重水堆調(diào)門密封面嚴(yán)密性檢測工藝研發(fā)及應(yīng)用

尤益輝　賈成凱　王軍　陳寶成

摘 要：調(diào)門的重要作用之一是保證在失去負(fù)載時(shí)快速截?cái)嗾羝髁?，以防止汽機(jī)/發(fā)電機(jī)發(fā)生超速。作為系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，調(diào)門閥芯密合面嚴(yán)密性檢查是大修工作中必不可少的工作。檢查時(shí)需要對調(diào)門進(jìn)行解體，回裝過程中閥桿/十字頭螺紋副難以對正，容易咬死，導(dǎo)致閥桿/十字頭損壞。該文闡述了以往大修工作中調(diào)門十字頭與閥桿咬死故障，并針對此類故障，研發(fā)了調(diào)門閥芯密合面嚴(yán)密性檢測工藝。該工藝首先將調(diào)門固定在專用支架上，鋼板、柔性密封墊等組成簡易密封裝置；其次通過橡膠軟管接入廠用壓縮充氣，進(jìn)行充氣保壓一段時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)門密封面嚴(yán)密性檢測以及閥門排氣通道的清掃，從而減少了大量人力物力，降低了檢修風(fēng)險(xiǎn)，可進(jìn)一步推廣到其他閥門等密封面嚴(yán)密性的檢測。

關(guān)鍵詞：調(diào)門 閥桿 十字頭 密合面

中圖分類號：TK263.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0137-03

中核核電運(yùn)行管理有限公司秦三廠兩臺(tái)CANDU6機(jī)組各有4臺(tái)調(diào)門，位于主蒸汽管上緊靠在主汽門的后面。調(diào)門的主要作用是在正常速度/負(fù)載控制條件下控制進(jìn)入汽機(jī)的蒸汽流量，其第二個(gè)作用是在失去負(fù)載時(shí)快速截?cái)嗾羝髁浚苑乐蛊麢C(jī)/發(fā)電機(jī)發(fā)生超速。調(diào)門的控制是靠液壓缸中的動(dòng)力油開啟，彈簧箱中的彈簧關(guān)閉。其結(jié)構(gòu)主要由十字頭、托架汽封組合體和閥桿閥芯組套組成，十字頭、閥桿采用8UNJ細(xì)牙螺紋副連接。UNJ為美制航空航天螺紋，其外螺紋牙底采用了較大半徑的牙底圓弧，其基本牙型不同于美制統(tǒng)一螺紋（UN）的基本牙型。美國航空航天螺紋是抗疲勞高精度螺紋，與普通的美制統(tǒng)一螺紋相比較，具有圓弧的牙底能減輕應(yīng)力集中，且內(nèi)螺紋的小徑較其增大，減小了外螺紋的脫落面積，UNJ美制航空航天螺紋大多用在航天航空緊固件以及高尖端的工業(yè)產(chǎn)品中。

1 調(diào)門檢修過程中出現(xiàn)的問題

1.1 調(diào)門密合面嚴(yán)密性檢查的必要性

根據(jù)維修計(jì)劃，維修人員需實(shí)施對閥腔內(nèi)外壁，焊縫和拐角等應(yīng)力集中部位實(shí)施無損檢測，確保大、小閥芯與閥座的接觸良好以及檢查閥芯頂帽和鎖緊螺母處是否有泄漏等工作。為保證結(jié)構(gòu)組件抗老化、抗氧化以及耐腐蝕狀態(tài)良好，需要對調(diào)門進(jìn)行8年一次全面定期解體檢查。

考慮到機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證調(diào)門閥芯密合面嚴(yán)密性，維修人員需每4年一次進(jìn)行閥芯密合面嚴(yán)密性定期檢查。以往大修中，閥芯密合面嚴(yán)密性檢查通過解體調(diào)門，用紅丹粉進(jìn)行閥芯密合面嚴(yán)密性檢查，其解體過程如圖1所示。根據(jù)以往對閥芯密合面嚴(yán)密性檢查經(jīng)驗(yàn)，調(diào)門結(jié)構(gòu)組件狀態(tài)良好，無需頻繁解體進(jìn)而造成檢修過度，浪費(fèi)大量人力物力。同時(shí)，通過解體方式檢查調(diào)門密合面嚴(yán)密性存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 調(diào)門密合面嚴(yán)密性檢查出現(xiàn)的問題

