摘 要 安全殼是核電站防止放射性物質(zhì)外泄的重要屏障，也是最后一道屏障。人員閘門作為反應(yīng)堆安全殼鋼襯的一部分，其密封性和功能正常對安全殼意義重大。本文簡介人員閘門在福清核電的應(yīng)用，并對現(xiàn)場應(yīng)用出現(xiàn)的問題進行分析和提出解決建議。

　　關(guān)鍵詞 人員閘門；應(yīng)用；問題分析；優(yōu)化
　　中圖分類號 TL4 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）162-0187-02
　　核能的發(fā)展與和平利用是20世紀(jì)最杰出的科技成就之一。我國核電經(jīng)過20多年的發(fā)展，目前形成了浙江秦山、廣東大亞灣和江蘇田灣3個核電基地，核電占中國電力總產(chǎn)量的比例逐年攀升，核電站的安全性也越來越重要。安全殼是核電站防止放射性物質(zhì)外泄的最后一道屏障，發(fā)生事故時，它可以把大量放射性物質(zhì)隔離在安全殼內(nèi)，避免對環(huán)境產(chǎn)生不可接受的影響。人員閘門作為反應(yīng)堆安全殼鋼襯的一部分，其密封性和功能正常對安全殼意義重大。人員閘門主要功能是在反應(yīng)堆正常運行和停堆換料期間，供人員和小型設(shè)備在反應(yīng)堆運行或熱停堆時通過，而不損壞安全殼的密封功能。特殊情況下還具備以下功能：
　　1）事故情況下，作為人員緊急撤離的出口；2）在冷停堆時，閘門解除聯(lián)鎖兩個門同時打開，作為人員和小型設(shè)備的進出通道；3）在安全殼進行密封和強度試驗時，作為增/減壓艙[ 1 ]。
　　1 人員閘門應(yīng)用簡介
　　1.1 結(jié)構(gòu)簡介
　　人員閘門包括8m正常閘門和0m應(yīng)急閘門，兩套裝置是一樣的。其由筒體、密封門及其傳動、鎖緊、液壓裝置等3部分構(gòu)成，其中筒體直徑約為2 940mm。密封門有內(nèi)、外兩扇，都為內(nèi)壓式，由100mm厚的20HR鋼板制作，高2 200mm，寬1 700mm。門上設(shè)置窺視窗，孔徑為直徑φ200mm，采用雙道環(huán)形圈密封。人員閘門部分筒體埋入安全殼混凝土。人員閘門是安全殼貫穿件，屬于核安全2級（MC級設(shè)備）、抗震類別為I級的設(shè)備[2]。
　　1.2 操作簡介
　　在反應(yīng)堆正常運行工況及異常運行工況期間，任何一扇門都應(yīng)能確保安全殼壓力邊界該部位的完整性和密封性，在事故工況時，應(yīng)能確保安全殼壓力邊界該部位的密封性。在正常情況下，通過操作，可實現(xiàn)密封門的開啟和關(guān)閉。為了保證安全殼的密封性和完整性，必須保證有一個密封門是關(guān)閉的[ 3 ]。
　　操作方式有手動和電動2種，正常情況為電動操作，緊急情況下可使用手動操作開關(guān)人員閘門。電動操作臺共有3個，分別在安全殼外、艙內(nèi)和安全殼內(nèi)，每個操作臺均可操作內(nèi)部密封門和外部密封門。
　　在電動機構(gòu)失效情況下，使用手動操作，共有4個操作手輪，外密封門的內(nèi)外各有1個手輪操作外密封門，內(nèi)密封門同樣如此。
　　密封門開啟的操作程序包括如下動作：1）壓力平衡機構(gòu)動作，平衡閥板開啟，延時5s使壓力平衡；2）解除鎖緊，鎖緊栓從鎖緊支架中退出；3）連鎖機構(gòu)動作，鎖閉另一側(cè)門；4）解除鎖緊動作完成，頂升機構(gòu)動作，門被頂起；5）升降門階在彈簧作用下上升；6）門旋轉(zhuǎn)開啟。在自動操作狀態(tài)下，開門的時間約為34s，其中未包括壓力平衡時延遲的5s。
　　2 常見問題分析及處理方法
　　人員閘門承擔(dān)著安全殼密封和人員進出的作用，人員閘門故障可能會導(dǎo)致安全殼密封性破壞，或者人員無法正常進出安全殼，尤其是人員被困在安全殼或艙內(nèi)時，有過度輻射和窒息風(fēng)險。在福清核電調(diào)試和運行期間，人員閘門曾多次出現(xiàn)問題，有設(shè)計缺陷，有機械故障，也有操作不當(dāng)，對人員進出造成了不良影響。下面對人員閘門操作時經(jīng)常遇到的幾個問題進行分析并提出解決措施。
　　2.1 電動操作時密封門無法關(guān)嚴(yán)
　　電動操作關(guān)門時，電機驅(qū)動密封門關(guān)閉并執(zhí)行后續(xù)的下降和鎖緊動作，但由于門體慣性較大，在關(guān)閉瞬間會反彈回來，導(dǎo)致后續(xù)自動動作無法進行。閘門本身設(shè)置的卡緊裝置基本無效果。經(jīng)與廠家確認(rèn)此為設(shè)計問題，同行電廠人員閘門也存在此問題。
　　解決措施：人員閘門關(guān)門時，必須先用手把門關(guān)嚴(yán)，再按下關(guān)門按鈕進行鎖緊。關(guān)門時應(yīng)盡量輕緩，以免造成密封門反彈。
