杜鲁宁,韩小雷

(台山核电合营有限公司，广东 台山 529228)

设备舱门包括设备运输通道及舱门本体等，都是安全壳的组成部分，大型设备或专用工具经过此通道运入安全壳内。反应堆功率运行时，用设备舱门将此通道封闭，并保证安全壳的密闭性能。当需要换料大修运输专用工具或更换反应堆厂房内的大型设备时，可打开此舱门，将收起的重型地板打开，形成运输通道。由于设备舱门是大型设备或专用工具进出反应堆厂房的唯一通道，因此设备舱门保持良好的运行状态对核电站大修换料有着极其重要的意义。

1 EPR机组设备舱门结构及工作原理简介

设备舱门[1]主要由筒体、舱门(封头)、重型地板、舱门竖直提升系统、舱门轨道、舱门水平位移系统、液压系统、电仪控制系统等几部分构成。如图1所示，设备舱门处于打开位置，两块重型地板连接形成水平通道，大型设备或者专用工具通过通道进入反应堆厂房。大修结束关闭设备舱门，其工作过程如下[2]：

图1 设备舱门结构图Fig.1 Equipment hatch general arrangement

1)铰接地板一端固定，利用舱门筒体上部固定的两个电动葫芦提升铰接地板另一端，与水平面成8.4°角；松开滑动地板与地面之间的连接销，滑动地板向铰接地板侧收缩，边缘与筒体平齐，并用销子将滑动地板与通体连接。如图2所示：

图2 设备舱门关闭时重型地板位置Fig.2 Heavy duty floor postion when hatoh closeel

2)松开舱门封头悬挂位置抗震销，卷扬机带动舱门封头先上带动凸轮机构旋转而后下降脱开挂钩，沿着竖直轨道下降至下限位。

3)舱门水平移动系统千斤顶将舱门推至关闭位，与筒体密封0环接触。

4)使用专用工具旋转舱门筒体上的40个液压卡钳至关闭位置，使卡钳的一侧顶在筒体外缘，另一侧顶在舱门封头外缘，如图3所示：

图3 液压卡钳结构及工作原理Fig.3 Structure and working principle of hydraulic clamps

5)启动液压单元升压至720 bar，并保持压力不变。松开液压单元顶部螺母挡片，使用力矩扳手紧固40个液压卡钳端部的限位螺栓，紧固力矩350Nm。

6)液压卡钳泄压，手动回装设备舱门保护盖板，舱门导轨上的导向盒与舱门分离下降至下限位，设备舱门关闭。

舱门开启过程与关闭过程相似，在此不作赘述。

2 EPR设备舱门技术特点以及与CPR的差异

主电气柜与控制面板安装在设备舱门右侧，在操作过程中可以看到整个舱门的运动状况。电器柜与主控室之间建立连接，在得到主控允许开门的信号后，电气柜上的主控信号灯会亮起，此时操作人员才能对设备舱门进行操作，降低了误碰风险以及人因违规操作风险。

通过控制模块的人机交互界面可以通过交互界面监测程序运行是否正常：盘车的运动、停止状态、盘车的负载值以及高度编码器的值等。此外，控制模块对系统的报错有记忆功能，方便对历史故障点进行查询分析。在卷扬机平台上安装了两个辅助控制面板，用来控制每个起重绞车的调整、维护和修理，包括更换提升缆绳、调整运动链上的传感器、调节超程等，手动模式下辅助控制面板不可用，仅在低速提升或者下降的时候起控制作用。

与CPR机组相比，EPR机组设备舱门在防震效果、自动化操作、精确对中、安全高效方面有较大的提高：整个操作过程采用PLC控制，除少数步骤需要人为干预以外，基本上实现了自动化操作，也大大节省了开关门的时间。以下表1梳理了EPR机组设备舱门与CPR机组设备舱门的主要不同点[3]：

表1 EPR机组与CPR机组设备舱门的主要不同点Table 1 the differences between EPR and CPR Equipment Hatch

CPR机组舱门筒体与封头之间是通过88颗螺栓连接，多次开关有螺栓卡涩风险，EPR机组的液压卡钳设计就完美的解决了这一问题。此外，由于液压卡钳系统的应用，舱门紧固力矩值由650 N·m降至350 N·m，螺栓紧固更为简单，同时也降低了人工操作时的工业安全风险。

