黃少華，盧 祺，楊秀敏

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

壓水堆核電機(jī)組安全殼通風(fēng)隔離閥是保證系統(tǒng)安全的關(guān)鍵設(shè)備，用于壓水堆核電廠密閉貫穿反應(yīng)堆安全殼的內(nèi)外風(fēng)道，執(zhí)行系統(tǒng)的安全功能，切斷或接通管路，從而使系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)安全殼內(nèi)發(fā)生事故時(shí)，安全殼隔離閥能在2 s內(nèi)快速關(guān)閉，以防止和減緩事故后安全殼內(nèi)放射性物質(zhì)的外逸。安全殼大氣監(jiān)測系統(tǒng)有8臺(tái)口徑為250 mm的安全殼隔離閥，其中有4臺(tái)可由氣動(dòng)裝置自動(dòng)開啟,也可以就地手動(dòng)打開，另外4臺(tái)閥門沒有設(shè)置氣動(dòng)裝置，只能就地手動(dòng)打開，當(dāng)電磁離合失電后（事故狀態(tài)下或者主控室控制）便會(huì)立即關(guān)閉，從而防止放射性物質(zhì)外泄。

1 缺陷描述

某核電機(jī)組新建運(yùn)行后不久，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)安全殼排放前，遠(yuǎn)程氣動(dòng)打開某安全殼隔離閥時(shí)現(xiàn)場閥門會(huì)出現(xiàn)多次開關(guān)的故障現(xiàn)象，一般需要多次開關(guān)閥門才可以到達(dá)正常全開位置。維修人員嘗試調(diào)小氣動(dòng)泵供氣氣源壓力后，閥門動(dòng)作次數(shù)會(huì)減少，但是仍舊無法一次到達(dá)全開位置，缺陷依然存在。

2 動(dòng)作原理

手輪或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置可帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿使蝸輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁離合器帶電嚙合前，轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)蝸輪盤與驅(qū)動(dòng)蝸桿分離；當(dāng)電磁離合帶電時(shí)，驅(qū)動(dòng)蝸輪盤與驅(qū)動(dòng)蝸桿連成一體，驅(qū)動(dòng)蝸輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒條移動(dòng)，從而達(dá)到閥門開啟的目的。反向，由于蝸輪蝸桿的自鎖作用，驅(qū)動(dòng)蝸桿無法帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)蝸輪盤，閥門會(huì)被鎖定到在某一開啟位置，但是只要電磁離合器失電，作用在齒條上的閥門關(guān)閉力會(huì)使齒條移動(dòng)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)（此時(shí)蝸輪盤無法對蝸桿產(chǎn)生自鎖），閥門快速自動(dòng)關(guān)閉。

3 首次缺陷處理

機(jī)組首次大修期間對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電磁離合器的一側(cè)，齒整圈凹陷，整圈共6個(gè)支撐全部斷裂損壞（圖1），未發(fā)現(xiàn)其他異常，于是更換新的電磁離合器后正?；匮b，工作全部完成后，氣動(dòng)開啟閥門連續(xù)3次沒有異常。但是大修結(jié)束后不久，該閥門會(huì)出現(xiàn)電磁離合失電不能快關(guān)的情況，影響閥門的安全功能，同時(shí)在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)多次開關(guān)閥門才可以到達(dá)正常全開位置的缺陷現(xiàn)象依然存在。

圖1 電磁離合器6個(gè)支撐全部斷裂損壞

4 根本原因排查

4.1 分析方向確定

根據(jù)首次缺陷處理情況可以確定，電磁離合器損壞不是缺陷產(chǎn)生的根源，電磁離合器損壞只是根本原因的某個(gè)結(jié)果，也可能只是某一促成因素。由于現(xiàn)場根據(jù)故障現(xiàn)象無法進(jìn)一步查找根本原因，需要安排第二次全面解體檢查。

4.2 可能因素排查

（1）電磁離合器問題。因?yàn)橹耙呀?jīng)更換了電磁離合器，隨后又出現(xiàn)了類似問題，需要再次檢查離合器狀態(tài)，接下來解體窗口電磁離合器沒有異常，儀控專業(yè)檢查電磁線圈檢查、信號(hào)檢查也沒有發(fā)現(xiàn)異常，因此可排除電磁離合本身的問題。

（2）閥體或執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡澀問題。前后兩次缺陷均為偶發(fā)，閥門本體各防塵密封完好，不會(huì)有異物進(jìn)入導(dǎo)致靜動(dòng)之間卡澀；閥門密封打壓合格，說明閥門與執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部件配合無異常；電磁離合器帶電之后，用手輪開啟閥門沒有卡澀。因此，可以判斷閥體或執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡澀不是問題的原因。

