（福建宁德核电有限公司电气部 福建 宁德 355200）
摘要：本文以处理核电站安全壳喷淋系统电动头热继保护动作跳闸故障实例为背景，描述了故障发生时的情况，记录了现场排查故障的过程。结合对设备解体检查结果，详细分析了故障原因，提出了解决方案及整改措施并成功消除了故障，恢复了系统设备的可用性，保障了系统的核安全功能。同时进一步将维修整改措施以经验反馈的形式在电站同型号电动头上进行了拓展应用，有效保障了同型系统设备的可靠性，使系统的核安全功能得到了巩固。并且提出，当核安全系统电动头设备出现故障时，要尽快采取有效的维修措施迅速消除故障，以恢复系统设备的可靠性，更为重要的是要对故障进行根本原因分析，制定有效的执行方案来防止故障的再次发生，并且还要对同型号设备进行经验反馈应用，这样才能从长远角度来保障设备的可靠性，以此稳固系统设备的核安全功能，这对整个电站的长期稳定运行有着深远的意义。
关键字：电动头；故障；措施；可靠性；
0前言
电动头是电动阀门的电力驱动机构，普遍应用于核电生产领域，电动头在工作过程中，其热继电器保护动作，联动电源开关跳闸，即发生热继保护动作跳闸的情况，是电动头这类设备的典型故障，该类故障的直接后果就是导致电动头功能失效，阀门无法实现电动开关。本文所研究的电动头，为核电站安全壳喷淋系统开关阀的电力驱动装置，属于K3级核安全设备，直接决定着安全壳喷淋系统的可用性，进而影响整台机组的核安全功能。所以，当该类电动头出现热继保护动作跳闸故障时，不但要及时消除故障恢复其可用性，更为重要的是要对故障进行根本原因分析，找到根除故障的方法，采取有效的维修措施防止故障的重复性发生，以此提高设备的可靠性，保障系统的核安全功能，本文所研究记录的内容就是进行上述过程的一个实例。
1．故障情况
某日，某核电站在执行#4机组安全壳喷淋定期试验过程中，喷淋系统中的地坑吸水管线电动隔离阀（013VB）无法开启，就地检查013VB上游电源间隔（LC405），发现白色故障灯亮。进一步检查确认为热继保护动作跳闸,检查电源抽屉内的漏电保护器等开关及接线情况，均无异常。对电动头电机部分进行检测，测量直阻、绝缘等指标均正常。现场检查阀门在全关位置，但关力矩开关没有触发。
同年某日，该电站#3机组在执行相关定期试验过程中，喷淋系统中的电动隔离阀（014VB）无法开启，此电动头与上述#4机喷淋系统中出现故障的电动头（013VB）同型号、同功能。故障发生后，经过现场检查，情况与#4机013VB故障现象基本一致，也是电源间隔热继保护动作跳闸，阀门在全关位置，关力矩开关没有触发。随后，将该电动头安装在试验平台上进行试验，试验结果为：当阀门关闭后，力矩开关抖动，不能保持触发，电机频繁启停。
2. 系统设备简介
本案所研究的电动头是W型楔式平行闸板阀的电力驱动装置，电动头与阀门通过沈阀门远传机构连接，系统采用力矩关、限位开的开关控制方式，并设置有开力矩旁路控制机构。电动头结构如图1所示，电动机启动后将扭矩通过离合器传递至涡轮，涡轮再传递至行星齿轮，行星齿轮将扭矩同时传递至输出轴与力矩限制机构，输出轴旋转控制阀门开、关。另，
图1 电动头结构图
该型号电动头具备力矩单向传递的自锁功能，该功能是靠电动头内部的离合器来实现的，如图2所示，离合器凸轮外侧与轴承环内侧之间存在一个楔形夹角，当电机驱动离合器凸轮旋转时，滚珠向角度增大的方向移动，凸轮与轴承环可以相对运动，从而驱动蜗杆、涡轮旋转；当阀门关闭到
图 2 离合器原理图
位后，电动头输出轴无法继续转动，阀门反作用一个力矩，传递至离合器，凸轮会推动滚珠向角度减小的方向移动，直至滚珠楔死，由此实现了力矩只能由电机向阀门单向传递，而不能由阀门驱动电动头反转，即自锁防反转功能。
3.故障原因分析
