導語：用水閘門結(jié)構(gòu)設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：為了適應三代核電站技術(shù)及更先進堆型的核電站發(fā)展需要，設(shè)計了能夠承受水沖擊壓力為1MPa的水閘門，對水閘門的總體結(jié)構(gòu)、門框結(jié)構(gòu)、門扇結(jié)構(gòu)、鉸鏈結(jié)構(gòu)和啟閉鎖緊機構(gòu)進行了詳細設(shè)計，確保水閘門能將換料水池一分為二并實現(xiàn)密封，保證構(gòu)件池可以維持滿水狀態(tài)以屏蔽上部堆內(nèi)構(gòu)件及堆內(nèi)核測儀表的放射性劑量。

關(guān)鍵詞：核電站；水閘門；結(jié)構(gòu)設(shè)計

核能是一種通過裂變產(chǎn)生的清潔高效能源，具有很高的安全性和經(jīng)濟性。百萬級核電站多采用非能動型壓水堆核電站，能夠保證核電站的可靠性[1-4]。水核電站安全殼廠房的換料水池分為構(gòu)件池與反應堆水池兩部分。構(gòu)件池中安裝有堆內(nèi)構(gòu)件存放架，反應堆水池安裝有反應堆壓力容器。參考國內(nèi)其他核電站的運行經(jīng)驗，反應堆卸料和裝料期間，需要在水位低于壓力容器法蘭面條件下進行部分檢修工作。水閘門的功能是將換料水池一分為二并實現(xiàn)密封，保證構(gòu)件池可以維持滿水狀態(tài)以屏蔽上部堆內(nèi)構(gòu)件及堆內(nèi)核測儀表的放射性劑量[5-6]。

1設(shè)計要求

大型安全屏蔽門設(shè)計要求包括機械運行性能和壓力要求，具體要求為：（1）水閘門規(guī)格為2145mm（長）×1170mm（寬）×120mm（厚）；（2）水閘門主要材料為Q235-B和45鋼；（3）啟閉鎖緊機構(gòu)能夠平穩(wěn)運行；（4）能夠承受1MPa水沖擊壓力。

