人员闸门在福清核电的应用和问题分析

  来源:安全管理网 
评论: 更新日期:2018年11月03日

 摘 要 安全壳是核电站防止放射性物质外泄的重要屏障,也是最后一道屏障。人员闸门作为反应堆安全壳钢衬的一部分,其密封性和功能正常对安全壳意义重大。本文简介人员闸门在福清核电的应用,并对现场应用出现的问题进行分析和提出解决建议。

  关键词 人员闸门;应用;问题分析;优化
  中图分类号 TL4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)162-0187-02
  核能的发展与和平利用是20世纪最杰出的科技成就之一。我国核电经过20多年的发展,?#22771;?#24418;成了浙江秦?#20581;?#24191;东大亚湾和江苏田湾3个核电基地,核电占中国电力总产量的比例逐年攀升,核电站的安全性也越来越重要。安全壳是核电站防止放射性物质外泄的最后一道屏障,发生事故?#20445;?#23427;可以把大量放射性物质隔离在安全壳内,避免对环境产生不?#23665;?#21463;的影响。人员闸门作为反应堆安全壳钢衬的一部分,其密封性和功能正常对安全壳意义重大。人员闸门主要功能是在反应堆正常运行和停堆换料期间,供人员和小型设备在反应堆运行或热停堆时通过,而不损坏安全壳的密封功能。特殊情况下还具备以下功能:
  1)事故情况下,作为人员紧急?#38450;?#30340;出口;2)在冷停堆?#20445;?#38392;门解除联锁两个门同时打开,作为人员和小型设备的进出通道;3)在安全壳进行密封和强度试验?#20445;?#20316;为增/减压舱[ 1 ]。
  1 人员闸门应用简介
  1.1 结构简介
  人员闸门包括8m正常闸门和0m应急闸门,?#25945;?#35013;置是一样的。其由筒体、密封门及其传动、锁紧、液压装置等3部分构成,其中筒体?#26412;对?#20026;2 940mm。密封门?#24515;凇?#22806;两扇,都为内?#25925;劍?#30001;100mm厚的20HR?#32844;?#21046;作,高2 200mm,宽1 700mm。门上设置窥视窗,孔径为?#26412;鼎?00mm,采用双道环形圈密封。人员闸门部分筒体埋入安全壳混凝土。人员闸门是安全壳贯穿件,属于核安全2级(MC级设?#31119;?#25239;震类别为I级的设备[2]。
  1.2 操作简介
  在反应堆正常运行工况及异常运行工况期间,任何一扇门都应能确保安全壳压力边界该?#35838;?#30340;完整性和密封性,在事故工况?#20445;?#24212;能确保安全壳压力边界该?#35838;?#30340;密封性。在正常情况下,通过操作,可实现密封门的开启和关闭。为了保证安全壳的密封性和完整性,必须保证有一个密封门是关闭的[ 3 ]。
  操作方?#25509;?#25163;动和电动2种,正常情况为电动操作,紧急情况下可使用手动操作开关人员闸门。电动操作台共有3个,分别在安全壳外、舱内和安全壳内,每个操作台均可操作内部密封门和外部密封门。
  在电动机?#25925;?#25928;情况下,使用手动操作,共有4个操作手轮,外密封门的内外各有1个手轮操作外密封门,内密封门同样如此。
  密封门开启的操作程序包括如下动作:1)压力平衡机构动作,平衡阀板开启,延时5s使压力平衡;2)解除锁紧,锁紧栓从锁紧支架中退出;3)连锁机构动作,锁闭另一侧门;4)解除锁紧动作完成,顶升机构动作,门被顶起;5)升降门阶在弹簧作用下上升;6)门旋转开启。在自动操作状态下,开门的时间约为34s,其中未包括压力平衡时延迟的5s。
  2 常见问题分析及处理方法
  人员闸门?#26800;?#30528;安全壳密封和人员进出的作用,人员闸门故障可能会导致安全壳密封性破坏,或者人员无法正常进出安全壳,尤其是人员被困在安全壳或舱内?#20445;泄?#24230;辐射和窒息风险。在福清核电调试和运行期间,人员闸门曾多次出现问题,有设计缺陷,有机械故障,也有操作不?#20445;?#23545;人员进出造成了不?#21152;?#21709;。下面对人员闸门操作?#26412;?#24120;遇到的几个问题进行分析并提出解决措施。
  2.1 电动操作时密封门无法关严
  电动操作关门?#20445;?#30005;机驱动密封门关闭并执行后续的下降和锁紧动作,但由于门体惯性较大,在关闭瞬间会反弹回来,导致后续自动动作无法进行。闸门本身设置的卡紧装置基本无效果。经与厂家确认此为设计问题,同行电厂人员闸门也存在此问题。
