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第五章 功率控制机械及其机电一体化设计 第五章 第一节 功率控制机械的功能、安全等级及其类型 第二节 控制棒驱动机构设计准则 第三节 步进磁力提升式驱动机构描述 第四节 电磁机械手的电磁设计 第五节 其它驱动机构简介 第一节 功率控制机械的功能、安全等级及其类型 一、功率控制机械的功能与安全等级 二、控制棒驱动机构的类型 岭澳核电站反应堆控制棒 秦山二期核电站控制棒驱动系统 一、功率控制机械的功能与安全等级 第三章提到的控制棒组件就是压水堆核电厂用来控制核反应堆的热功率的堆内构件，它们的原动机就是功率控制机械。功率控制机械主要是指控制棒驱动机构。 １．控制棒驱动机构的功能 控制棒驱动机构应具有按照指令提升、下插、保持或断电释放控制棒组件，完成反应堆启动、调节功率、维持功率和停堆的功能。 ２．安全等级 控制棒驱动机构的耐压壳体为安全一级部件，其它部分为安全三级。 二、控制棒驱动机构的类型 按驱动能源分：电（磁）、液（水）、气等。 按结构形式分：滚珠螺母丝杆式、滚柱螺母丝杆式、齿轮齿条式、磁力提升式、液压驱动式、气压驱动式、钢丝绳滑轮式等。 据报道，世界各国运行中的200多座压水堆所采用的控制棒驱动机构类型主要有三类，即磁力提升型、丝杆滚子螺母型和齿轮齿条型。 液压传动型的控制棒驱动机构广泛用于沸水堆中。 核动力舰船上应用丝杆滚子螺母型 第二节 控制棒驱动机构设计准则 一、压水堆核电厂对控制棒驱动机构的功能要求 二、机械设计准则 三、电气部件设计准则 一、压水堆核电厂对控制棒驱动机构的功能要求 １．控制棒驱动机构应满足反应堆总体要求。 ２．控制棒驱动机构的额定提升力应取提升载荷的２～３倍。 ３．控制棒驱动机构带动控制棒组件的移动速度应满足反应堆控制和保护系统的要求，应具有连续运转能力。 ４．控制棒驱动机构运行应正确无误，保持控制棒组件在指令位置时，不应因外力扰动或重力作用而滑动。 ５．在反应堆各种运行工况下均应能落棒停堆按照指令落棒时动作应准确可靠，落棒时间和机电延迟时间均应小于反应堆控制和保护系统的要求。失去电源时应自动落棒。 ６．应能随时给出控制棒组件在堆芯内的实际位置。指示精度应满足反应堆控制和保护系统的要求。应有行程极限指示。 ７．控制棒驱动机构设计寿命应与反应堆寿命相同，寿期末仍应具有运转能力。 ８．控制棒驱动机构运行应平稳，无异常噪声，不允许有失步、打滑、提不起和卡棒等异常现象。 二、机械设计准则 １．控制棒驱动机构应设计成在给定的空间内可以远距离单台拆装，并且应便于反应堆换料。 ２．结构设计应便于检修、更换内部零部件。 ３．承压零部件的密封设计应安全可靠、保证压力边界完整性。并且便于拆装。 ４．控制棒驱动机构的驱动轴组件与控制棒组件应采用可靠的可拆连接。连接和脱开应操作方便，便于远距离操作，并且应有连接和脱开的指示。 ５．控制棒驱动机构的顶盖应有排气装置。 ６．控制棒驱动机构安装在反应堆压力容器顶盖的管座上，其耐压壳体与管座应采用可拆的密封连接（包括采用专用工具切割），密封可靠、拆装方便。 ７．控制棒驱动机构的相同零部件应具有可互换性。 二、机械设计准则（2） ８．承压零部件设计应按有关规定进行应力分类并满足其限值。 （１）零部件的应力强度应按第三强度理论计算。 （２）设计应力强度值： １）铁素体钢、有色金属和合金的设计应力强度值应取下述最低值： 室温下规定的最小抗拉强度的１／３或规定的最小屈服强度的２／３； 设计温度下抗拉强度的１／３或屈服强度的２／３。 ２）奥氏体钢、镍－铬－铁合金和镍－铁－铬合金的设计应力强度值应取下述最低值： 室温下规定的最小抗拉强度的１／３或规定的最小屈服强度的２／３； 设计温度下抗拉强度的１／３或屈服强度的90％，但不超过室温下规定的最小屈服强度的２／３。 二、机械设计准则（3） ９．控制棒驱动机构所用的各种材料必须符合国标、部标或其它有关堆用材料标准，并且应能承受反应堆冷却剂腐蚀、高温、机械和辐照等方面作用。磁路中材料应具有相应的磁性能。 １０．驱动轴组件等主要受力零部件设计载荷应考虑正常、设计基准地震载荷、机构冲击载荷，其变形不应影响安全落棒，不允许有断裂性损坏。 １１．控制棒驱动机构内部零部件设计应考虑落棒时流道畅通。 三、电气部件设计准则 １．电气部件应设计成便于检查和更换的单一完整结构，并且应能在反应堆处于热态情况下更换。 ２．采用的金属材料、绝缘材料和密封材料应耐高温、耐水汽和耐辐照，并且应符合国标或部标等有关标准及有关技术要求。 ３．部件的外表面的耐腐蚀性能不应低于奥氏体不锈钢。 ４．电气部件在正常工况下应具有密封性能。 ５．电气部件的最高工作温度应低于绝缘材料的许用温度。 ６．电气部件的绝缘性能应符合国标或部标的有关标准。 ７．选用电