國(guó)家職業(yè)資格全國(guó)統(tǒng)一鑒定電工 論文（國(guó)家職業(yè)資格 一 級(jí)）論文題目：田灣核電站電動(dòng)閥門專用電機(jī)的分析與研究姓 名： 喬乃勇 身份證號(hào)： 320704199402053017 準(zhǔn)考證號(hào)： 所在省市： 江蘇省連云港市 所在單位： 連云港市金辰實(shí)業(yè)有公司  田灣核電站電動(dòng)閥門專用電機(jī)的分析與研究喬乃勇連云港市金辰實(shí)業(yè)有公司摘要：針對(duì)田灣核電站一期機(jī)組使用的大量電動(dòng)閥門，本文系統(tǒng)地整理了核電站電動(dòng)執(zhí)行器所安裝使用電機(jī)的種類，重點(diǎn)討論了開(kāi)關(guān)閥用電機(jī)與調(diào)節(jié)閥用電機(jī)各自的性能參數(shù)及實(shí)際匹配工況同時(shí)闡述了電機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中頻繁出現(xiàn)的問(wèn)題，舉例并分析電機(jī)的某些重大缺陷的產(chǎn)生原因、處理方式、解決方案及后續(xù)經(jīng)驗(yàn)反饋分析結(jié)果表明，已完成的設(shè)備檢修及優(yōu)化工作均取得了良好的實(shí)踐效果，不僅為后續(xù)閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的維護(hù)管理及檢修方式積累了大量經(jīng)驗(yàn)，也為進(jìn)一步優(yōu)化擴(kuò)建工程項(xiàng)目中執(zhí)行器的選型及調(diào)試提供了有力的保證關(guān)鍵詞：閥門；電動(dòng)執(zhí)行器；電機(jī)；電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥目錄摘要： 20 引言 31 田灣核電站電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)分類 41.1 按生產(chǎn)廠家分類 41.2按工作制分類 52 設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行工況 62.1 開(kāi)關(guān)閥用電機(jī) 62.2 調(diào)節(jié)閥用電機(jī) 73閥用電機(jī)缺陷分析 93.1 高壓加熱器輸水系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥用電機(jī)缺陷 93.2 放射性氣體凈化系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥電機(jī)燒毀缺陷 104 結(jié)束語(yǔ) 13參考文獻(xiàn) 130 引言閥門是核電站的關(guān)鍵設(shè)備之一，控制并調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、溫度、流向、流量等，對(duì)壓力容器設(shè)備還起到安全保護(hù)作用。

核電閥門是指在核電站中核島、常規(guī)島和電站輔助設(shè)施BOP系統(tǒng)中使用的閥門，是核電站中是使用數(shù)量較多的介質(zhì)輸送控制設(shè)備，是核電站安全運(yùn)行中的必不可少的重要組成部分核電閥門在核電站中的投資比例占核電站建成價(jià)的1.6％左右核電閥門的維修、更換費(fèi)用一般占核電站維修總額中約占50％在核電站40~60年正常運(yùn)行期間，閥門是需要維護(hù)的主要設(shè)備，在所需維修費(fèi)用中占有很高比例因此閥門對(duì)核電站的正常、安全和穩(wěn)定運(yùn)行起到極為重要的作用，是核電站可靠運(yùn)行的保障按驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，核電閥門可以分為六種，分別是：氣動(dòng)、手動(dòng)、電動(dòng)、自動(dòng)、水壓驅(qū)動(dòng)和電磁驅(qū)動(dòng)為匹配田灣核電站的全數(shù)字化儀控系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝使用了大量的電動(dòng)執(zhí)行器來(lái)驅(qū)動(dòng)并控制電動(dòng)閥門以田灣一期為例，兩臺(tái)機(jī)組中共有安裝使用超過(guò)6000多臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行器，這其中包含有570臺(tái)左右電動(dòng)調(diào)節(jié)型執(zhí)行器而電機(jī)作為電動(dòng)執(zhí)行器的核心部件，承擔(dān)著整體裝置的動(dòng)力輸出功能，因此，電機(jī)決定了電動(dòng)執(zhí)行器的整體輸出性能是否良好，更決定了閥門的運(yùn)行質(zhì)量1 田灣核電站電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)分類電動(dòng)閥門在核電站整體中是一個(gè)龐大的群體，不僅數(shù)量大，而且種類、規(guī)格繁多，分布廣泛因此，對(duì)閥門的分類就顯得極為重要，一經(jīng)分類，工作人員可以對(duì)各個(gè)閥門的基本信息及功能一目了然，為實(shí)際工作的開(kāi)展帶來(lái)便利。

