核级阀门电动执行机构防护试验研究

钱 荣

（扬州电力设备修造厂，江苏扬州 225003）

0 概述

核级阀门电动执行机构是用于控制核电站的相关电动阀门[1-2]，进而保障系统的安全运行，是核电站的重要设备。防护试验是人工模拟电动执行机构外壳对固体异物、粉尘、水等有效防护的一种试验方法[3-4]，主要是根据规定的检验方法，检验外壳对接近危险部件、防止固体异物进入或水进入壳体的保护程度。核级阀门电动执行机构的防护试验一般用以考核执行机构防尘和防水的性能。本文针对用于核电站的核级阀门电动执行机构进行防护试验研究，该执行机构是一种90°角度行程，运行时间短，输出转矩稳定的电动执行机构。

1 执行机构构成及参数

执行机构主要是开启和关闭核电站的风阀、闸阀、截止阀等，其主要由罩盖、下壳体、连接盘、驱动电机、手动部件、电气组件及传动部件等零部件构成，见图1，主要技术参数如下[5]：

图1 执行机构结构图

重量：≤20 kg；

安全类别：K3；

防护等级：IP65；

额定转矩：250 N·m；

输出转速：0.85 r/min；

运动方式：部分回转。

2 外壳防护试验

外壳防护试验的目的是在经过防护试验后，测试执行机构壳体防止固体异物进入壳内设备和水进入壳内的防护性能。外壳防护试验主要分为防尘试验和防水试验，是将执行机构分别放置于防尘试验箱和防水试验场所，经过一定的实验周期后，取出执行机构，检查执行机构防尘和防水性能，并使用电动执行机构测试台测试执行机构的性能特性参数。核级阀门电动执行机构的防护等级为IP65，防尘试验的要求为：不应有明显的灰尘沉积；防水试验的要求为：从任何方向对准外壳的喷水都不应引起损害。

2.1 防尘试验

防尘试验是在温度22℃、相对湿度35%、大气压力103 kPa的条件下进行。在防尘试验中，首先用真空泵连接执行机构抽气孔使执行机构正常工作周期内壳内的气压低于周围大气压力，同时将执行机构放置于密闭的防尘试验箱内，通过粉末循环泵将经过筛选的滑石粉悬浮于密闭的试验箱内，图2所示为防尘试验中电动执行机构放置于防尘试验箱内的试验现场图。经过8小时的防尘试验后，取出电动执行机构，检查执行机构的外壳未发现粉尘进入壳体现象。

图2 防尘试验

2.2 防水试验

防水试验是在温度23℃、相对湿度32%、大气压力101 kPa的条件下进行。在防水试验中，首先将电动执行机构放置于匀速旋转的旋转置物台上，然后用内径6.3 mm的喷嘴对准电动执行机构外壳进行喷射，从而形成对电动执行机构外壳各方向的有效喷射。其中，水流量为12.5 L/min，喷嘴至外壳表面距离约为3 m，喷射时间为5 min，图3所示为防水试验现场图。防水试验后取出电动执行机构，检查电动执行机构的外壳未发现壳体进水现象。

图3 防水试验

2.3 执行机构性能特性试验

性能特性试验的目的是通过试验验证执行机构在工况载荷作用下能否正常工作，并且测试全行程运行时间、输出推力等相关性能参数。性能特性试验是将执行机构的输出轴与测试台连接杆相连，通过计算机分别给被测执行机构和测试台施加信号，并测试反馈，从而得到性能特性参数。

电动执行机构的性能特性试验是通过电动执行机构测试台检测执行机构的全行程运行时间和输出力矩。测试台检测力矩范围为8～750 N·m，检测角度位置精度为0.1°，检测力矩精度为0.1 N·m。在电压380 V，频率50 Hz时，对电动执行机构的全行程运行时间和输出力矩进行测试。图4所示为装配有电动执行机构的测试台系统。

图5所示为电动执行机构开行程、关行程各5次时对应的全行程运行时间。从图5中可以看出，电动执行机构全行程运行时间最大值18.54秒出现在第4次测试的关闭方向；电动执行机构全行程运行时间最小值17.27秒出现在第4次测试的开启方向。所有测试的全行程时间都小于19秒。

图4 测试系统

图5 电动执行机构全行程运行时间

图6 所示为电动执行机构开行程、关行程各5次时对应的执行机构输出力矩。从图6中可以看出，电动执行机构输出力矩最大值259.2 N·m出现在第3次测试的关闭方向；电动执行机构输出力矩最小值240.7 N·m出现在第3次测试的开启方向。电动执行机构的额定输出力矩为250 N·m，5次开、关行程的力矩测试值基本在250 N·m左右。

3 结语

本文研究了一种核级阀门电动执行机构的防护试验。按照规定的防护试验条件，使用防尘试验箱和防水试验手段对执行机构进行试验，通过电动执行机构测试台对其性能特性参数进行测试，得到如下结果：

图6 电动执行机构输出力矩

（1）对电动执行机构进行防护试验，在规定的湿度、温度和大气压力下对电动执行机构分别进行防尘试验和防水试验，试验完成后未发现粉尘或水进入电动执行机构壳内现象；

（2）对电动执行机构的全行程时间测试，关闭方向和开启方向的全行程运行时间都很稳定，基本稳定在18秒左右；

（3）对电动执行机构的输出力矩测试，开启方向和关闭方向的输出力矩稳定在250 N·m左右。

［1］郭庆，李涛，韩松，等.核级阀门驱动装置抗震试验研究［J］.机械设计与制造，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，马煜峰.对防护等级为IPX7的产品的防护等级测试［J］.计量与测试技术，2010，37（3）：36-37.

［4］孙浩儒，宁书志，郭志佳.浅谈防爆电气设备的外壳防护［J］.电气防爆，2012（3）：22-23.