核電機(jī)組高壓調(diào)節(jié)閥活動(dòng)試驗(yàn)失敗原因分析

蔡 熹

（福建福清核電有限公司，福建福清 350318）

0 引言

高壓調(diào)節(jié)閥隸屬汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其作用是接受汽輪機(jī)電液控制器（TGC）的指令，通過油動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)蒸汽閥門開度，控制調(diào)節(jié)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量；當(dāng)需要甩負(fù)荷或者停機(jī)時(shí)，接受TGC 指令，快速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，防止機(jī)組超速，保護(hù)汽輪機(jī)組的安全。一旦閥門出現(xiàn)問題可能會(huì)對電廠功率運(yùn)行造成影響。

1 高壓調(diào)節(jié)閥組成及工作原理

1.1 組成

高壓調(diào)節(jié)閥主要由閥門本體、油動(dòng)機(jī)、操縱座組成。閥門本體含閥芯、閥桿、閥蓋、閥座、閥殼，高壓調(diào)節(jié)閥的閥殼與高壓主汽閥的閥殼焊接在一起、臥式布置，而閥芯、閥桿表面附有氮化層，確?；顒?dòng)部件具有較高的耐磨性。比例閥、伺服板、卸荷閥、電磁閥、位移傳感器和汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)，共同組成了調(diào)節(jié)閥閉環(huán)控制回路。油動(dòng)機(jī)和操縱座是高壓調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于開度的連續(xù)控制。

1.2 活動(dòng)試驗(yàn)工作原理

活動(dòng)試驗(yàn)工作原理：保持高壓主汽閥打開，高壓調(diào)節(jié)閥中試驗(yàn)電磁閥失電（開啟），安全油從電磁閥進(jìn)入，為CVS（DN16 卸荷閥）上部提供壓力（安全油壓加上彈簧力將閥芯壓向閥座），但不進(jìn)入工作腔室直接從回油口排出。此時(shí)高壓調(diào)節(jié)閥處掛閘關(guān)閉狀態(tài)。

接著比例閥接收控制系統(tǒng)指令信號，并將指令信號轉(zhuǎn)換為油動(dòng)機(jī)工作腔液壓信號，使來自汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)的調(diào)節(jié)油從比例閥進(jìn)入工作腔室，克服彈簧力將調(diào)節(jié)閥開啟。由于調(diào)節(jié)油油壓與安全油油壓一致，調(diào)節(jié)油無法從卸荷閥下部進(jìn)入回油口。同時(shí)調(diào)節(jié)油也為CVP（DN50 卸荷閥）上部提供壓力，防止調(diào)節(jié)油從卸荷閥泄出。致使所有調(diào)節(jié)油全部參與閥門開啟過程，閥門打開。

當(dāng)高壓調(diào)節(jié)閥開度至50%時(shí)，比例閥接收指令信號，關(guān)閉調(diào)節(jié)油進(jìn)入通道，使工作腔室無調(diào)節(jié)油進(jìn)入，CVP 上部失去壓力，導(dǎo)致工作腔室的殘油頂開CVP 從回油口排出。調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

當(dāng)高壓調(diào)節(jié)閥關(guān)至開度3%左右時(shí)，給出信號，重復(fù)開啟過程，讓閥門再次打開。

當(dāng)高壓調(diào)節(jié)閥開度超過20%時(shí)，調(diào)節(jié)閥的試驗(yàn)電磁閥帶電（關(guān)閉），失去安全油，使調(diào)節(jié)油從CVS 排出，調(diào)節(jié)閥快速關(guān)閉。調(diào)節(jié)閥全關(guān)后試驗(yàn)電池閥失電，安全油壓建立，調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)油壓作用下逐漸開啟至正常運(yùn)行開度，閥門試驗(yàn)完畢。

2 活動(dòng)試驗(yàn)失敗原因分析及驗(yàn)證

現(xiàn)場根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合油回路結(jié)構(gòu)，分析出3 條導(dǎo)致活動(dòng)試驗(yàn)失敗的原因：①試驗(yàn)電磁閥故障；②比例閥故障；③卸荷閥故障。

2.1 試驗(yàn)電磁閥故障

試驗(yàn)電磁閥導(dǎo)致該活動(dòng)試驗(yàn)失效的原因有2 個(gè)：①電磁閥無法接收信號或通道失效；②電磁閥內(nèi)部節(jié)流孔板孔徑過小，進(jìn)入異物造成堵塞。如果試驗(yàn)電磁閥故障，安全油可能無法及時(shí)停止供應(yīng)，調(diào)節(jié)閥無法快速關(guān)閉。

