Исполнительный механизм системы управления и защиты атомных реакторов

Изобретение относится к области ядерного реакторостроения и может быть использовано в реакторах канального типа с тросовой или ленточной связью между приводом и управляющим стержнем системы управления и защиты атомного реактора. Исполнительный механизм системы управления и защиты (СУЗ) содержит привод, включающий электродвигатель, силовой редуктор, барабан с лентой, подтормаживающее устройство, электромагнитную муфту и гидравлическое тормозное устройство. Гидравлическое тормозное устройство в виде гидробуфера выполнено раздельно от привода и размещено в нижней части канала СУЗ с возможностью функционирования только после ввода стержня в активную зону атомного реактора, а электромагнитная муфта размещена между силовым редуктором и барабаном с лентой. Технический результат - обеспечение надежности выполнения функций аварийной защиты реакторов при торможении управляющего стержня. 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области ядерного реакторостроения и может быть использовано в реакторах канального типа с тросовой или ленточной связью между приводом и управляющим стержнем системы управления и защиты (СУЗ) атомного реактора.

В современных системах управления и защиты реакторов предъявляются высокие требования к таким характеристикам исполнительных механизмов, как скорость ввода управляющего стержня в активную зону и надежность выполнения функции аварийной защиты, т.е. безотказность ввода управляющего стержня в активную зону.

Обеспечению необходимых требований противодействуют высокие динамические нагрузки на механизм привода и на элементы связи привода со стержнем, возникающие при торможении стержня. Это может быть причиной поломок элементов тормозного устройства и редуктора привода, расположенных в его корпусе, и может привести к невыполнению функции аварийной защиты.

Известен исполнительный механизм СУЗ атомных реакторов, например, механизм привода, представляющий собой гидравлическое поршневое устройство, которое перемещает управляющий стержень (Патент США №3830694, кл. 176-36, опубл. 1974 г.). Недостатком таких конструкций является низкая надежность защиты.

Известен исполнительный механизм СУЗ, отвечающий по своим техническим характеристикам основным требованиям к приводам аварийной защиты (A3) (Попов А.Ф. “Системы управления и контроля ядерных реакторов”, Госэнергоиздат, 1961 г., стр. 148-155). Указанный исполнительный механизм СУЗ содержит: стержень аварийной защиты, привод, электродвигатель, силовой редуктор, барабан с лентой, электромагнитную муфту, гидравлическое тормозное устройство, причем электромагнитная муфта размещена между силовым редуктором и барабаном с лентой. Данное устройство принято за прототип.

Недостатком данного исполнительного механизма является то, что отказ элементов кинематики привода приводит к невыполнению функции аварийной защиты, так как выполнение функции аварийной защиты - сброса стержня и его торможение происходят одновременно.

Предлагаемое устройство решает задачу обеспечения надежности выполнения функции аварийной защиты ядерных реакторов при торможении управляющего стержня за счет исключения влияния выхода из строя элементов привода на выполнение функции аварийной защиты.

Это достигается тем, что в известном исполнительном механизме системы управления и защиты (СУЗ) атомных реакторов, обеспечивающим ввод стержня в активную зону атомного реактора и содержащим привод, включающий в себя электродвигатель, силовой редуктор, барабан с лентой, гидравлическое тормозное устройство и электромагнитную муфту, которая размещена между силовым редуктором и барабаном с лентой, введено подтормаживающее устройство, а гидравлическое тормозное устройство в виде гидробуфера выполнено раздельно от привода и размещено в нижней части канала СУЗ с возможностью функционирования только после полного ввода стержня в активную зону атомного реактора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена кинематическая схема предлагаемого устройства.

Приводной барабан 1 через ленточную связь 2 осуществляет перемещение управляющего стержня 3 и вращение вала подтормаживающего устройства 4. Кинематическая цепь от приводного барабана 1 к электродвигателю 5 состоит из аварийной электромагнитной муфты 6, вращающейся на валу 7 шестерни-поводка 8, сцепленной с наружными дисками муфты и силовыми шестернями 9, 10, 11. При отсутствии напряжения на обмотке муфты 6 шестерня-поводок 8, сцепленная с наружными дисками, свободно вращается на валу 7, не передавая момента на вал барабана, и кинематическая связь двигателя с барабаном разорвана.

От вала 7 через зубчатую передачу 12, 13, 14, червяк 15 и безлюфтовое косозубое колесо 16 вращение передается на вал сельсина-датчика 17 для дистанционного и местного указания положения стержня 3 в канале СУЗ.

В зацеплении с червяком 15 находится косозубое колесо 18, на оси которого установлены кулачки 19, 20, воздействующие на конечные выключатели 21, 22 положения стержня.

В нижней части канала СУЗ находится тормозное устройство 23, не имеющее кинематической связи с приводом и выполненное в виде гидробуфера, в котором в качестве рабочей жидкости используется вода, охлаждающая канал СУЗ.

Устройство работает следующим образом.

Работа исполнительного механизма в режиме A3 обеспечивается поступлением в систему управления команды A3, при которой электромагнитная муфта 6 обесточивается, разрывая кинематическую цепь от барабана 1 с лентой 2 к электродвигателю 5, исключая тем самым воздействие кинетической энергии вала двигателя 5 и силового редуктора при их раскрутке на механизмы перемещения стержня. В результате разрыва кинематической связи барабана 1 с электродвигателем 5 под весом стержня 3 барабан раскручивается. Подтормаживающее устройство 4, расположенное на одном валу 7 с барабаном 1, приводится в движение и при достижении определенной заданной скорости сброса стержня, ограничивает ее рост, обеспечивая режим сброса с постоянной скоростью. В конце движения стержня гидробуфер 23 выполняет роль тормоза, причем исключается влияние выхода из строя элементов привода на выполнение функции аварийной защиты, т.к. кинематика привода и гибкая связь со стержнем отделены от тормозного устройства, а функция тормоза выполняется гидробуфером 23 после сброса стержня, т.е. после выполнения функции аварийной защиты.

Работа исполнительного механизма при подъеме управляющего стержня 3 вверх и в автоматическом режиме обеспечивается при подаче напряжения на электромагнитную муфту 6 из системы управления. Диски электромагнитной муфты 6 сцепляются и образуется жесткая кинематическая связь между электродвигателем 5 и барабаном 1 с лентой 2. Стержень 3 с заданной от системы управления скоростью перемещается вверх или вниз по соответствующей команде из системы управления.

Положение стержня 3 отслеживается в любом режиме с помощью сельсина-датчика 17, который связан с барабаном 1 через безлюфтовое косозубое колесо 16, зубчатую передачу 12, 13, 14 и вал 7. В зацеплении с червяком 15 находится косозубое колесо 18, на оси которого установлены кулачки 19, 20, воздействующие на конечные выключатели 21, 22 положения стержня, и сигналы с которых передаются на систему управления.

Таким образом, предлагаемый исполнительный механизм системы управления и защиты атомных реакторов позволяет обеспечивать надежную защиту атомных реакторов при аварийных режимах работы.

Исполнительный механизм системы управления и защиты (СУЗ) атомных реакторов, обеспечивающий ввод стержня в активную зону атомного реактора и содержащий привод, включающий в себя электродвигатель, силовой редуктор, барабан с лентой, гидравлическое тормозное устройство и электромагнитную муфту, которая размещена между силовым редуктором и барабаном с лентой, отличающийся тем, что механизм снабжен подтормаживающим устройством, а гидравлическое тормозное устройство выполнено в виде гидробуфера и размещено отдельно от привода в нижней части канала СУЗ с возможностью функционирования после полного ввода стержня в активную зону атомного реактора.