[发明专利]一种用于高温气冷堆的分置式蝶阀驱动机构

说明书

技术领域

本发明涉及电动蝶阀的驱动机构，特别是涉及一种用于高温气冷堆的分置式蝶阀驱动机构。

背景技术

高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦气为冷却剂的高温反应堆，是一种具有固有安全性、发电效率高、用途极为广泛的先进核反应堆。2006年1月，国务院正式发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”被列入国家重大专项。在该专项的支持下，目前正在建设一座电功率为20万千瓦级的高温气冷堆核电站示范工程。

高温气冷堆一回路总体结构如图1所示，反应堆12与蒸汽发生器13分别设置在两个压力容器内，其间用热气导管15相连接，构成“肩并肩”的布置方式。反应堆堆芯由氦气冷却。氦气冷却剂额定压力7MPa，依靠主氦风机14驱动，在反应堆一回路内部进行强迫循环，从堆芯带走热量而升温，流经蒸汽发生器，将热量传给二回路的水而降温，形成闭式循环。主氦风机14立式布置，安装在蒸汽发生器13正上方，主氦风机14与蒸汽发生器13安装在蒸汽发生器壳体16内。

根据图1，主氦风机14布置在反应堆一回路压力容器内，与反应堆堆芯直接连通。如果不对一回路氦气冷却剂流道采取任何措施，发生反应性事故等事故工况时，主氦风机14将被停机，反应堆停堆，堆芯内产生的较大流量的高温氦气将反向自然循环，直接经过一回路压力边界，进入主氦风机14内部，从而对主氦风机14叶轮、一回路压力边界等造成损坏，因此有必要在一回路氦气冷却剂流道内设置挡板。事故工况下，关闭挡板，截断流道内的介质流动，阻止一回路氦气冷却剂发生反向自然循环。此时，一回路氦气冷却剂只可能发生扩散，对一回路压力边界、主氦风机叶轮等的影响将非常小。另外，主氦风机进口前会布置管道，主氦风机出口后也可能布置管道。从挡板安装和检修的角度考虑，挡板可以安装在这些管道上；此时，主氦风机的检修设计可以兼顾挡板的检修，所以在主氦风机进口管道和/或出口管道安装挡板是比较合理的。

结合高温气冷堆的设计，挡板的设计将面临300℃高温、7MPa高压、氦气、无油润滑、空间有限五个主要设计难点。挡板的功能主要是截断和接通管道内的氦气流动。对于此要求，常用的解决办法为在管道内安装阀门。由于空间有限，电动阀门将是最佳选择；同时，在所有可用于截断和接通管道内介质流动的阀门类型中，蝶阀具有结构简单、体积小的特点，所以优先考虑蝶阀。对于常规电动蝶阀，阀门本体可以承受300℃高温，但阀门的电动装置工作温度一般为-20℃～+60℃，目前还没有可以直接工作于300℃高温的电动装置成熟产品，所以有必要对现有电动蝶阀驱动机构结构进行改进，从而满足挡板使用要求。另外，相对其它气体，相同工况下的氦气的摩擦系数大，并且高温气冷堆一回路内部不允许引入润滑油或润滑脂来污染一回路氦气冷却剂，这对常规电动蝶阀驱动机构支承轴承等的润滑处理提出了挑战。

综上所述，常规电动蝶阀的驱动机构结构不能满足高温气冷堆一回路挡板的使用要求，有必要对常规电动蝶阀的驱动机构结构进行改进设计，从而满足使用要求。相关文献涉及高温气冷堆一回路内需要设置挡板的内容，但是没有对挡板具体结构的介绍，所以没有可供参考的结构设计。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：克服高温气冷堆一回路高温氦气摩擦系数大、支承轴承无油润滑、使用空间有限的条件限制，实现在高温、高压氦气环境下对蝶阀的驱动控制，使得在高温气冷堆事故工况下能发挥挡板的作用，保护一回路压力边界和主氦风机部件等的安全，提高高温气冷堆的运行可靠性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于高温气冷堆的分置式蝶阀驱动机构，该蝶阀驱动机构由电动装置、连接杆、联轴节、减速器组成。其中，连接杆联轴节和减速器安装在主氦风机叶轮所在的高温风机舱内，电动装置安装在低温的主氦风机电机舱内；电动装置的输出轴通过联轴节和连接杆穿过风机舱壳体连接减速器的输入轴；减速器输出轴与被驱动的蝶阀的阀轴同轴。

电动装置布置在低温的主氦风机电机舱内，其余部件布置在高温环境内，通过传动机构对蝶阀进行调节控制，解决了电动装置不能在高温下使用的问题。

上述连接电动装置和减速器的联轴节和连接杆穿过风机舱壳体处装有机械密封，以阻止风机舱内的高温氦气泄漏至电机舱中。

上述减速器为蜗轮蜗杆减速器，蜗轮齿与蜗杆齿经过固体润滑涂层处理，蜗轮齿与蜗杆齿的接触面上有固体润滑涂层。

为了满足高温气冷堆一回路内无油润滑的使用要求，采用陶瓷轴承支承蜗轮蜗杆减速器的蜗轮轴、蜗杆轴和蝶阀阀轴。

(三)有益效果