2水閘門總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

如圖1所示，核電站用水閘門主要有3個部分組成，分別是門框、門扇和啟閉鎖緊機構(gòu)。該水閘門采用外開式打開方式，水閘門為常開狀態(tài)，但是在緊急狀況下，要迅速關(guān)閉水閘門起到防水效果。門上通過上下2個鉸鏈安裝在門框上，水閘門的啟閉與鎖緊均通過連桿機構(gòu)實現(xiàn)，且為純機械式。啟閉鎖緊機構(gòu)安裝在門扇上，采用多連桿方式進行傳動，連桿頭部安裝有與門框銷孔配合的鎖銷，二者相互配合實現(xiàn)鎖緊。1.門框2.門扇3.啟閉鎖緊機構(gòu)4.鉸鏈5.手輪2.1主體結(jié)構(gòu)設(shè)計。水閘門的主體結(jié)構(gòu)為門框和門扇。門框的材料為Q235-B，其結(jié)構(gòu)形式為常見的長方形，如圖2（a）所示。門框安裝在墻體內(nèi)部，上門框通過3個螺釘固定，左右門框分別通過5個螺釘固定，且門框與墻體接觸處進行二次澆注以保證門框在受到壓力時不會脫落。門框規(guī)格為2145mm（長）×1170mm（寬）×120mm（厚）。門框通過4根矩形鋼焊接而成，門框4個側(cè)面成45°，比傳統(tǒng)焊接成90°的形式更加牢靠。在門框的左右兩側(cè)分別開有3個銷孔用來和鎖銷配合，且3個銷孔均布在門框上，左右銷孔對稱分布。門框的一側(cè)安裝有上下2個鉸鏈，用于連接門扇。門扇框架是屏蔽門結(jié)構(gòu)中最重要的結(jié)構(gòu)。水閘門門扇一共分為2層，一層為鋼板，一層為由矩形鋼焊接而成的骨架結(jié)構(gòu)，且框架結(jié)構(gòu)與鋼板連接為一體。門扇的選用形式，在水壓不超過2.5MPa時，經(jīng)常采用平面狀；當水壓為2.5～3MPa時，經(jīng)常采用扁殼狀或球殼狀。由于水閘門承受的水壓較小，小于2.5MPa，因此為了降低水閘門總重、材料費用和門扇的厚度，采用平板結(jié)構(gòu)而非球殼結(jié)構(gòu)。鋼板材料為45鋼，厚度為60mm；骨架材料為Q235-B，厚度為60mm。骨架由7根橫向矩形鋼和6根豎向矩形鋼焊接而成，如圖2（b）所示。采用矩形鋼焊接而成的門扇框架在保證門扇的抗彎強度的基礎(chǔ)上同樣可以減輕門扇的質(zhì)量，降低材料費用。此外，為了提高水閘門的使用壽命，需要對門扇進行防腐處理，通常采用在外表面鍍上一層鋅膜的方式[7-8]。2.2門扇鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計。鉸鏈是連接門扇與門框的重要部件，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。它的作用是為門扇的啟閉提供轉(zhuǎn)動支點以及為門扇與門框提供定位，防止水閘門無法閉合，或者閉合后，門扇與門框之間留有過大的間隙。此處采用上下2個鉸鏈，因為采用雙鉸鏈可以保證連接的可靠性，同時能夠防止水閘門在受到壓力時，門扇與門框的配合出現(xiàn)偏移；此外，采用雙鉸鏈可以分散門扇的質(zhì)量，這樣既能保證門扇的靈活轉(zhuǎn)動，又能夠延長鉸鏈中滾動軸承的使用壽命[9]。1.軸套2.墊圈3.銷4.滾動軸承5.軸2.3啟閉鎖緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計。如圖4所示，啟閉鎖緊機構(gòu)由手輪、轉(zhuǎn)輪、齒輪、連桿、伸縮桿和鎖銷組成。手輪安裝在門扇中間，手輪與齒輪配合，3個轉(zhuǎn)輪分別安裝在門扇的上中下3個位置，且與齒輪在一條直線上；上下2個轉(zhuǎn)輪分別連接有2個連桿和1個伸縮桿，中間轉(zhuǎn)輪連接有3個連桿和1個伸縮桿；6個鎖銷均安裝在連桿的端部。其工作過程如下：手輪轉(zhuǎn)動帶動齒輪轉(zhuǎn)動；當齒輪轉(zhuǎn)動時，通過連接的伸縮桿和連桿帶動3個轉(zhuǎn)輪同步轉(zhuǎn)動，最終促使連桿端部的鎖銷左右移動，實現(xiàn)啟閉鎖緊[10]。

3結(jié)語

為了確保換料水池可以一分為二并實現(xiàn)密封，保證構(gòu)件池可以維持滿水狀態(tài)以屏蔽上部堆內(nèi)構(gòu)件及堆內(nèi)核測儀表的放射性劑量，在換料水池中安裝水閘門是必不可少的。本文對水閘門進行了總體結(jié)構(gòu)、門框結(jié)構(gòu)、門扇結(jié)構(gòu)、鉸鏈結(jié)構(gòu)和啟閉鎖緊機構(gòu)設(shè)計，確保水閘門滿足機械運行性能和壓力要求。

參考文獻:

[1]周躍民,王明利.先進壓水堆關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)[J].核動力工程,2002(1):1-4.

[2]張森如.先進壓水堆核電站關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)綜述[J].核動力工程,2002(S1):1-6.

[3]臧明昌.第三代核電和西屋公司AP1000評述[J].核科學與工程,2005，25(2):106-155.

[4]西屋電氣公司.西屋公司的AP1000先進非能動型核電廠[M].現(xiàn)代電力,2006，23(5):55-65.

[5]于志成.AP1000核電機組增加換料水池水閘門必要性分析[J].科技視界,2016(9):29-30.

[6]朱雪鋒.水閘門分段式設(shè)計[J].機械工程師,2016(6):63-64.

[7]湯淋淋,賀強,張善文,等.核電站用大型安全屏蔽門結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].機械工程與自動化,2017(4):83-84.

[8]鄭鵬,馬晴川.大型鋼析架結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[J].機械工程與自動化,2016(5)：102-103.

[9]聞邦椿.機械設(shè)計手冊[M].機械工業(yè)版社,2010.[10]濮良貴.機械設(shè)計[M].高等教育出版社,2010.

作者:盧菲菲 張善文 湯淋淋 張海軍 單位:1.揚州大學機械工程學院 2.江蘇金秋竹集團有限公司