通过上述故障现场检查情况可以看到，在两次故障发生时，电源抽屉内的漏电保护器等开关及接线情况均无异常，通过对电动头电机部分进行检测，电机的直阻、绝缘等指参数也正常，以此判断这些不会是导致漏电保护动作跳闸的原因，可以排除掉。那么故障原因只能是来自电动头机械部分，现分别对这两台出现同样故障的电动头进行解体，然后结合设备解体检查情况，对故障原因进行分析。
3.1 解体检查情况
分别对#3机014VB与#4机013VB进行解体检查，具体情况如下：
3.1.1 对#3机014VB解体检查情况
通过解体，对电动头内部各组件进行了仔细检查，确认除离合器外，其它各部件如涡轮蜗杆、齿轮架、力矩开关等机构均正常。离合器的异常情况如图3所示，
图 3 014VB离合器解体图
具体检查结果汇总如下：
①星轮挡块表面有打伤的凹痕；
②安装弹簧的星轮圆套口有毛刺，弹簧不能自由活动；
③弹簧弯曲变形，弹性降低；
④电机轴套卡爪表面有打伤的凹痕。
3.1.2 对#4机013VB解体检查情况
解体#4机013VB，对电动头内各部件进行了仔细检查，与#3机014VB解体检查结果相类似，其中涡轮蜗杆、齿轮架、力矩开关等机构均正常，但离合器的电机轴套卡爪、 星轮挡块均出现凹痕，如图4所示。
3.2 热继保护动作跳闸原因分析
从上述离合器解体检查结果可以看出，电动头离合器中的凸轮、滚珠、等各主要部件均有明显损伤。从离合器的工作原理可知，离合器的运转及其力矩单向专递自锁功能正是依靠滚珠、弹簧、凸轮等这些部件来实现的，而离合器的性能与可靠性也正是以滚珠、弹簧、凸轮这些部件的完整性、可靠性为基础的，但目前检查结果却是两台电动头的离合器中的凸轮、滚珠等各主要部件均有明显损伤，这将直接影响离合器自锁功能的可靠性，致使离合器不能可靠实现力矩反向传递自锁，而一旦电动头出现关闭到位后无法自锁的情况，那么阀门反作用给电动头的力矩就会驱动电动头反转，从而将力矩开关释放复位，导致电动头电机控制回路再次导通，电机再次启动，电机启动后，由于此时阀门已经关闭到位，电动头力矩开关又再次触发，使电动头电机控制回路关断，电机停运，而此时由于电动头无法实现自锁，所以又重复上述的过程使得电机再次启动，如此往返，电机在短时间内频繁启停，致使热继保护动作跳闸。
图 4 013VB离合器解体图
4、故障的消除与经验反馈应用
经过上述原因分析，已经明确了故障发生的根本原因为电动头离合器损坏。对此，制定的维修措施为更换离合器。维修完成后，经过试运，在阀门关闭到位后，电动头成功实现了自锁，力矩开关动作可靠并稳定保持触发状态，电动头电机再没有出现频繁启停现象，从而彻底消除了该故障。在成功能消除该故障后，分别利用电站其它各机组的检修窗口，对同型号电动头离合器进行了更换，实现了对同型号设备的经验反馈应用，有效保障了同类设备的可靠性与系统的安全性；
5、总结
电动头设备在我国核电生产领域的安装使用愈来愈广泛，对此类设备的安全可靠性要求极高，当设备出现故障时，不光要采取有效的维修措施迅速消除故障，以恢复系统设备的可靠性，更为重要的是要对故障原因进行根本原因分析，制定有效的维修措施来防止故障的再次发生，并对同型号设备进行经验反馈应用，才能从长远角度来保障设备的可靠性，以此稳固系统设备的核安全性能，这对整个电站的长期稳定运行有着深远的意义。本文所研究记录的电动头热继动作跳闸原因分析与处理过程，能够在电动头动作可靠性研究方面起到些借鉴作用，同时也为开展电动头故障排查等工作提供了一些参考；
参考文献
[1]赵勇，《电力传动与自动控制系统》 机械工业出版社。
[2]王知行，刘廷荣，《机械原理》 高等教育出版社。
论文作者:任轶
论文发表刊物:《电力设备》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/19
标签：故障论文; 力矩论文; 离合器论文; 设备论文; 阀门论文; 电机论文; 系统论文; 《电力设备》2016年第6期论文;