調(diào)門解體過程為：將上彈簧箱吊離閥體后，先要將十字頭與閥桿螺紋連接部脫開，再把閥芯組套從托架與汽封組合體中抽出，進(jìn)而細(xì)解閥芯組件。十字頭、閥桿采用8UN細(xì)牙螺紋副連體，分體部套體大、質(zhì)重，拆裝過程中的螺紋副很難對正，閥桿、十字頭螺紋副極易被嚴(yán)重咬死，導(dǎo)致閥桿、十字頭報(bào)廢的事件時(shí)有發(fā)生[1]。

2 調(diào)門解體檢查過程中的故障分析

中核運(yùn)行三廠汽輪機(jī)調(diào)門十字頭、閥桿也是用螺紋副緊密連為一體的，兩部套都體積較大、質(zhì)量較重。此前一直采用豎立狀態(tài)下（也是日立公司的慣用方法）組配、分解，吊車承吊十字頭部件、手工扶正、對準(zhǔn)閥桿、十字頭兩螺紋副、吊掛十字頭的吊鉤略帶力（帶力大小僅憑檢修人員的經(jīng)驗(yàn)）配合松緊螺紋。此方法很通用，看似也簡單，但對檢修人員的技能、經(jīng)驗(yàn)要求極高，如上操作中多數(shù)步驟全憑人測估、感覺而定，很容易出問題。這種方式的不足之處主要在于以下幾方面。

（1）不能有效可靠地保證螺紋副同心度，尤其是在螺紋副旋合的初始階段和螺紋副即將脫離旋合的階段。在螺紋副同心度達(dá)不到要求的情況下進(jìn)行裝配旋合，螺紋副受損將是必然。

（2）受工件外形影響，對內(nèi)、外螺紋的同心度只能通過目測判定，存在偏差在所難免。對同心度的調(diào)整通過手工進(jìn)行，調(diào)整不可靠，且調(diào)整后在螺紋副旋合過程中同心度及均勻受力的狀態(tài)無法保證。

（3）裝配過程中吊車輔助干預(yù)，影響螺紋旋合力矩的掌握。如果配合不當(dāng)，即在螺紋未旋合足夠的螺距，但軸向受力后，極易損傷螺紋副。

（4）UNJ螺紋損壞需要專用的配套絲錐、板牙進(jìn)行修復(fù)，因其螺紋底部呈圓弧狀，不同于美國通用螺紋。

螺紋副一旦損傷，會(huì)增大備件消耗，耽誤工期，嚴(yán)重的還會(huì)停機(jī)、停堆，損失將更加巨大。

秦三廠在歷次大修中，一直都十分注重十字頭的拆裝，做了很多嘗試和努力，都沒能杜絕上述事件的發(fā)生：出現(xiàn)過新閥桿、十字頭備件組配時(shí)螺紋副過度咬死，一個(gè)閥門在拆、裝過程中都發(fā)生了螺紋咬死的事件。

3 解決方案

針對以上問題，筆者幾經(jīng)琢磨、反復(fù)推演，最終提出一種新工藝——局部充氣保壓來檢測調(diào)門閥芯密封面嚴(yán)密性，客觀地反應(yīng)了閥門內(nèi)部件組配實(shí)情，做到有依據(jù)地減免了過度拆解檢修工作，減少大量人力物力，降低維修開支，更加快檢修速度。

3.1 總體思路

采取關(guān)閥隔離或臨時(shí)封堵等方式，將要被檢測的閥芯密封面上、下游管線或腔室離間建立好壓力邊界，后再向一側(cè)充入定壓氣體（空氣或氮?dú)猓┖蟊海ㄟ^觀測壓力變化與否來判定密封面是否嚴(yán)密。

3.2 技術(shù)方案

氣源：利用現(xiàn)場汽輪機(jī)廠房壓空氣站，安裝減壓閥，調(diào)節(jié)氣源壓力。

接入：機(jī)加工氣源接頭，接入廠房壓空。

封堵：將閥門排氣口進(jìn)行封堵。

保壓：調(diào)節(jié)減壓閥使整個(gè)封閉空間壓力達(dá)到設(shè)定值，關(guān)閉氣源，保壓一定時(shí)間，壓力變化在一定范圍以內(nèi)。

