等。注意观察标尺板到位后及时停车，不能撞到标尺上。标尺的指示位置不必锁定，留待工况现场调整设定。

(二)效率试验。RCV044这台阀门的开启扭矩为156N.m，启动试验设备，记录输入、输出扭矩值。当输出扭矩值为156N.m，试验设备的磁粉制动器的扭矩值为171N.m。核算效率值为91.23%(效率值=输出扭矩值/输入扭矩值)。效率值≥85%为合格。

(三)强度试验。试验的目的在于检验阀门远传机构零、部件的机械强度和刚度是否满足使用要求。RCV044这台阀门的最大启闭力矩为284N.m，现将强度试验扭矩加载至355N.m(1.25倍)，启动试验设备，当输出端扭矩值达到强度检验扭矩时，维持3分钟以上。目视检查远传机构，所有零部件不得出现任何扭曲、弯曲、裂纹、松动、变形、开焊等现象为合格。通过试验，本台柔性轴远传满足设计工况的要求。

五、结语

通过采用柔性轴远传装置代替刚性轴远传装置，满足了设计的需求，顺利解决现场安装问题，在保障了工程建设安装进度的同时，避免土建等相关专业返工，节约建设资金。而且提供了后续应用和推广的场景和场合，为后续核电项目给予指导意义。

【参考文献】

［1］霍明，马少俊，郑之寿．核电站阀门柔性轴远传装置的应用创新设计及研究［J］．中国机械，2014

作者：王宝 单位：连云港金辰实业有限公司