此外，CPR机组设备舱门在失电工况下，只能通过环吊或者手动葫芦下放实现关闭功能。而EPR机组设备舱门可以通过与电机连接的盘车手动下放设备舱门实现关闭，操作更加便捷高效。

3 EPR机组设备舱门常见故障点及分析

作为目前核电机组中较为先进的设备舱门，其也有一定的缺点：例如系统较为复杂，多电气仪控控制系统，故障率较高，系统的维修管理难度较大，以下梳理了该设备舱门在机械方面常见的几个故障点以及处理措施。

3.1 滑动地板垂直抗震销卡涩问题

当设备舱门处于开启状态时，如图4所示，齿轮带动齿条使滑动地板向前滑动，铰接地板放至下限位拼接形成通道。当滑动地板到达开启位置时，插入两个垂直抗震销，限制滑动地板前后窜动而对齿轮齿条造成损害。

图4 滑动地板驱动Fig.4 Mobile floor horizontal motorization

大型的设备或者专用工具经过重型地板运至反应堆厂房后，关闭舱门的过程中滑动地板抗震销存在卡涩现象。产生卡涩的原因是大型设备在过重型地板时对其有一个向前的的摩擦力，使得重型地板向前有轻微的位移。消除卡涩的方法是减小抗震销的直径，但此处对抗震销的直径精度要求较高。原因如下：若抗震销直径过大，则容易发生卡涩；若抗震销直径较小，当重物通过滑动地板时，直接受力的将是滑动地板下方的齿轮齿条，容易对其造成损害。

液压系统密封问题

由于EPR设备舱门靠液压卡钳预紧力密封，所以液压系统在设备舱门的密封问题在该设备上显得尤为重要。设备舱门的40个液压卡钳采用并联形式，通过环路与液压泵连接。由于所有卡钳都并联在一个环形油路里，所以环路中任意一点的泄漏都会导致环路压力下降，这就对液压系统密封提出了更高的要求。常见的故障点即液压系统油管与液压卡钳连接处漏油。故障原因是由于长时间运行导致油管老化，或者油管与卡钳连接螺栓松脱。因此在一次大修开启设备舱门前，要对液压系统油管进行检查更换，以防止液压油泄漏，形成控制区内的污染。

图5 液压系统示意图Fig.5 Hydraulic system

3.2 卷扬机保护齿轮箱步进电机同步带老化问题

卷扬机盘车末端安装有保护齿轮箱，防止在电机故障的情况下舱门封头的急速下降。如图6所示：齿轮箱是由蜗轮蜗杆相互配合，正常工况下盘车带动涡轮，伺服电机带动蜗杆转动，蜗轮蜗杆之间形成空转，涡轮没有线性位移。事故工况下，当舱门封头急速下坠时，蜗轮带动蜗杆做线性位移，行程为70 mm。到达行程后，蜗轮蜗杆顶死，盘车不在继续转动，从而防止舱门封头急速坠落，起到保护作用。

图6 卷扬机保护装置Fig.6 Winch protection device

伺服电机与蜗杆之间通过同步带传动。同步带的使用年限较短，会发生老化掉齿问题，开关多次后有可能造成蜗轮蜗杆速度不匹配，从而蜗杆产生线性位移，而蜗杆线性位移到达限值后便会产生卡死。解决方法是每次大修开启设备舱门前，检查同步带是否老化。此外，在失电的极端工况下，手动下放设备舱门的过程中，要通过摇柄来转动蜗杆，使其与蜗轮转动保持相对空转，防止产生卡死现象，对蜗轮蜗杆产生损害。

4 总结

虽然EPR机组设备舱门具有系统复杂等缺点，但是其开关过程绝大部分已经实现了自动化，自动化程度以及精度控制有了很大的提升，极大地解放了人力，缩短了舱门开关的时间。此外，与CPR相比，EPR机组设备舱门在安全性方面有很大的提高，例如舱门的下降对中等。在日常工作中，只要提前识别出常见的故障风险点，维护管理得当，仍具有重要的应用价值。