4 充氣保壓法測試調(diào)門氣密性

4.1 充氣保壓法調(diào)門閥芯嚴(yán)密性測試實(shí)施過程

（1）將閥芯組件直立放置于專用支架上。

（2）用液壓千斤頂頂起密封組件（由鋼板和柔性密封墊組成）。

（3）安裝減壓閥。

（4）整個(gè)氣源管線接入汽輪機(jī)廠房壓空氣站。

（5）封堵閥門排氣口。

（6）調(diào)節(jié)壓力至0.1 MPa，檢查氣源管線及封堵處是否泄漏，確認(rèn)無泄漏。

（7）保壓30 min，壓力表壓力值沒有下降。

4.2 汽輪機(jī)調(diào)門閥芯嚴(yán)密性測試

4.2.1 調(diào)門子閥閥芯關(guān)閉后檢測下密封面氣

閥芯組件成直立狀態(tài)放在專用支架上，組件下部用千斤頂向上頂起。試驗(yàn)的密封面及方法如圖2。打開壓縮空氣，緩慢進(jìn)氣。當(dāng)壓力升至0.1 MPa時(shí)，檢查氣源管線及封堵處是否泄漏，保壓30 min壓力表壓力值未下降。結(jié)果證明子閥下密封面接觸良好，試驗(yàn)成功。

4.2.2 調(diào)門子閥閥芯上提最后檢測上密封面

閥芯組件成直立狀態(tài)放在專用支架上，組件下部大閥芯用手拉葫蘆鎖住固定。子閥向上提至不動(dòng)到最大行程。試驗(yàn)的密封面及方法如圖3。打開壓縮空氣，緩慢進(jìn)氣。當(dāng)壓力升至0.1 MPa時(shí)，檢查氣源管線及封堵處是否泄漏，保壓30 min壓力表壓力值未下降。結(jié)果證明子閥上密封面接觸良好，試驗(yàn)成功。

4.2.3 調(diào)門吹掃子閥上排汽通道

將子閥下排汽出口封堵住，組件下部大閥芯固定住，緩緩?fù)ㄈ雺嚎s空氣，子閥向上提，當(dāng)上排氣孔出氣時(shí)，子閥停止提升，加大進(jìn)氣量，進(jìn)行吹掃。方法如圖4。

4.2.4 調(diào)門子閥下排汽通道吹掃

將上排汽出口封堵住，下排汽出口打開，進(jìn)行吹掃。方法如圖5。

5 結(jié)論

（1）文章充分研究了部件結(jié)構(gòu)特質(zhì)，將組配件巧妙置位，簡易工裝設(shè)置、充氣打壓驗(yàn)證、高速氣流吹通清掃等，探索了一種簡易、有效的驗(yàn)證閥門密封面嚴(yán)密性完好與否的新方式，可推廣到其他閥門等密封體的結(jié)合面（密封面等）嚴(yán)密性及通暢性。

（2）文章建立閥門排氣通道的有效回路并進(jìn)行吹掃，不僅實(shí)現(xiàn)了密封面嚴(yán)密性的驗(yàn)證，同時(shí)實(shí)現(xiàn)閥門內(nèi)部垃圾有效排除，起到體察設(shè)備可靠性的作用，提升工作效率。

（3）文章采用壓縮空氣進(jìn)行嚴(yán)密性驗(yàn)證，不會(huì)對設(shè)備造成侵蝕損傷，安全可靠不產(chǎn)生負(fù)面作用。如果用介質(zhì)水或油進(jìn)行嚴(yán)密性驗(yàn)證，介質(zhì)會(huì)腐蝕設(shè)備，使通道氧化并產(chǎn)生腐蝕物，會(huì)導(dǎo)致通道堵塞，同時(shí)可能出現(xiàn)介質(zhì)泄漏進(jìn)而影響設(shè)備正常工作。

（4）該工藝避免了設(shè)備大拆解、吊裝以及回裝工作，減少了備件的消耗以及過程風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 調(diào)門A解體檢查（9802-QY-41110-WO-6016443[Z].

[2] 汽機(jī)運(yùn)行及維修手冊（98-41100-MM-512[Z].