驗(yàn)證電磁閥故障的方法有兩個(gè)。

（1）線下驗(yàn)證?；顒?dòng)試驗(yàn)第一次失敗后，維修人員更換了該閥門的試驗(yàn)電磁閥，并對試驗(yàn)電磁閥及相關(guān)通道進(jìn)行檢查，試驗(yàn)電磁閥能夠正常接收命令，證明試驗(yàn)電磁閥及相關(guān)通道無問題。

（2）在線驗(yàn)證。將故障閥門單獨(dú)隔離出來進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)電磁閥、比例閥初始狀態(tài)為關(guān)。強(qiáng)制比例閥指令為開，使調(diào)節(jié)閥打開至全開位。強(qiáng)制試驗(yàn)電磁閥指令為關(guān)，調(diào)節(jié)閥能快速關(guān)閉，證明試驗(yàn)電磁閥接收信號無問題。

2.2 比例閥故障

比例閥的故障因素有2 個(gè)：①比例閥卡澀導(dǎo)致動(dòng)作不正常；②比例閥無法接收信號。如果是比例閥故障，則無法提供調(diào)節(jié)油對閥門進(jìn)行供油。

驗(yàn)證：將故障閥門單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)電磁閥、比例閥初始狀態(tài)為關(guān)。強(qiáng)制比例閥指令為開，使調(diào)節(jié)閥打開。強(qiáng)制比例閥指令為關(guān)，調(diào)節(jié)閥能快速關(guān)閉。證明比例閥無卡澀，可以正常接收信號。

2.3 卸荷閥卡故障

卸荷閥的故障因素有2 個(gè)：①CVS 或CVP 卸荷閥閥芯卡澀；②彈簧失效。若卸荷閥故障則調(diào)節(jié)油通過時(shí)卸荷閥的流量減小，導(dǎo)致閥門關(guān)閉時(shí)時(shí)間較長。

驗(yàn)證：將故障閥門單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)電磁閥、比例閥初始狀態(tài)為關(guān)。強(qiáng)制比例閥指令為開，使調(diào)節(jié)閥至開度20%左右；強(qiáng)制試驗(yàn)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥不能快速關(guān)閉。綜合前面兩個(gè)試驗(yàn)，證明卸荷閥存在卡澀的可能。

將故障閥門隔離，拆卸CVS、CVP 卸荷閥進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)CVS 卸荷閥閥芯上存在黑色油泥。清理后測量閥芯與閥套間隙為0.012 5 mm。而設(shè)計(jì)圖紙上寫明間隙應(yīng)小于0.015 mm。咨詢廠家，廠家澄清建議間隙值在0.02～0.03 mm。按照廠家澄清更換合格新閥后重新進(jìn)行活動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)成功。

綜上所述，活動(dòng)試驗(yàn)失敗的促成原因?yàn)镃VS 卸荷閥閥芯存在油泥，導(dǎo)致CVS 卸荷閥間隙過小。

3 處理改善

可以通過外加除油泥濾油機(jī)、大修期間油沖洗等方法，將調(diào)節(jié)油中殘留的油泥消除。但是管線中存在死角，并且正常情況下調(diào)節(jié)油系統(tǒng)需要長時(shí)間運(yùn)行，運(yùn)行過程中便會(huì)有油泥產(chǎn)生，無法根本消除。

CVS 卸荷閥原設(shè)計(jì)間隙尺寸不滿足現(xiàn)場使用需求。根據(jù)廠家澄清情況，同行電廠的CVS 卸荷閥間隙也出現(xiàn)過類似故障，經(jīng)過設(shè)計(jì)澄清和驗(yàn)證，CVS 卸荷閥間隙保持在0.02～0.03 mm 較為合適。在大修機(jī)組停運(yùn)期間，更換了電廠所有的CVS 卸荷閥。

4 結(jié)論

該核電機(jī)組定期會(huì)實(shí)施一次活動(dòng)試驗(yàn)以驗(yàn)證高壓調(diào)節(jié)閥的性能，幾乎沒出現(xiàn)過問題，可見高壓調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障的可能性非常低。本次故障存在一定的偶然性，但也是設(shè)計(jì)上的一些必然條件導(dǎo)致的。目前僅解決了CVS 卸荷閥的間隙問題，油泥的產(chǎn)生原因尚沒有辦法根除，仍然需要在檢修過程中定期清除油動(dòng)機(jī)、油回路、油箱中的油泥。