分析了某核電站電動閘閥無法通過電動裝置正常操作閥門開啟和關(guān)閉的原因，提出了降低閥門啟動附加力矩或消除力矩開關(guān)跳動的方法。
1、概述
　　電動閘閥是核電站安全殼噴淋系統(tǒng)(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(nèi)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(huán)噴淋，再循環(huán)噴淋可以持續(xù)幾天到幾個月。電動閘閥的可用性，決定了再噴淋循環(huán)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、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(gòu)與閥門連接，遠傳機構(gòu)中間存在3 個90°轉(zhuǎn)向( 圖1) 。在核電站調(diào)試期間，開關(guān)閥門時電動裝置力矩開關(guān)動作，閥門無法正常開關(guān)。具體表現(xiàn)為，電動裝置力矩測量組件的力矩桿頻繁跳動，觸發(fā)力矩開關(guān)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(wěn)定，有時無法正常操作閥門。

圖1 電動閘閥傳動機構(gòu)
　　2.2、檢測分析
　　根據(jù)故障現(xiàn)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(guān)力矩、遠傳機構(gòu)效率和電動裝置性能等有關(guān)( 圖2) 。
　　現(xiàn)場使用力矩扳手直接操作閥門時，開關(guān)力矩不大于設計開關(guān)力矩。使用低轉(zhuǎn)速電動裝置啟動遠傳裝置時，可以正常開關(guān)閥門。證明閥門的開關(guān)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(gòu)的輸入力矩，位置②處加磁粉制動器( 模擬閥門開關(guān)力矩) 和力矩測量裝置測量遠傳機構(gòu)的輸出力矩，輸出力矩與輸入力矩的比值即為遠傳機構(gòu)的傳動效率。經(jīng)測量，遠傳機構(gòu)的傳動效率超過默認傳動效率，證明遠傳機構(gòu)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(gòu)和電動裝置性能符合工況要求。為了確定閥門、遠傳機構(gòu)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(guān)閥開始時檢測到電動裝置的電機有3 次電流峰值，對應關(guān)方向力矩開關(guān)3 次切斷動力電源( 圖3) 。在閥門全關(guān)時開啟閥門，電動裝置運轉(zhuǎn)正常。在閥門處于中間狀態(tài)時無論開關(guān)閥門均可檢測到電動裝置2 ～3 次啟動。

(a) 電流峰值(b) 關(guān)力矩開關(guān)動作
圖3 動力和控制線路檢測結(jié)果
　　2.3、理論分析
　　在閥門全關(guān)位置介質(zhì)及靜摩擦會引起閥門開啟力矩過大。為避免全關(guān)位置電動裝置不能正常開啟閥門，電動裝置在全關(guān)位置開啟閥門時通過行程開關(guān)將力矩開關(guān)屏蔽，使力矩開關(guān)失效閥門正常開啟，因此在全關(guān)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(tài)時，力矩開關(guān)未被屏蔽，因此電動裝置啟動時電機有多次啟動現(xiàn)象。
　　通過對電流信號的定性分析，發(fā)現(xiàn)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(guān)不宜被觸發(fā)，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(guān)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(zhuǎn)動力矩M = Jβ(J———轉(zhuǎn)動慣量，β———角加速度) 。通過對電機電流的定量分析，發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)速電動裝置時，因其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速較快，啟動時間較短，在慣性的作用下導致遠傳機構(gòu)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(guān)的跳動。
　　(1) 減小遠傳機構(gòu)的慣性
　　遠傳機構(gòu)的慣性與遠傳機構(gòu)形狀、質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)軸的位置等相關(guān)，屬于固有特性，要改變固有特性需對遠傳機構(gòu)重新設計，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.chvacuum.com/)認為相關(guān)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(guān)位置的力矩屏蔽，在全關(guān)位置加力矩屏蔽，可以保證閥門在全開全關(guān)位置正常啟動，且閥門為全開全關(guān)閥，正常狀態(tài)不存在中間位置。
　　(3) 降低電動裝置的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速。
4、結(jié)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(tǒng)的完整性和可用性。