4.3 第二次解體異常分析

4.3.1 異常情況

再次解體檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)嚙合裝置，電磁離合器無異常外，但是發(fā)現(xiàn)蝸輪盤與其本來一體的中心軸承存在異常位移跡象（蝸輪盤上壓住中心軸承的翻邊已經(jīng)缺失），且保護(hù)罩已經(jīng)損壞（圖2）。更換損壞部件后，按照原順序回裝時(shí)發(fā)現(xiàn)，在失電情況下電磁離合器也有嚙合異常情況，根據(jù)設(shè)計(jì)要求電磁離合器齒頂間隙應(yīng)該為0.5～0.7 mm。

圖2 二次解體異常示意

4.3.2 新舊備件差別問題分析

重新解體電磁離合器組件，對更換的蝸輪盤（包括中心軸承）、保護(hù)罩和電磁離合器的新舊備件外形尺寸進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)除了保護(hù)罩厚度存在差別外，其他新舊備件沒有異常。新保護(hù)罩比舊保護(hù)罩厚0.3 mm，這會(huì)使嚙合間隙減小0.3 mm（圖3），于是將舊保護(hù)罩替換新保護(hù)包后重新回裝，發(fā)現(xiàn)依舊存在異常嚙合的情況，可以判斷新舊備件不是導(dǎo)致間隙偏小的根本原因（圖4）。

圖3 舊保護(hù)罩安裝示意

圖4 新保護(hù)罩安裝

4.3.3 嚙合間隙異常分析

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證各部件外形一致的情況下，嚙合間隙是通過調(diào)整中心軸承內(nèi)圈前后的墊片來實(shí)現(xiàn)的（圖5）。現(xiàn)場拆除該調(diào)整墊片，回裝離合器組件，將離合器嚙合間隙固定在0.6 mm（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)0.5～0.7 mm），用塞尺測量中心軸承內(nèi)圈兩端間隙，A為1.95 mm（該處原來未安裝墊片）、B為0.05 mm（該處原來安裝有2 mm厚的調(diào)整墊片）。

圖5 離合器組件間隙測量示意

根據(jù)上述實(shí)測結(jié)果可以確定，A處應(yīng)該安裝的調(diào)整墊片被安裝到B處，這是導(dǎo)致該閥出現(xiàn)一系列異常根本原因（圖6）。因?yàn)樵撻y在安裝調(diào)試期間沒有進(jìn)行過解體檢修，可以判斷在廠內(nèi)裝配時(shí)該調(diào)整墊片被安裝在錯(cuò)誤的地方（圖7、圖8）。

圖6 調(diào)整墊片安裝錯(cuò)誤（嚙合異常）

圖7 調(diào)整墊片安裝正確（嚙合間隙正常）

4.4 兩次缺陷演變分析

缺陷的演變過程如圖8所示。

兩次異常損壞的表現(xiàn)：電磁離合器嚙合齒斷裂產(chǎn)生相對位移（圖9、圖10），離合器嚙合盤斷裂后，嚙合齒才脫開（圖8）；中心軸承和蝸輪盤異常位移（圖12、圖13），蝸輪盤相對中心軸承產(chǎn)生異常位移后嚙合齒才脫開（圖9）。

圖8 缺陷演變過程的Visio圖

圖9 離合器嚙合盤斷裂前

圖10 離合器嚙合盤斷裂后

圖11 蝸輪盤相對中心軸承產(chǎn)生異常位移前

圖12 蝸輪盤相對中心軸承產(chǎn)生異常位移后

圖13 間隙調(diào)整示意

5 問題處理

在確定故障的根本原因后，重新安裝調(diào)整墊片，保證離合器失電狀態(tài)下的嚙合間隙為0.5～0.7 mm，由于保護(hù)罩備件厚度比原來的保護(hù)罩厚0.3 mm，重新加工增厚的調(diào)整墊片（增厚量與保護(hù)罩的增厚量相等）（圖13）。回裝完成后進(jìn)行再鑒定合格，后來該閥門未再出現(xiàn)過動(dòng)作異常的問題。

6 后續(xù)策略

（1）在檢修程序中增加電磁離合器嚙合間隙的檢查內(nèi)容，并明確通過改變調(diào)整墊片調(diào)整嚙合間隙的方法。

（2）將安全殼隔離閥氣動(dòng)裝置供氣泵的氣壓控制在廠家建議的0.35～0.40 bar（0.035～0.040 MPa），即安裝減壓過濾器，原設(shè)計(jì)直接接到廠房壓空管線上（壓力可達(dá)到8 bar）。