0 引言
人员闸门是核电站安全壳上重要的贯穿件，它的主要功能是在反应堆正常运行或热停堆时，供人员进出安全壳，而不破坏安全壳的密封功能[1]；在冷停堆时，人员闸门解除联锁，两个门同时打开，可以作为人员进出安全壳的通道。因此，人员闸门传动机构的设计要求应包含以下几点：1）可从人员闸门内部或外部打开/关闭任一密封门；2）当人员进出安全壳时，为了不破坏安全壳的密封功能，应设置联锁装置，防止两密封门同时打开；同时，联锁应能够被解除，供冷停堆时作为通道使用；3）为保证安全性，在密封门两侧压力平衡之前，密封门无法操作。
1 传动机构分析
人员闸门传动机构需要完成的功能归纳如下：
1）开门动作顺序为（关门顺序与开门相反）：激活联锁->开平衡阀->密封门解锁->密封门打开。
2）可以从人员闸门内部或外部打开（关闭）任一密封门。
3）每个密封门设置一个压力平衡阀，以平衡密封门两侧的压力；压力平衡之前，密封门无法操作。
4）内外密封门之间设置联锁装置，以保证两道门不能同时打开；
为了实现开关门动作，采用一个槽轮组合驱动机构来把一个连续性的运动输入转换成多个间歇性运动输出，通过机构间的布局即可确定多个间歇性运动的顺序关系。如图1所示，手轮（运动输入）带动槽轮连续旋转，阀板组件实现人员闸门平衡阀打开/关闭功能；锁紧组件实现密封门锁紧/解锁功能；转动组件实现密封门打开/关闭功能。
要实现从人员闸门内部或外部打开（关闭）任一密封门的功能，需要在外门和内门驱动机构之间设计一连接机构，该机构可以把外门驱动机构上设置的内门操作手轮连接至内门驱动机构上，同时把内门驱动机构上设置的外门操作手轮连接至外门驱动机构上。因此，内外门驱动机构加上连接机构形成了一套完整的传动链，如图1所示。连接机构布置在人员闸门舱内，通过联轴器和外门、内门的驱动轴连接在一起。因此，外门驱动机构上的外门手轮，连接机构上的外门手轮和内门驱动机构上的外门手轮是串联在一起的，操作任意一处手轮均可对外门驱动机构进行操作，从而实现外门的打开/关闭。内门手轮与外门手轮情况一样。
当密封门两侧的压力不平衡时，为保证安全，密封门是禁止操作的。以往的解决方法一般是在平衡阀开启之后，等待一段时间（此时认为密封门两侧的压力已经平衡），再继续操作闸门。等待的具体时间需要根据工程经验估算，并不十分准确，因此安全性也存在隐患。为解决这个问题，在连接机构中设置两套制动器，分别串联在外门和内门的驱动轴上，如图1所示。
开门过程第一步是联锁激活，第二步是平衡阀开启，因此考虑阀板组件和联锁机构配合实现联锁功能。参考以往的设计经验，联锁机构一般采用棘轮和棘爪的功能形式。例如在操作外门时，首先使棘爪咬合内门驱动轴上的棘轮，此时棘轮锁死，内门不能操作，实现联锁功能。
图1传动链示意图
2 传动机构方案设计
根据传动机构分析结果，得出传动机构方案设计如图2所示。外驱动机构安装在安全壳外，内驱动机构安装在安全壳内，连接机构布置在人员闸门舱内。连接机构通过外驱动轴、内驱动轴，和内外驱动机构连接在一起，形成一套完整的传动链。所有外门手轮都能操作外驱动机构，所有内门手轮都能操作内驱动机构，从而实现在人员闸门内部或外部打开/关闭任一密封门的功能。
驱动机构的核心是一组槽轮机构，主要由驱动槽轮、阀板组件、锁紧组件和转动组件组成，如图3所示。驱动槽轮是动力输入单元，其余组件设置有与槽轮相配合的凹槽以及为实现各组件功能的操作杆接口。阀板组件实现人员闸门联锁和平衡阀打开/关闭功能；锁紧组件实现密封门锁紧/解锁功能；转动组件实现密封门打开/关闭功能。
联锁机构与阀板组件设置有挡轴，当阀板组件运动时，联锁杆被释放，依靠弹簧将棘爪锁定对侧门驱动机构的联锁棘轮进而激活机械联锁功能。
图2传动机构示意图
图3驱动机构示意图
连接机构如图4所示，换向器三轴的速比为1:1:1，A端作为连接机构外门（或内门）操作输入，B、C端分别与外驱动机构（内驱动机构）的外门（或内门）驱动轴相连，因此人员闸门所有外门（或内门）手轮轴都是同步转动或由于联锁激活而处于锁紧状态。
在内外门换向器的C端各设置一套制动器，分别串联在外门和内门的驱动轴上，制动器受控制台压差信号的控制，当压差大于某个设定值时（即表示密封门两侧压力不平衡），制动器闭合，驱动轴被锁死；当压差小于设定值时，制动器打开，驱动轴松开，密封门可以继续操作。
图4连接机构示意图
3 结论
本文设计了一种核电站人员闸门的传动机构方案，可以从人员闸门内部或外部打开（关闭）任一密封门。通过一组槽轮机构将持续性的转动输入转换成多个间歇性转动输出，从而顺序地实现了开/关门过程，满足人员闸门的功能要求。通过增加电气制动器，解决了门体两侧压力平衡的自动判断问题，提高了操作效率。该方案机构简单、紧凑，可供其它需要双道门体联锁配合的应用场合所借鉴。
参考文献
1.NB/T 20132-2012, 压水堆核电厂安全壳人员气闸门设计要求[S].北京:核工业标准化研究所,2012.
作者简介：陈鹍（1985-），男，江西广昌人，高级工程师，硕士，主要从事核电站堆本体及非标设备设计研究工作。