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        三門核電旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置改造

        2020-06-29 07:21:29楊安東
        機(jī)電信息 2020年12期
        關(guān)鍵詞:改造

        摘要:三門核電旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),是循環(huán)水系統(tǒng)的重要過濾設(shè)備?,F(xiàn)介紹旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置的原始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的故障,并提出有針對(duì)性的改造方案,以保證旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的可靠運(yùn)行。

        關(guān)鍵詞:三門核電;旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng);鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置;改造

        0? ? 引言

        旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)作為循環(huán)水系統(tǒng)的重要過濾設(shè)備,與上游的攔污柵配套使用,可有效攔截循環(huán)水中的水草、魚蝦等水生物以及其他雜物,以保證進(jìn)入凝汽器的循環(huán)水達(dá)到一定的水質(zhì)條件。

        三門核電旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),其運(yùn)行狀況是否良好直接決定循環(huán)水系統(tǒng)是否可靠運(yùn)行,進(jìn)而決定凝汽器的運(yùn)行工況,對(duì)整個(gè)電廠的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。本文將在介紹旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)原報(bào)警裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理的基礎(chǔ)上分析其在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的故障,并提出有針對(duì)性的改造方案,以保證旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的可靠運(yùn)行。

        1? ? 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置主要由鉸板組件、鋼絲繩、拉桿、護(hù)套管、彈簧、撞塊、行程開關(guān)等組成,如圖1、圖2所示。其主要作用是當(dāng)連接網(wǎng)板的鏈條變長(zhǎng)松動(dòng)時(shí),在整個(gè)濾網(wǎng)網(wǎng)板自重向下的力作用下,鏈條上的滾輪通過軌道上的開口處壓向鉸板組件,鉸板組件受力后拉動(dòng)鋼絲繩和拉桿并克服彈簧彈力,使撞塊向下動(dòng)作觸動(dòng)行程開關(guān),從而斷電保護(hù)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的安全。

        2? ? 鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷

        在原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,鋼絲繩外部設(shè)有316L材質(zhì)的護(hù)套管,用于防止水流或其他異物干擾鋼絲繩而使報(bào)警裝置誤動(dòng)作,該設(shè)計(jì)仍有以下不足之處:

        (1)鋼絲繩直接與海水接觸,縮短了鋼絲繩的使用壽命。

        (2)相比于鋼絲繩(?6 mm,鋼絲繩芯),鋼絲繩上部的螺紋拉桿(M8、316L材質(zhì)、長(zhǎng)440 mm)更容易斷裂(鋼絲繩最小破斷拉力22.10 kN,拉桿破斷拉力約4 200 N),同時(shí)在鋼絲繩上部還有約6 m沒有護(hù)套管。報(bào)警裝置動(dòng)作后,若發(fā)生拉桿斷裂,斷裂的拉桿和鋼絲繩極易進(jìn)入網(wǎng)板,可能會(huì)引起濾網(wǎng)卡澀。

        (3)報(bào)警裝置動(dòng)作時(shí),鉸板組件的圓弧運(yùn)動(dòng)必然會(huì)引起鋼絲繩與護(hù)套管相互碰磨,如圖3所示,長(zhǎng)此以往,鋼絲繩必然斷裂失效。

        3? ? 鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置改造方案

        針對(duì)廠家原設(shè)計(jì)鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置結(jié)構(gòu)的缺陷,進(jìn)行如下針對(duì)性改造:

        3.1? ? 改造方案介紹

        重新設(shè)計(jì)一種用于海水環(huán)境下可拆裝的鋼絲繩密封導(dǎo)向組件,如圖4所示,將原有的鋼絲繩更換為涂塑鋼絲繩,涂塑鋼絲繩兩端剝離涂塑層,裸露的部分鋼絲繩安裝至兩端的夾緊密封組件,密封組件由夾緊座、夾緊片、夾緊螺母組成,為了保證裸露部分鋼絲繩不被海水腐蝕,設(shè)計(jì)用葛蘭頭對(duì)該部分裸露鋼絲進(jìn)行密封。同時(shí),兩端的密封組件配有一個(gè)尼龍導(dǎo)向套作為導(dǎo)向,以使報(bào)警裝置動(dòng)作時(shí)鋼絲繩與護(hù)套管不會(huì)碰磨。下部密封組件通過連桿與鉸板組件連接,上部密封接頭組件通過拉桿與行程開關(guān)組件直接連接。

        該方案的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是鋼絲繩夾緊密封結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)使用夾緊座、錐形夾緊片(帶內(nèi)螺紋)和夾緊螺母可實(shí)現(xiàn)該功能,同時(shí),為了實(shí)現(xiàn)夾緊座的密封功能,在夾緊座頭部設(shè)有一個(gè)電纜葛蘭頭的密封結(jié)構(gòu)(圖5)。夾緊座裝配于尼龍導(dǎo)向套,除鋼絲繩在護(hù)套管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)能起到導(dǎo)向作用外,也能有效避免鋼絲繩與護(hù)套管發(fā)生碰磨。尼龍導(dǎo)向套兩側(cè)加工扁平面,可以防止泥沙淤積,同時(shí)在下部尼龍導(dǎo)向套上加工一扁平槽,與護(hù)套管上的螺紋擋銷(圖6)配合使用,可以保證拉桿和鋼絲繩組件斷后仍舊滯留在護(hù)套管內(nèi),避免了其進(jìn)入濾網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。