  解决措施:人员闸门关门?#20445;?#24517;须先用?#32844;?#38376;关严,再按下关门按钮进行锁紧。关门时应尽?#22771;?#32531;,以免造成密封门反弹。
  建议优化:优化卡紧装置,密封门和门框安装电磁吸合器,利用强大的电磁吸合力保证密封关闭时不会反弹出去。吸合器的动作时间由继电器进行控制,保证不影响密封门的其他动作。
  2.2 人员闸门有尖锐异音且手轮跟着转
  电动操作时人员闸门有尖锐异音且手轮跟着转,这是因为手动离合器没?#22411;?#20840;脱开,主要原因是手动离合器间隙偏小。
  处理方法:出现这种状况对设备损害较大,应立?#31383;?#19979;“停止”按钮,并按“手动”“自动”按钮切换几次,让离合器完全脱开后才可以继续操作。后续应提缺陷工单,由维修机械人员来调整手动离合器间隙。
  这种情况下手轮跟着转的转速非常快,存在伤人风险,所以在操作时人员应远离手轮、传动轴、链条等转动设?#31119;?#20197;免受到伤害。
  2.3 手自动操作失灵
  自动操作没有反应,手动操作也?#29615;?#24212;,这种情况主要原因:操作不当导致超力矩保护动作,安全离合器脱开。
  处理方法:?#26800;?#25163;动,反向或正向摇手轮多摇几圈,听?#20581;?#21652;”的一声即安全离合器已经复位,可以继续正常操作了。若不行的话手自动切换一下,手动多摇几圈。
  自动操作不了的情况还可能是因为没?#24615;?#34892;许可信号,应联系主控。
  2.4 密封门无法推动
  故障现象是门体转不动,手动电动均无动作,8m闸门内门出?#27490;?#36825;种状况。厂家人员检查后发现是传动法兰卡死,拆开后发现传动法?#23478;?#25439;坏,拿备件加工更换后,闸门恢复正常。
  处理方法:遇到这种情况,先检查门前后?#24418;?#38556;碍物阻挡,没有的话可能就是传动轴卡死,提缺陷工单由维修机械人员处理。
  2.5 密封门门体未到位动作导致门被卡住
  当人员闸门联锁未投入,外密封门是开的,此?#27604;?#26524;安全壳内是负压,在内密封门门体两侧有较大压差,平衡闸板打开不足以平衡压差,门体受较大压力,在门体提升起来但还未完全提到位?#20445;?#22312;压差力的作用下,提前旋转打开,由于没?#22411;?#20840;提升起来,门体会被地板卡住,且此时门体插销脱开,门体由提升模式转到旋转模式,门体无法提升,导致密封门卡在那里。8m闸门内门出?#27490;?#22810;次这种情况。防止这种情况发生的办法是,在开启内门前,先把外门关严(用手顶住,只关严不锁紧),这样在开内门的时候门体就不会受很大的力,可以正常开启了。内门关闭时会因为压差力的作用无法自动关闭。此为设计问题,未考虑特殊情况下安全壳负压对密封门的作用力。
  解决办法有2个:
  一是将门体中间?#35838;?#30340;插销顶进去(或是将门关严使插销顶进去),使棘轮棘爪脱开(不然转动就传不?#25945;?#21319;装置),然后?#26800;?#25163;动,往开的方向摇,使门完全提起来,就恢复正常了;二是用长螺?#24247;?#25110;钢条,插入门后中间?#35838;?#30340;万向节传动轴上,向下扳使传动轴转动,从而带动提示装置转动,使门完全提起。
  将插销顶进去,棘轮棘爪脱开,传动轴切换?#25945;?#21319;装置,使门体提升到位就可以正常开启了。正常提升到位的话,绿框内只?#24615;?圈螺纹。
  建议优化:设计时考虑负压对密封门的作用力及其对门体动作的影响,进行优化。
  3 结论
  人员闸门在机组正常运行和换料停堆期间?#21152;?#30528;非常重要的作用,本文对人员闸门在福清的应用和产生的问题进行了分析,发现人员闸门在设计上存在门体反弹等问题,制造和调试也对闸门质量影响很大。通过优化操作方式可解决部分问题,但从设备可靠性和自动化来讲,还需从设计上解决根本问题。
  参考文献
  [1]福清核电1、2号机组EEP系统手册.
  [2]钱浩.核电站安全壳人员闸门应力分析[J].力学季刊,2009(4):638-644.
  [3]沈?#24405;?核电厂人员闸门传动装置的设计.上海:机械工程师,2015(7):244-246.

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