1.1 按生產(chǎn)廠家分類 核電站的閥門安裝和運(yùn)行管理是按系統(tǒng)進(jìn)行的，而對(duì)每個(gè)閥門的技術(shù)和檔案管理都是按生產(chǎn)廠家來(lái)進(jìn)行的根據(jù)統(tǒng)計(jì)，田灣核電單臺(tái)機(jī)組安裝使用3000臺(tái)以上電動(dòng)閥門，而這些閥門所匹配的電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)分別是由十幾個(gè)電機(jī)生產(chǎn)廠家提供的田灣核電站現(xiàn)場(chǎng)有2300多臺(tái)俄供執(zhí)行器，占總數(shù)的75%左右這些電動(dòng)執(zhí)行器主要使用俄羅斯ТУЛАЭВПЕКРОПРИВОД執(zhí)行器廠家生產(chǎn)的電機(jī)核電站還安裝使用一些其他國(guó)家生產(chǎn)的執(zhí)行器，主要有德國(guó)SIPOS、德國(guó)AUMA、法國(guó)BERNARD、英國(guó)ROTORK、捷克ZPA等除捷克ZPA使用德國(guó)Siemens電機(jī)外，其它國(guó)外廠家均自行生產(chǎn)執(zhí)行器電機(jī)另外，現(xiàn)場(chǎng)也安裝使用了一定數(shù)量的國(guó)產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行器，如揚(yáng)州電力設(shè)備修造廠、常州電站輔機(jī)總廠、天津第二通用機(jī)械廠、上海自動(dòng)化儀表十一廠等，國(guó)產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行器使用的電機(jī)多為訂制，由執(zhí)行器廠自主生產(chǎn)電機(jī)的較少閥門電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)均為鼠籠式三相異步電機(jī)，冷卻方式多為自扇冷式（圖1所示），僅部分重要閥門的電機(jī)冷卻方式為外部風(fēng)冷（圖2所示） 圖1 自扇冷式 圖2 外部風(fēng)冷1.2按工作制分類按照系統(tǒng)功能要求，電動(dòng)閥門可分為電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，文中以下相關(guān)內(nèi)容簡(jiǎn)稱為開(kāi)關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥。

開(kāi)關(guān)閥執(zhí)行器電機(jī)多為S2工作制，持續(xù)負(fù)載時(shí)間均為10min或15min部分俄供開(kāi)關(guān)閥執(zhí)行器使用S3工作制電機(jī)，負(fù)載率25%法國(guó)BERNARD生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)閥執(zhí)行器電機(jī)為S4工作制電機(jī)調(diào)節(jié)閥多采用S4工作制電機(jī)，旨在適應(yīng)電動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程中電機(jī)的頻繁周期啟停需要德國(guó)SIPOS生產(chǎn)的執(zhí)行器配裝了性能更為優(yōu)良的S5工作制電機(jī)，能夠滿足制動(dòng)工況的要求，保證了對(duì)重要系統(tǒng)的精確自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥用電機(jī)的持續(xù)負(fù)載率主要為25%、30%，法國(guó)BERNARD的部分調(diào)節(jié)閥用執(zhí)行器的電機(jī)還可選擇裝載持續(xù)負(fù)載率為50%或100%的電機(jī)2 設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行工況2.1 開(kāi)關(guān)閥用電機(jī)參照開(kāi)關(guān)閥用電機(jī)設(shè)計(jì)要求，田灣核電站絕大多數(shù)閥門電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)均能滿足要求，但部分系統(tǒng)或管線中仍頻繁發(fā)生啟/停方面的問(wèn)題在田灣核電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，部分蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)截止閥用電機(jī)每天需啟停12次，每個(gè)燃料周期（10個(gè)月）需啟停3600次；凝結(jié)水及疏水收集系統(tǒng)部分閥門每天需啟停41次，每個(gè)燃料周期需啟停12300次；輔助給水系統(tǒng)部分閥門每天需啟停98次，每個(gè)燃料周期需啟停29400次以上開(kāi)關(guān)閥在機(jī)組日常運(yùn)行期間均執(zhí)行重要功能，其中蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)用截止閥因其所處環(huán)境中的輻射劑量非常高，即使出現(xiàn)缺陷，工作人員也無(wú)法進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢修。

