導(dǎo)語：用水閘門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，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(yīng)三代核電站技術(shù)及更先進(jìn)堆型的核電站發(fā)展需要，設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，確保水閘門能將換料水池一分為二并實(shí)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(jì)

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(jì)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(yīng)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(yīng)堆水池安裝有反應(yīng)堆壓力容器。參考國內(nèi)其他核電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，反應(yīng)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(jìn)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(shí)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(jì)要求

大型安全屏蔽門設(shè)計(jì)要求包括機(jī)械運(yùn)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(jī)構(gòu)能夠平穩(wěn)運(yùn)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(jì)

如圖1所示，核電站用水閘門主要有3個(gè)部分組成，分別是門框、門扇和啟閉鎖緊機(jī)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(gè)鉸鏈安裝在門框上，水閘門的啟閉與鎖緊均通過連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，且為純機(jī)械式。啟閉鎖緊機(jī)構(gòu)安裝在門扇上，采用多連桿方式進(jìn)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(shí)現(xiàn)鎖緊。1.門框2.門扇3.啟閉鎖緊機(jī)構(gòu)4.鉸鏈5.手輪2.1主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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(gè)螺釘固定，左右門框分別通過5個(gè)螺釘固定，且門框與墻體接觸處進(jìn)行二次澆注以保證門框在受到壓力時(shí)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(gè)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(gè)銷孔用來和鎖銷配合，且3個(gè)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(gè)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(shí)，經(jīng)常采用平面狀；當(dāng)水壓為2.5～3MPa時(shí)，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(fèi)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(qiáng)度的基礎(chǔ)上同樣可以減輕門扇的質(zhì)量，降低材料費(fèi)用。此外，為了提高水閘門的使用壽命，需要對門扇進(jìn)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(jì)。鉸鏈?zhǔn)沁B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(diǎn)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(gè)鉸鏈，因?yàn)椴捎秒p鉸鏈可以保證連接的可靠性，同時(shí)能夠防止水閘門在受到壓力時(shí)，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(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖4所示，啟閉鎖緊機(jī)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(gè)轉(zhuǎn)輪分別安裝在門扇的上中下3個(gè)位置，且與齒輪在一條直線上；上下2個(gè)轉(zhuǎn)輪分別連接有2個(gè)連桿和1個(gè)伸縮桿，中間轉(zhuǎn)輪連接有3個(gè)連桿和1個(gè)伸縮桿；6個(gè)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(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時(shí)，通過連接的伸縮桿和連桿帶動3個(gè)轉(zhuǎn)輪同步轉(zhuǎn)動，最終促使連桿端部的鎖銷左右移動，實(shí)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(shí)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(jìn)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保水閘門滿足機(jī)械運(yùn)行性能和壓力要求。

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作者:盧菲菲 張善文 湯淋淋 張海軍 單位:1.揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2.江蘇金秋竹集團(tuán)有限公司