錢 榮

（揚州電力設(shè)備修造廠，江蘇揚州 225003）

0 概述

核級閥門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是用于控制核電站的相關(guān)電動閥門[1-2]，進(jìn)而保障系統(tǒng)的安全運行，是核電站的重要設(shè)備。防護(hù)試驗是人工模擬電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼對固體異物、粉塵、水等有效防護(hù)的一種試驗方法[3-4]，主要是根據(jù)規(guī)定的檢驗方法，檢驗外殼對接近危險部件、防止固體異物進(jìn)入或水進(jìn)入殼體的保護(hù)程度。核級閥門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防護(hù)試驗一般用以考核執(zhí)行機(jī)構(gòu)防塵和防水的性能。本文針對用于核電站的核級閥門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)試驗研究，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種90°角度行程，運行時間短，輸出轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定的電動執(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)動電機(jī)、手動部件、電氣組件及傳動部件等零部件構(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：IP65；

額定轉(zhuǎn)矩：250 N·m；

輸出轉(zhuǎn)速：0.85 r/min；

運動方式：部分回轉(zhuǎn)。

2 外殼防護(hù)試驗

外殼防護(hù)試驗的目的是在經(jīng)過防護(hù)試驗后，測試執(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)試驗主要分為防塵試驗和防水試驗，是將執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別放置于防塵試驗箱和防水試驗場所，經(jīng)過一定的實驗周期后，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，并使用電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)測試臺測試執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能特性參數(shù)。核級閥門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防護(hù)等級為IP65，防塵試驗的要求為：不應(yīng)有明顯的灰塵沉積；防水試驗的要求為：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

防塵試驗是在溫度22℃、相對濕度35%、大氣壓力103 kPa的條件下進(jìn)行。在防塵試驗中，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，同時將執(zhí)行機(jī)構(gòu)放置于密閉的防塵試驗箱內(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箱內(nèi)，圖2所示為防塵試驗中電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)放置于防塵試驗箱內(nèi)的試驗現(xiàn)場圖。經(jīng)過8小時的防塵試驗后，取出電動執(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

2.2 防水試驗

防水試驗是在溫度23℃、相對濕度32%、大氣壓力101 kPa的條件下進(jìn)行。在防水試驗中，首先將電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)放置于勻速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)置物臺上，然后用內(nèi)徑6.3 mm的噴嘴對準(zhǔn)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼進(jìn)行噴射，從而形成對電動執(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，噴射時間為5 min，圖3所示為防水試驗現(xiàn)場圖。防水試驗后取出電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，檢查電動執(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

2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能特性試驗

性能特性試驗的目的是通過試驗驗證執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工況載荷作用下能否正常工作，并且測試全行程運行時間、輸出推力等相關(guān)性能參數(shù)。性能特性試驗是將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸與測試臺連接桿相連，通過計算機(jī)分別給被測執(zhí)行機(jī)構(gòu)和測試臺施加信號，并測試反饋，從而得到性能特性參數(shù)。

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能特性試驗是通過電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)測試臺檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程運行時間和輸出力矩。測試臺檢測力矩范圍為8～750 N·m，檢測角度位置精度為0.1°，檢測力矩精度為0.1 N·m。在電壓380 V，頻率50 Hz時，對電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程運行時間和輸出力矩進(jìn)行測試。圖4所示為裝配有電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的測試臺系統(tǒng)。

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

圖4 測試系統(tǒng)

圖5 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)全行程運行時間

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

3 結(jié)語

本文研究了一種核級閥門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防護(hù)試驗。按照規(guī)定的防護(hù)試驗條件，使用防塵試驗箱和防水試驗手段對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗，通過電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)測試臺對其性能特性參數(shù)進(jìn)行測試，得到如下結(jié)果：

圖6 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩

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

（2）對電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程時間測試，關(guān)閉方向和開啟方向的全行程運行時間都很穩(wěn)定，基本穩(wěn)定在18秒左右；

（3）對電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩測試，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.核級閥門驅(qū)動裝置抗震試驗研究［J］.機(jī)械設(shè)計與制造，2014（8）：121-123.

［2］MSRahman，SCBanik.A Sofeware Based electric actua?tor control system with robotic arm-alearning for under?graduate students［J］.International Journal of General Engineeringand Technology，2013，2（1）：15-24.

［3］同金，馬煜峰.對防護(hù)等級為IPX7的產(chǎn)品的防護(hù)等級測試［J］.計量與測試技術(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.