因此，必須為這些閥門提供性能足夠可靠的電機(jī)，以滿足頻繁的啟停需要目前，田灣核電站已經(jīng)完成對(duì)上述閥門的物項(xiàng)替代工作或控制方式的修改工作，盡最大可能地降低頻繁啟停對(duì)電機(jī)和閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)面影響此外，在機(jī)組啟/停機(jī)或正常運(yùn)行過(guò)程中，部分閥門會(huì)根據(jù)系統(tǒng)需要臨時(shí)修改控制方式比較常見(jiàn)的修改方式是將閥門的開(kāi)/關(guān)方式修改為脈沖開(kāi)/關(guān)方式，執(zhí)行開(kāi)（關(guān)）1s停2s循環(huán)例如高壓加熱器的入口開(kāi)關(guān)閥，在啟機(jī)階段投運(yùn)高壓加熱器時(shí)，為了避免閥門短時(shí)間內(nèi)的全開(kāi)動(dòng)作對(duì)高壓加熱器液位造成沖擊，而將入口開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)啟方式更改為脈沖控制方式，閥門由原先的全開(kāi)歷時(shí)56秒，變成脈沖控制后歷時(shí)168s開(kāi)啟，在此過(guò)程中，電機(jī)需啟停56次雖然僅在投運(yùn)高壓加熱器時(shí)執(zhí)行一次脈沖開(kāi)啟操作，但在維修歷史上也出現(xiàn)過(guò)因執(zhí)行該控制方式出現(xiàn)的缺陷，甚至對(duì)啟機(jī)的關(guān)鍵路徑造成了一定的影響為此，田灣核電站著重開(kāi)展了相關(guān)電動(dòng)頭的物項(xiàng)替代工作，選用S4短時(shí)周期工作制電機(jī)，要求電動(dòng)執(zhí)行器必須能夠滿足每分鐘20次的啟停，以滿足實(shí)際工況的需要針對(duì)此類型情況，維修技術(shù)人員需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)已修改為脈沖控制方式的開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和歸檔，討論并分析電機(jī)能否滿足實(shí)際運(yùn)行工況的需求，必要時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的物項(xiàng)替代工作。

2.2 調(diào)節(jié)閥用電機(jī)調(diào)節(jié)閥用電機(jī)均為S4或S5工作制電機(jī)，其設(shè)計(jì)性能已經(jīng)能夠滿足周期性的短時(shí)啟停需要根據(jù)各大生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)文件資料，調(diào)節(jié)閥用電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)500次以上的啟停動(dòng)作，部分性能更為優(yōu)良的電機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)1200次甚至更高次數(shù)的啟停動(dòng)作田灣核電站采用技術(shù)先進(jìn)的全數(shù)字化儀控系統(tǒng)，儀控系統(tǒng)根據(jù)技術(shù)參數(shù)及控制邏輯自動(dòng)計(jì)算出調(diào)節(jié)閥所需的控制脈沖的時(shí)間寬度，通過(guò)Siemens制造的XST柜（80柜）模件（結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3）實(shí)現(xiàn)閥門電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)所需的相應(yīng)通電時(shí)間圖3 XST柜（80柜）結(jié)構(gòu)圖根據(jù)閥門動(dòng)作后系統(tǒng)參數(shù)的變化再進(jìn)行后續(xù)的邏輯運(yùn)算與調(diào)節(jié)，直至系統(tǒng)參數(shù)恢復(fù)至設(shè)定范圍以內(nèi)田灣核電站多使用俄供調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器，電機(jī)均為S4-25%工作制，按照S4工作制工作要求，電機(jī)可承受周期性的啟動(dòng)-維持負(fù)載-斷能動(dòng)作，而在其執(zhí)行器的傳動(dòng)部分均設(shè)計(jì)有機(jī)械制動(dòng)裝置（見(jiàn)圖2），即在電機(jī)斷電后，機(jī)械制動(dòng)單元會(huì)迅速將電機(jī)制動(dòng)，避免電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣性繼續(xù)開(kāi)關(guān)閥門，提高了調(diào)節(jié)的精度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況及維修記錄，機(jī)械制動(dòng)裝置可能會(huì)對(duì)電機(jī)的正常運(yùn)行造成一定的影響，其自身在運(yùn)行使用一段時(shí)間后也會(huì)出現(xiàn)一定的磨損現(xiàn)象，其可靠性低于電磁制動(dòng)裝置。