        連接套與下部夾緊螺母通過背帽螺紋連接,連桿一端通過銷軸連接至連接套,連桿另一端通過銷軸連接至鉸板組件,連接套與下部夾緊螺母頭部設(shè)計(jì)成間隙配合,可以轉(zhuǎn)動(dòng)。該結(jié)構(gòu)可以保證在水下作業(yè)時(shí)連接連桿與鉸板組件更方便,不用轉(zhuǎn)動(dòng)整根鋼絲繩組件,只需要轉(zhuǎn)動(dòng)連接套(連同連桿)即可保證連桿與鉸板組件正確連接。

        3.2? ? 詳細(xì)設(shè)計(jì)分析

        3.2.1? ? 夾緊片與夾緊座配合錐度C的設(shè)計(jì)

        夾緊片與夾緊座錐面配合,夾緊片材質(zhì)選用1Cr18Ni9Ti,夾緊座材質(zhì)為316L,兩者皆為軟鋼,滑動(dòng)摩擦系數(shù)為f=0.4[1]。為了實(shí)現(xiàn)錐面配合的良好自鎖效果,需要進(jìn)行配合錐度C的設(shè)計(jì),示意圖如圖7所示。

        根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì),為了保證夾緊座與夾緊片之間的良好自鎖,夾緊座與夾緊片之間的滑動(dòng)摩擦角ρ大于傾斜角θ(壓力角)[2]。由于滑動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.4=tan ρ,當(dāng)ρ>θ,則f>tan θ,同時(shí)tan θ=,所以得到錐度:C=2tan θ<2f。

        設(shè)計(jì)錐度C小于2倍摩擦系數(shù)即可,即錐度<0.8,從常用錐度推薦值及部件尺寸考慮,取錐度為1:10,足以保證夾緊片與夾緊座配合后自鎖。

        3.2.2? ? 拉桿、鋼絲繩和連桿組件中各部件抗拉或抗剪應(yīng)力分析

        (1)拉桿許用拉力:鋼絲繩上部的拉桿螺紋尺寸M8,小徑d=6.65 mm,主要受拉力,材質(zhì)316L,許用拉應(yīng)力[σ]=120 MPa。因此,拉桿的許用拉力為 N=[σ]×=120×≈4 168 N

        (2)涂塑鋼絲繩破斷拉力:選用的公稱直徑6 mm的鋼芯鋼絲繩(GB 8918—2006),材質(zhì)316L,涂塑后外徑8 mm,最小破斷拉力為18.9 kN。

        (3)?16 mm銷軸許用剪力:?16 mm銷軸,用于連接連桿與連接套,連接連桿與鉸板組件,主要受剪力的作用,銷軸材質(zhì)316L,許用剪應(yīng)力[τ]=72~96 MPa,取[τ]=72 MPa計(jì)算,得到銷軸許用剪力為:? ? ?Q=[τ]×=72×≈14 476 N

        (4)下部夾緊螺母螺桿許用拉力:下部夾緊螺母主要受拉力作用,其尺寸如圖8所示。

        材質(zhì)316L,許用拉應(yīng)力[σ]=120 MPa,螺桿螺紋M12,小徑d=10.65 mm,退刀槽直徑10 mm,因此以?10 mm計(jì)算許用拉力:N=[σ]×=120×≈9 425 N

        (5)連桿許用拉力:連桿主要受拉力作用,連桿材質(zhì)316L,許用拉應(yīng)力[σ]=120 MPa,由圖9知最危險(xiǎn)斷面為14 mm×8 mm,因此其許用拉力為:? N=[σ]×S=120×14×8=13 440 N

        綜合以上計(jì)算結(jié)果,鋼絲繩上部的拉桿可承受的拉力最小。因此,在受到一定拉力作用的情況下,若上部拉桿發(fā)生斷裂,其他部件也能保持完好。

        3.3? ? 改造后鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置的優(yōu)點(diǎn)

        (1)使用涂塑鋼絲繩,同時(shí)設(shè)計(jì)了鋼絲繩夾緊和密封結(jié)構(gòu),鋼絲繩不與海水接觸,延長(zhǎng)了鋼絲繩使用壽命。

        (2)使用尼龍導(dǎo)向套,避免了報(bào)警裝置動(dòng)作時(shí)鋼絲繩與護(hù)套管相互碰磨。

        (3)若發(fā)生拉桿和鋼絲繩組件斷裂,斷裂后的拉桿和鋼絲繩組件只會(huì)停留在護(hù)套管內(nèi),避免了其進(jìn)入濾網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。

        (4)在機(jī)組運(yùn)行期間,若需要更換鋼絲繩組件,所有的部件可在水上組裝完成后,穿過護(hù)套管下落,水下作業(yè)時(shí)只需要擰入螺紋擋銷、連接連桿和連接套兩步,操作便捷迅速,大大縮短了水下作業(yè)時(shí)間。

        4? ? 結(jié)語

        本文對(duì)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的鏈條松動(dòng)報(bào)警裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的分析,提出了原設(shè)計(jì)存在的問題,即存在鋼絲繩與護(hù)套管碰磨后發(fā)生斷裂并易絞入濾網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。新報(bào)警裝置避免了鋼絲繩與護(hù)套管直接碰磨,實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩與海水隔離,具有使用壽命長(zhǎng)、鋼絲繩組件斷裂后不會(huì)進(jìn)入濾網(wǎng)以及水下更換便捷等特點(diǎn),目前已有8臺(tái)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)應(yīng)用于三門核電一期工程,運(yùn)行效果很好。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 王義質(zhì),李叔涵.工程力學(xué)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2004.

        [2] 龍振宇.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

        收稿日期:2020-03-17

        作者簡(jiǎn)介:楊安東(1986—),男,重慶人,工程師,從事水泵維修、生產(chǎn)計(jì)劃管理等工作。

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