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核级阀门电动执机构中蜗轮蜗杆传动的动态接触分析及其疲劳寿命研究.pdf67页
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核级阀门电动执机构中蜗轮蜗杆传动的动态接触分析及其疲劳寿命研究
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胁黟 2_0，中年，月『o日 必7IP年名月l矿日 江苏大学专业硕士学位论文 摘
要 核级阀门电动执行机构在核电工业中有着广泛的应用，而蜗轮蜗杆传动作为核级
阀门电动执行机构中重要的传动机构，其运动特性对核级阀门电动执行机构性能的发
挥乃至核电设备运行的安全性都具有十分重要的意义。由于在其工作过程中不仅要考
虑环境温度、运行温度、放射性、振动条件下的稳定性及安全等级等，还需要满足具
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“中国智造”核级阀门上岗
《 中国能源报 》（ 日&& 第 27 版）记者 赖小风 　特约通讯员 刘旭华 钱荣 姜桂兰
11月17日至20日，第九届国际发明展览会在江苏昆山举行。中国能建所属扬州电力设备修造厂有限公司参展的“核级气动执行机构”在众多项目中脱颖而出，获得金奖。
扬州电力设备修造厂是国家火炬计划重点高新技术企业，江苏省创新型企业、科技型中小企业、“两化融合”试点企业，建有江苏省阀门驱动装置工程中心、江苏省电力阀门驱动装置工程技术研究中心、江苏省企业技术中心、江苏省企业研究生工作站、中国能建工程研究院过程驱动控制研究所。该公司生产的阀门执行机构在全国市场占有率名列第一，技术水平国内领先。
自主开发担重任
核级气动执行机构是流程工业控制系统中必不可少的设备之一，以压缩空气为动力，实现对阀门位置的控制。该设备具有非能动式安全位置复位功能，即核电站出现事故或故障、失去电源或气源时，执行机构能够自动回到安全的开/关位置，减少核事故带来的危害。
核级执行机构是核级阀门的驱动机构，是使用数量较多的介质输送控制设备，对核反应堆运行的安全起着关键作用。没有核级执行机构的自主化，就不可能真正实现核级阀门的自主化。而在我国几大核电站中，96%以上的核级阀门依赖进口。
此前，由于国内没有掌握核级气动执行机构的设计、制造技术，加上核级气动执行机构的使用工况比较严酷，对配套件的要求比较特殊，使得核级阀门和气动执行机构成为我国核电站自产化程度最低的设备之一。作为国内核级驱动机构研制供货最主要的厂家，扬州电力设备修造厂主动承担了核级气动执行机构开发的任务。从2007年开始进行核级气动执行机构的研发，到第一台核级气动执行机构研制成功，用了5年时间。
核级气动执行机构的研制，综合考虑整机的结构和选材，满足耐辐照、耐高温、抗震和密封的性能，拥有精确的阀位测量部件，确保阀门控制的准确要求。该设备在整机设计技术、密封技术、阀位测量技术等方面拥有多项自主知识产权。扬州电力设备修造厂也积累了丰富的经验，主持制定了3项能源行业标准。
矢志不渝谋创新
核级气动执行机构的研制创新颇具新意。设计人员通过调整配置、改变结构、定制器件等细节，使整机的推力和行程更加适应不同的阀门需求，增强抗震性能，采用定制器件并优化配方和制造工艺，使其具有更高的耐高温、耐辐照、耐腐蚀和耐疲劳性能，实现了“小创新，大作用”。
在提高安全性能方面，经设计人员特殊设计的蓄能装置、止动结构和关键零件形成“三足鼎立”，确保整机长期使用的稳定性，提高螺纹防松和抗振性能，隔绝安全隐患，夯实安全之基。
在控制系统上，运用双回路冗余设计，保证主配件与冗余件功能的一致性和切换的平滑性,提高了系统的可靠性。
值得一提的是，扬州电力设备修造厂的设计人员不仅对整机进行全面的创新和优化，还设计了远传阀位和手动信号，使操作者能够长距离传输信号，控制阀门开关，接收手动装置的位置信号，以此判断是否进行气动操作。为方便操作人员对气动执行机构进行检测，扬州电力设备修造厂还专门研制了测试装置。
研制过程一波三折，5年间，各种实验进行了100多次，相关样机制作了数十台，核心器件更是反复研究，先后进行了10多个批次的试验、分析和改进。这背后是企业巨大的经济投入和科技人员的艰辛付出。
2012年9月，受国家能源局委托，中国机械工业联合会组织召开百万千瓦级核电核级气动执行机构工程样机鉴定会上，现场专家一致认为，百万千瓦级核电核级膜片式气动执行机构工程样机研制成功，实现了核级执行机构国产化的新突破，填补了国内空白，达到国际先进水平。
目前扬州电力设备修造厂有限公司已经为国内中核苏阀、大连大高、上海良工、苏州高中压、上海杰一等多个阀门企业提供了不同的样机和产品，并通过了各个项目的鉴定，产品也已经应用于国内多个核设施。
业内人士认为，核级气动执行机构的成功研制，对提高核电机组的自动化控制水平、加速核级阀门国产化目标、加快核电机组国产化的进程具有积极意义。
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