但機(jī)械制動(dòng)裝置并非沒(méi)有優(yōu)點(diǎn)，因機(jī)械制動(dòng)裝置并不設(shè)置在電機(jī)內(nèi)部，因此電機(jī)可以遠(yuǎn)離制動(dòng)產(chǎn)生的熱量，避免了其在斷能后發(fā)生持續(xù)溫升的情況，能夠在更短的時(shí)間內(nèi)冷卻至初始溫度，為電機(jī)的可靠性提供了一定保證3閥用電機(jī)缺陷分析維修歷史記錄表明，田灣核電站閥門電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)出現(xiàn)過(guò)多種缺陷情況，經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)造成缺陷的原因可能是外部環(huán)境因素，也可能是外部接口或者是執(zhí)行器自身性能造成的影響下面將對(duì)近期出現(xiàn)的閥門電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)缺陷進(jìn)行舉例分析3.1 高壓加熱器輸水系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥用電機(jī)缺陷在開(kāi)展田灣核電站1號(hào)機(jī)組第七次大修過(guò)程中，維修人員對(duì)高壓加熱器輸水系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行解體后回裝調(diào)試工作，在測(cè)量電機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行電流為1.90A，該電流值超過(guò)額定電流1.75A，初步判斷為閥門電動(dòng)執(zhí)行器減速部分或閥門本體存在卡澀，造成電機(jī)過(guò)載運(yùn)行而現(xiàn)場(chǎng)手搖執(zhí)行器開(kāi)關(guān)閥門并未感覺(jué)明顯的卡澀情況，查詢檢修記錄確認(rèn)閥桿填料緊固螺栓加載扭矩符合程序規(guī)范要求，維修人員經(jīng)此排除了傳動(dòng)裝置卡澀造成電機(jī)過(guò)載運(yùn)行的情況現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電機(jī)有明確的技術(shù)要求，規(guī)定測(cè)量電機(jī)三相對(duì)地絕緣均大于20MΩ，三相直阻分別為40Ω：41Ω：40Ω，偏差率約為2.5%，需滿足不大于10%的技術(shù)要求。

經(jīng)檢修調(diào)試，工作人員發(fā)現(xiàn)電機(jī)在帶電試轉(zhuǎn)時(shí)并未出現(xiàn)明顯異常因俄供電機(jī)技術(shù)文件對(duì)繞組的直阻值大小無(wú)明確標(biāo)注，維修人員領(lǐng)取一臺(tái)新電機(jī)，測(cè)量新電機(jī)的三相直阻43Ω:44Ω:44Ω，新電機(jī)的直阻比舊電機(jī)平均高10%左右，由此判斷出問(wèn)題所在，是舊電機(jī)直阻普遍下降而造成運(yùn)行電流超出額定值高壓加熱器輸水調(diào)節(jié)閥所處環(huán)境及管線溫度較高，加之俄供設(shè)備的防護(hù)等級(jí)要求均不高，常規(guī)島設(shè)備僅要求滿足IP54即可，濕熱的空氣可通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，造成定子線圈受潮，阻值下降維修技術(shù)人員有針對(duì)性的開(kāi)展了關(guān)于提高俄供電動(dòng)執(zhí)行器密封性能的分析研究工作，在端蓋的結(jié)合面上涂抹耐高溫硅酮密封膠，提高電動(dòng)執(zhí)行器的氣密性，避免了類似缺陷的發(fā)生 圖4 電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī) 圖5 電動(dòng)執(zhí)行器各部件3.2 放射性氣體凈化系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥電機(jī)燒毀缺陷在機(jī)組的功率運(yùn)行過(guò)程中，放射性氣體凈化系統(tǒng)中電動(dòng)調(diào)節(jié)閥曾經(jīng)出現(xiàn)這樣的缺陷，電動(dòng)閥門無(wú)法實(shí)現(xiàn)操作功能維修人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電機(jī)三相絕緣時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣失去，電機(jī)燒毀進(jìn)一步檢查電動(dòng)執(zhí)行器傳動(dòng)部分與閥門本體傳動(dòng)部分，未發(fā)現(xiàn)明顯的卡澀現(xiàn)象，各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑良好維修人員將電機(jī)燒毀的根本原因初步確認(rèn)為電機(jī)設(shè)備本身絕緣降低造成損壞。

在確認(rèn)根本原因后，現(xiàn)場(chǎng)人員立即更換了一臺(tái)新電機(jī)而在新電機(jī)送電而未進(jìn)行操作時(shí)電機(jī)產(chǎn)生異音，維修人員立即斷開(kāi)連接，排查原因在儀控人員的協(xié)助支持下，發(fā)現(xiàn)電機(jī)上游80模件損壞，造成電機(jī)兩相帶電更換模件后，帶電試驗(yàn)閥門可正常開(kāi)關(guān)田灣核電站的調(diào)節(jié)閥的控制邏輯（詳見(jiàn)圖6）與其他電廠有所區(qū)別，調(diào)節(jié)閥用電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的交流380V電源由XST柜控制，XST柜又稱為80柜，一般用于集中驅(qū)動(dòng)2.2KW至5.5KW的異步電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)精度高、保護(hù)功能全，且能對(duì)調(diào)節(jié)閥實(shí)行無(wú)觸點(diǎn)的平滑調(diào)節(jié)80柜模件。