核電廠輔助給水系統(tǒng)隔離閥無(wú)法開(kāi)啟或開(kāi)啟超時(shí)問(wèn)題

趙濤　所昊然　馬可騰

【摘 要】輔助給水系統(tǒng)隔離閥為失氣開(kāi)氣動(dòng)閘閥，在核電廠調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)無(wú)法開(kāi)啟或開(kāi)啟超時(shí)問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行造成影響。本文通過(guò)對(duì)該閥門(mén)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理進(jìn)行分析，找出解決辦法。

【關(guān)鍵詞】氣動(dòng)平行座閘閥；開(kāi)啟超時(shí)；鍋爐效應(yīng)；電磁閥

1 背景描述

ASG137/138/237/238VV是輔助給水系統(tǒng)氣動(dòng)泵入口的隔離閥，類型為氣動(dòng)平行座閘閥，流通介質(zhì)為高溫高壓蒸汽。2012年6月至12月，寧德核電廠1號(hào)機(jī)組ASG137/138/237/238VV閥門(mén)出現(xiàn)無(wú)法按照要求開(kāi)啟的問(wèn)題，紅沿河電站反饋，其與寧德使用的是同廠家同型號(hào)閥門(mén)，也同樣存在開(kāi)啟超時(shí)的問(wèn)題。初步分析認(rèn)為可能由于“鍋爐效應(yīng)”所致[1]。

2 原因分析

ASGASG137/138/237/238VV為氣動(dòng)平行座閘閥，要求開(kāi)啟時(shí)間為20秒。氣缸示意圖如圖1所示：

閥門(mén)開(kāi)啟是由氣缸失氣，氣缸內(nèi)的彈簧力帶動(dòng)閥桿向上運(yùn)動(dòng)。開(kāi)啟三個(gè)階段分析，即初始排氣、彈簧受力開(kāi)啟、最終排氣三個(gè)階段?，F(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)閥門(mén)初始排氣時(shí)間較長(zhǎng)，大約是整個(gè)開(kāi)啟過(guò)程中的70%-80%；分析可能的原因如下：

1）鍋爐效應(yīng)：ASG137/138/237/238VV在冷態(tài)是閥腔底部殘留有少量介質(zhì)（水），當(dāng)閥門(mén)處于熱態(tài)工況時(shí)，閥腔內(nèi)冷態(tài)的液態(tài)水受熱蒸發(fā)為汽態(tài)，體積急劇膨脹，壓力陡然變大，兩側(cè)閘板緊壓在閥座密封面上，給閥門(mén)開(kāi)啟造成額外的阻力，從而導(dǎo)致閥門(mén)不能開(kāi)啟或開(kāi)啟超時(shí)。

2）氣源壓力過(guò)大；該閥門(mén)為失氣開(kāi)閥門(mén)，當(dāng)供氣壓力過(guò)大時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致排氣速率過(guò)慢，排氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

3）電磁閥排氣管徑?。浑姶砰y管徑偏小會(huì)導(dǎo)致排氣速率過(guò)慢，導(dǎo)致排氣時(shí)間長(zhǎng)。

4）盤(pán)根摩擦力太大，盤(pán)根過(guò)緊，會(huì)導(dǎo)致閥桿與盤(pán)根之間的摩擦力增大，從而增加閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)的阻力，增加開(kāi)啟時(shí)間。

綜合前期的處理和廠家的建議，認(rèn)為產(chǎn)生間斷性開(kāi)啟超時(shí)的主要原因是鍋爐效應(yīng)。

3 解決措施

3.1 消除鍋爐效應(yīng)

3.1.1 措施

電廠：對(duì)1ASG137、138、237、238VV解體，在進(jìn)口閥板側(cè)鉆一6mm小孔，使閥腔與閥門(mén)入口側(cè)VVP蒸汽相通，消除“鍋爐效應(yīng)”。

閥門(mén)廠：進(jìn)口一側(cè)的閥體上增加旁通閥，消除過(guò)濾效應(yīng)。

考慮到現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度，采取在進(jìn)口閥板側(cè)鉆一6mm小孔，如圖2所示：

此項(xiàng)工作只改變了進(jìn)口側(cè)閘板的機(jī)械結(jié)構(gòu)，未對(duì)其它任何部件、控制回路和控制方式產(chǎn)生影響，實(shí)施方案也未改變閥門(mén)的密封原理和方式。當(dāng)需要截?cái)嗔魍ǖ恼羝麜r(shí)，閥門(mén)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)氣，驅(qū)動(dòng)閥桿下降直至下游閘板與下游密封面貼合。高壓蒸汽通過(guò)進(jìn)口閘板上的通孔進(jìn)入閥腔，并將下游閘板壓在下游閥座密封面上形成密封，與之前閥門(mén)的密封原理一樣。

3.1.2 改造效果

改造方案實(shí)施后在寧德熱態(tài)驗(yàn)證合格，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。紅沿河電廠小修后也驗(yàn)證合格，閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間雖然合格，該閥門(mén)設(shè)計(jì)要求供氣壓力為4bar-9bar，試驗(yàn)時(shí)供氣壓力為4.5bar已經(jīng)非常接近最低供氣壓力值。但在電廠運(yùn)行時(shí)，1ASG138的供氣壓力達(dá)8.5bar，幾乎與SAR系統(tǒng)聯(lián)通。失氣后氣缸排氣時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，加之閥門(mén)在低供氣壓力下開(kāi)啟時(shí)間數(shù)據(jù)接近標(biāo)準(zhǔn)值20s，也就是說(shuō)一旦有其它因素干擾，閥門(mén)開(kāi)啟依然可能超時(shí)。在進(jìn)口側(cè)閘板鉆孔方案并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。

3.2 更換電磁閥型號(hào)

擬通過(guò)更換流通性能更好的的電磁閥，增強(qiáng)氣缸泄氣速率。

更換前、后電磁閥的抗震等級(jí)、防火等級(jí)、防護(hù)等級(jí)均不改變，更換后的電磁閥模塊的其它要求不低于原設(shè)計(jì)。電磁閥更換前后參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2：

更換的電磁閥見(jiàn)圖3，左邊電磁閥型號(hào)為ASCO V301，右邊電磁閥型號(hào)為ASCO MT302。

電磁閥換型后前后電氣鑒定等級(jí)一致，均為K3，符合相關(guān)規(guī)范要求。新電磁閥的流通系數(shù)增加了近3倍，可縮短閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間。更換電磁閥后性能的對(duì)比見(jiàn)表3：

福清核電項(xiàng)目2ASG137VV閥門(mén)實(shí)施了更換大口徑電磁閥ASCO MT302的方案。包括大口徑電磁閥、不銹鋼過(guò)濾減壓器以及相應(yīng)管件、接口。并進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果行程時(shí)間由原來(lái)的14s降至5s，試驗(yàn)結(jié)果表明更換大效果顯著，從根本上解決了問(wèn)題。

4 結(jié)論

造成ASG137/138/237/238VV開(kāi)啟超時(shí)可能是由于“鍋爐效應(yīng)”，閥桿處盤(pán)根摩擦力大，供氣壓力過(guò)大等諸多原因造成的。但是通過(guò)更換流量系數(shù)大的電磁閥可以有效降低閥門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間。建議該閥門(mén)應(yīng)在電磁閥選型上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)已經(jīng)安裝的閥門(mén)進(jìn)行改造，在新項(xiàng)目中進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Touilliez D.Resultats des Essasi et de la Modelisation de leffet Chaudiere[R]. D4002-42-53/NT97-004 Indice：00.

[責(zé)任編輯：王楠]