　　建議優(yōu)化：優(yōu)化卡緊裝置，密封門和門框安裝電磁吸合器，利用強大的電磁吸合力保證密封關(guān)閉時不會反彈出去。吸合器的動作時間由繼電器進行控制，保證不影響密封門的其他動作。
　　2.2 人員閘門有尖銳異音且手輪跟著轉(zhuǎn)
　　電動操作時人員閘門有尖銳異音且手輪跟著轉(zhuǎn)，這是因為手動離合器沒有完全脫開，主要原因是手動離合器間隙偏小。
　　處理方法：出現(xiàn)這種狀況對設(shè)備損害較大，應(yīng)立即按下“停止”按鈕，并按“手動”“自動”按鈕切換幾次，讓離合器完全脫開后才可以繼續(xù)操作。后續(xù)應(yīng)提缺陷工單，由維修機械人員來調(diào)整手動離合器間隙。
　　這種情況下手輪跟著轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速非常快，存在傷人風(fēng)險，所以在操作時人員應(yīng)遠(yuǎn)離手輪、傳動軸、鏈條等轉(zhuǎn)動設(shè)備，以免受到傷害。
　　2.3 手自動操作失靈
　　自動操作沒有反應(yīng)，手動操作也沒反應(yīng)，這種情況主要原因：操作不當(dāng)導(dǎo)致超力矩保護動作，安全離合器脫開。
　　處理方法：切到手動，反向或正向搖手輪多搖幾圈，聽到“咔”的一聲即安全離合器已經(jīng)復(fù)位，可以繼續(xù)正常操作了。若不行的話手自動切換一下，手動多搖幾圈。
　　自動操作不了的情況還可能是因為沒有運行許可信號，應(yīng)聯(lián)系主控。
　　2.4 密封門無法推動
　　故障現(xiàn)象是門體轉(zhuǎn)不動，手動電動均無動作，8m閘門內(nèi)門出現(xiàn)過這種狀況。廠家人員檢查后發(fā)現(xiàn)是傳動法蘭卡死，拆開后發(fā)現(xiàn)傳動法蘭已損壞，拿備件加工更換后，閘門恢復(fù)正常。
　　處理方法：遇到這種情況，先檢查門前后有無障礙物阻擋，沒有的話可能就是傳動軸卡死，提缺陷工單由維修機械人員處理。
　　2.5 密封門門體未到位動作導(dǎo)致門被卡住
　　當(dāng)人員閘門聯(lián)鎖未投入，外密封門是開的，此時如果安全殼內(nèi)是負(fù)壓，在內(nèi)密封門門體兩側(cè)有較大壓差，平衡閘板打開不足以平衡壓差，門體受較大壓力，在門體提升起來但還未完全提到位時，在壓差力的作用下，提前旋轉(zhuǎn)打開，由于沒有完全提升起來，門體會被地板卡住，且此時門體插銷脫開，門體由提升模式轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)模式，門體無法提升，導(dǎo)致密封門卡在那里。8m閘門內(nèi)門出現(xiàn)過多次這種情況。防止這種情況發(fā)生的辦法是，在開啟內(nèi)門前，先把外門關(guān)嚴(yán)（用手頂住，只關(guān)嚴(yán)不鎖緊），這樣在開內(nèi)門的時候門體就不會受很大的力，可以正常開啟了。內(nèi)門關(guān)閉時會因為壓差力的作用無法自動關(guān)閉。此為設(shè)計問題，未考慮特殊情況下安全殼負(fù)壓對密封門的作用力。
　　解決辦法有2個：
　　一是將門體中間部位的插銷頂進去（或是將門關(guān)嚴(yán)使插銷頂進去），使棘輪棘爪脫開（不然轉(zhuǎn)動就傳不到提升裝置），然后切到手動，往開的方向搖，使門完全提起來，就恢復(fù)正常了；二是用長螺絲刀或鋼條，插入門后中間部位的萬向節(jié)傳動軸上，向下扳使傳動軸轉(zhuǎn)動，從而帶動提示裝置轉(zhuǎn)動，使門完全提起。
　　將插銷頂進去，棘輪棘爪脫開，傳動軸切換到提升裝置，使門體提升到位就可以正常開啟了。正常提升到位的話，綠框內(nèi)只有約3圈螺紋。
　　建議優(yōu)化：設(shè)計時考慮負(fù)壓對密封門的作用力及其對門體動作的影響，進行優(yōu)化。
　　3 結(jié)論
　　人員閘門在機組正常運行和換料停堆期間都有著非常重要的作用，本文對人員閘門在福清的應(yīng)用和產(chǎn)生的問題進行了分析，發(fā)現(xiàn)人員閘門在設(shè)計上存在門體反彈等問題，制造和調(diào)試也對閘門質(zhì)量影響很大。通過優(yōu)化操作方式可解決部分問題，但從設(shè)備可靠性和自動化來講，還需從設(shè)計上解決根本問題。
　　參考文獻
　　[1]福清核電1、2號機組EEP系統(tǒng)手冊.
　　[2]錢浩.核電站安全殼人員閘門應(yīng)力分析[J].力學(xué)季刊，2009（4）：638-644.
　　[3]沈勇堅.核電廠人員閘門傳動裝置的設(shè)計.上海：機械工程師，2015（7）：244-246.